Gènes différentiellement exprimés en relation avec la dormance dans les embryons de type

2.4.1 Sur-exprimés

L’analyse des gènes différentiellement exprimés après six heures d’imbibition entre le

type sauvage imbibé après deux à trois semaines de PMS (dormant) et le type sauvage imbibé

après six mois de PMS (non-dormant) permet d’identifier un groupe de 185 gènes, liés à la

dormance (Tab. 2.3 ; Annexe 2 : données supplémentaires S5 et S6). Parmi ces gènes, 57 sont

sur-exprimés dans le type sauvage dormant. En utilisant le même système de classification

que pour les deux premières analyses, la classe de gènes liés au métabolisme est la plus

représentée avec 14 gènes sur-exprimés, dont 9 sont associés au métabolisme secondaire.

Parmi les gènes classés dans le métabolisme primaire, certains codent une phospholipide

acyltransférase (TC110884) et trois gènes sont liés au métabolisme des sucres dont une

invertase vacuolaire (TC96236), une glycerol-3-phosphate acyltransferase (TC110884) et une

2-oxoglutarate-dependent dioxygenase (TC103279) (Tab 2.3 ; Annexe 2 : données

supplémentaires S3). La seconde classe fortement représentée est celle liée au stress

(sauvetage cellulaire). Quatre gènes sont liés aux stress biotiques et codent des ABR17/18

(ABA responsive protein) sur lesquelles nous reviendrons au niveau de l’analyse commune

des différentes expériences. Les gènes associés aux stress abiotiques, sur-exprimés dans le

type sauvage dormant par rapport au type sauvage non-dormant, sont également associés à la

fin de maturation et à la tolérance à la dessiccation comme des protéines Late Embryogenesis

Abundant (LEA) et des Seed Maturation Protein. Parmi elles, la PM32 (TC108056), dont

l’homologue chez P. sativum a été identifié comme étant inductible par un stress hydrique et

par l’ABA, montre une expression spécifique des mitochondries de semences en fin de

maturation et en début d’imbibition (Grelet et al., et 2005). La PM3 (TC101811), dont

l’homologue chez le blé, WPM-1, code un polypeptide possédant quatre domaines

Chapitre 2 : Analyse transcriptomique des semences de M. truncatula RNAi MtSNF4b

hydrophobes, est induite par l’ABA en lien avec la tolérance au froid dans des suspensions

cellulaires (Koike et al., 1997). D’autres gènes surexprimés dans les graines dormantes sont

associés à la détoxication, notamment un gène codant une glutamate-cystéine ligase (GCL)

(TC95880) qui est une des enzymes limitantes de la synthèse du glutathion (GSH), impliquée

dans le maintien du statut redox de la cellule (Botta et al., 2004). En lien avec la GSH, un

gène codant une lactoylglutathion lyase est également sur-exprimé (TC107226) (Annexe 2 :

données supplémentaires S5). Cette enzyme est associée à la détoxication des

méthylglyoxales via le système glyoxalase I qui associe un alpha-oxoaldéhyde avec une GSH

donnant du S-D-lactoylglutathion (Yadav et al., 2008).

Des gènes codant des protéines de réserves sont également mis en évidence dans cette

analyse (Tab. 2.3). Ils codent différentes légumines A et J, qui compte parmi les principales

protéines de réserve chez M. truncatula (Gallardo et al., 2003) et sont surexprimés dans les

graines dormantes pendant l’imbibition (TC100250, TC100252, TC100253, TC100259)

(Annexe 2 : données supplémentaires S3). La classe des réserves lipidiques est représentée

par un gène codant une caléosine (TC104435). Ces protéines s’accumulent en fin de

maturation dans les semences et sont inductibles par l’ABA (Naested et al., 2000 ; Purkrtova

et al., 2008). L’homologue de cette caléosine chez A. thaliana est une protéine spécifique de

l’embryon, nommée ATS1, qui s’accumule en fin de maturation et pourrait jouer un rôle dans

l’accumulation des réserves et le maintien des structures subcellulaires de l’embryon lors de la

dessiccation (Nuccio et al., 1999, Leprince et al., 1998).

Un seul gène codant un facteur de transcription est également induit dans les graines

dormantes (TC107542) (Annexe 2 : données supplémentaires S5). Son homologue chez A.

thaliana est connu sous le nom de ATHB-12 (ARABIDOPSIS THALIANA HOMEOBOX

PROTEIN 12) et code un régulateur de croissance en condition de stress hydrique (Olsson et

al., 2004). Enfin, MtSNF4b est sur-exprimé dans le type sauvage imbibé après deux à trois

semaines de PMS par rapport au type sauvage imbibé après six mois de PMS, et confirme la

figure 1.7 du chapitre 1 qui comparait l’expression de MtSNF4b au cours de l’imbibition entre

des semences dormantes et non dormantes.

Chapitre 2 : Analyse transcriptomique des semences de M. truncatula RNAi MtSNF4b

2.4.2 Sous-exprimés

Le groupe de gènes sous-exprimés dans les graines dormantes est associé à la levée de

la dormance et à la promotion de la germination. Un grand nombre de gènes est associé à la

reprise de l’activité métabolique de la semence. La germination nécessite l’utilisation des

réserves accumulées en fin de maturation. Or, de nombreux gènes identifiés sont liés à

l’utilisation des réserves carbonées (Tab. 2.3 ; Annexe 2 : données supplémentaires S6). Des

gènes codant une phosphoenolpyruvate carboxylase (TC106827), une panthoneate kinase

(TC95315), des UDP et ADP- glucose pyrophosphorylases (TC94328 et TC107880), une

UDP glucose 6 déshydrogenase (TC100484) et une polygalacturonate

4-alpha-galacturonosyltransferase (TC111851) ont été identifiés en lien avec le métabolisme, l’énergie

et les réserves (Tab. 2.3 ; Annexe 2 : données supplémentaires S6). De même, quelques gènes

associés à l’utilisation des réserves lipidiques sont retrouvés, comme une GDSL-lipase

(TC112323), une lysophospholipase (TC101903) et une phosphoethanolamine

N-methytransférase (TC112072). Enfin, le seul gène clairement identifiable comme lié à la

dégradation de réserves protéiques appartient à la voie de biosynthèse des glutamates et code

une gamma aminobutyrate transaminase (TC110117). En plus des gènes liés à la

consommation des réserves, certains gènes codent des protéines liées à la production

d’énergie comme une ATP synthase gamma chain (TC101703). Les systèmes de la synthèse

protéique sont également activés par l’expression des gènes qui codent des sous-unités

ribosomales (TC106680, TC93933, TC106321, TC96508, TC106285, TC110075,

TC103094, TC94000, TC106467). La germination est décrite comme un processus lié à

l’allongement cellulaire. Or un gène codant une xyloglucan endo-transglycosylase

(TC107883), considérée comme un agent clef régulant l’expansion de la paroi, est également

identifié dans cette analyse.

Divers gènes mis en évidence sont liés à la signalisation hormonale (Tab. 2.3 ; Annexe

2 : données supplémentaires S6). Les phosphatases 2C qui fonctionnent comme des

régulateurs négatifs de la signalisation par l’ABA (TC97909 et TC107841) (Pernas et al.,

2007). Un gène codant une protéine régulée par le GA (TC93984) est sous-exprimé dans le

type sauvage dormant. L’étude de mutants pour l’homologue de cette protéine chez A.

thaliana, GASA4, a montré qu’elle jouait un rôle d’activateur dans la croissance des

Chapitre 2 : Analyse transcriptomique des semences de M. truncatula RNAi MtSNF4b

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Figure 2.7 : Diagramme de Venn représentant les gènes différentiellement exprimés dans les trois groupes de gènes. Les gènes qui montrent une différence d’expression minimale de 1,5 (A) et de -1,5 (B) avec une

p-value de 0 ,01 sont représentés. Les gènes ont été sélectionnés avec le logiciel Genespring 7.0 (Agilent) en prenant comme différence minimale 1,5 et une p-value de 0,01. Les diagrammes de Venn ont été obtenus grâce au logiciel Gene List Venn Diagram (http://mcbc.usm.edu/genevenn/genevenn.htm).

l’éthylène est également activée au travers d’un gène clef de sa biosynthèse codant une

1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase (TC110792).

Deux gènes qui codent des facteurs de transcription sont également sur-exprimés dans

les graines non-dormantes. L’un d’eux code une protéine homologue d’un facteur de

transcription AP2/ERF (At1g21910) (TC97510) et l’autre (TC104057) est un homologue de

l’auxine responsive factor 5, ARF5 (At1g19850) d’A.thaliana. Ce dernier gène, aussi connu

sous le nom MONOPTEROS, est un activateur de la transcription impliqué dans la formation

de l’axe embryonnaire et la différenciation des tissus vasculaires (Hardtke et al., 1998).

Dans le document Rôle de la protéine MtSNF4b dans la post maturation de graines de Medicago truncatula (Page 164-170)