Investigating the function of LEUNIG-HOMOLOG and MADS-box transcription factors in the seed coat of Arabidopsis

Les graines des plantes à fleurs sont entourées de téguments dérivés des tissus maternels, qui protège l'embryon mature et influence la germination, la dormance, la dispersion et la longévité des graines. Ces fonctions dépendent en grande partie de la structure de ces téguments, et notamment de la présence de barrières apoplastiques qui limitent l'absorption de solutés et de gaz par la graine. Comprendre le contrôle génétique de ces propriétés est essentiel pour améliorer les caractéristiques des graines dans les programmes de sélection.Cette thèse explore le rôle du corégulateur transcriptionnel LEUNIG_HOMOLOG (LUH) dans les téguments de la graine d'Arabidopsis thaliana. Des études antérieures ont montré que LUH régule la structure des pectines produites par les cellules de la couche du tégument externe n°2 (oi2). Ces pectines sont des composants majeurs du mucilage, une substance gélatineuse libérée par la graine en cours de germination au contact de l'eau, facilitant son hydratation et son adhésion au sol. Toutefois, puisque LUH pourrait être exprimé plus largement dans les téguments, il est probable qu'il remplisse aussi d'autres fonctions dans d'autres couches cellulaires.La première partie de cette thèse a donc consisté à caractériser l'activité spatiotemporelle de LUH dans les téguments en développement. Ce travail a montré que LUH était actif dans toutes les couches des téguments, régulant positivement ou négativement de nombreux gènes, dont des régulateurs majeurs du développement comme les facteurs de transcription à boite MADS. Une analyse transcriptomique a aussi révélé des altérations dans les voies biosynthétiques des polyesters lipidiques tels que la subérine, la cutine et les cires chez les graines mutantes luh. Ces résultats ont conduit à étudier si les barrières apoplastiques formées par ces composés étaient affectées. Des analyses biochimiques ont confirmé une réduction des monomères aliphatiques et aromatiques, ainsi qu'un raccourcissement des chaînes d'acides gras dans les graines mutantes. Des tests de perméabilité ont montré une barrière compromise, ce qui a été confirmé par microscopie, et a révélé la présence d'anomalies structurelles dans les barrières apoplastiques externes comme internes des téguments. Enfin, des expériences génétiques ont montré une atteinte plus marquée de la barrière interne que de la barrière externe chez les graines du mutant luh.Dans la dernière partie de cette thèse, les relations entre SEPALATA3 (SEP3) et LUH ont été explorées. SEP3 forme un complexe avec la protéine LEUNIG dans les fleurs, et les graines du mutant sep3 présentent un défaut de perméabilité. Cependant, des analyses génétiques, moléculaires et microscopiques suggèrent que SEP3 et LUH agissent séparément : SEP3 affecte la barrière oi1, tandis que LUH influence principalement la barrière associée à l'endothélium. Ce chapitre de la thèse décrit aussi un protocole permettant d'effectuer des transformations génétiques ciblées dans des couches spécifiques du tégument, une approche permettant d'étudier l'activité de gènes comme AGAMOUS, essentiel à la formation des graines. En conclusion, cette étude met en lumière le rôle de LUH dans le maintien de l'intégrité de la barrière apoplastique du tégument interne de la graine. Bien que les mécanismes précis restent à élucider, les résultats de ce travail supportent que LUH pourrait activer l'expression gènes impliqués dans la formation des polyesters lipidiques dans cette couche cellulaire.