HiHMA4 est surexprimé en réponse au Pb chez les deux populations d’ H incana

L’analyse par QPCR du gène HiGCN2 a montré qu’il est également surexprimé en réponse au Pb par rapport aux plantes non traitées (témoins) chez les deux populations étudiées. Le gène

HiGCN2, General Control Non-repressible 2, appartient à la grande famille des ABC

transporteurs et à la sous famille des ABCF. Une étude a été menée par Bovet et al. (2006) basée sur une hybridation entre les transcrits de tabac issus des plantes traitées avec 50µM CdCl2 pendant 24h et une puce de tomate. Elle a montré qu’une séquence de tabac homologue

à une protéine de type ABC ; AtGCN5 a été hybridée. En parallèle, une étude par RT-PCR sur des plantules d’A. thaliana traitées ou non avec du Cd a montré que AtGCN5 est induit par le Cd aussi bien au niveau des racines que des feuilles avec une expression préférentielle dans les feuilles (Plaza and Bovet, 2008). Ces auteurs ont également suggéré une localisation de ce gène au niveau des chloroplastes. On peut suggérer ainsi une localisation pareille du gène

HiGCN2 au niveau des chloroplastes chez H. incana. Toutefois, le gène HiGCN2 est

différentiellement exprimé entre les deux populations. L’expression de ce gène chez la PNM est deux fois plus que chez la PM. Le contenu en chlorophylle a est plus affecté chez la PNM en réponse à des concentrations élevées du Pb par rapport à la PM. Ceci est peut être expliqué par une accumulation massive du Pb au niveau des chloroplastes chez la PNM via les transporteurs HiGCN2 où l’expression du gène correspondant est induit significativement par le Pb en comparaison à la PM. On pourra ainsi suggérer que la PM a développé des mécanismes d’adaptation pour tolérer les concentrations élevées du Pb de leur environnement en réduisant l’accumulation du Pb dans les chloroplastes.

3. HiHMA4 est surexprimé en réponse au Pb chez les deux populations

d’ H. incana.

L’analyse du profil l’expression, réalisé par QPCR, du gène HiHMA4 montre que ce gène est surexprimé au niveau des parties aériennes en réponse au Pb chez les deux populations. HMA4 (Heavy Metal ATPase), une ATPase de Type P1B, a été identifiée tout d’abord chez

A. thaliana (Mills et al., 2003) puis chez la plante hyperaccumulatrice Noccaea caerulescens

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translocation du Cd, du Pb, du Zn et du Cu (Wong and Cobbett, 2009 ; Verret et al., 2004 ; Verret et al., 2005). Elle appartient à une famille multigénique qui compte 8 gènes chez

A. thaliana. En fonction de leur séquence protéique, ces transporteurs sont soit des

transporteurs de Zn/Cd/Co/Pb, soit des transporteurs de Cu/Ag (Williams and Mills, 2005). Nos résultats confortent ceux obtenus antérieurement par notre équipe sur une PM d’H. incana (Auguy et al., 2013). L’implication de ce gène dans la translocation du Pb a été démontrée en utilisant des mutants d’insertion d’A. thaliana (Auguy et al., 2013). Cependant, il n’y avait pas de différence d’expression du gène entre les deux populations M et NM. Etant donné que le gène HiHMA4 est exprimé de la même manière chez les deux populations, HMA4 ne participe pas à la différenciation entre les deux populations en termes d’adaptation au Pb.

V. Conclusion

Parmi les gènes choisis dans cette approche « gène candidat », trois d’entre eux ont montré une augmentation significative de leur expression, après une exposition au Pb, chez les deux populations d’H. incana au niveau des parties aériennes. Ces trois gènes codent pour des transporteurs : MRP14, qui appartient à la famille des MRP connus pour être des transporteurs du tonoplaste ; nous avons suggéré que le transporteur MRP14 pourrait être impliqué dans le stockage du Pb dans les vacuoles sous une forme conjuguée Pb-Glutathion. Concernant le gène HiGCN2, nous avons suggéré une possible localisation au niveau des membranes chloroplastiques. Le troisième gène HiHMA4, un P-type ATPase, serait impliqué dans la translocation du Pb.

Cependant, l’expression de deux de ces gènes est différentielle entre les deux populations en présence du Pb. La PNM exprime plus les gènes HiMRP14 et HiGCN2 que la PM d’H. incana. Ces résultats sont en accord et peuvent expliquer les différences d’accumulation du Pb entre les deux populations. Nous avons suggéré donc que la PM a développé des mécanismes d’adaptation pour tolérer les concentrations élevées du Pb de leur environnement en réduisant l’accumulation du Pb au niveau des organes vitaux (les chloroplastes). Ces mécanismes se représenteraient par une réduction du niveau d’expression de ces deux gènes de telle sorte que la plante accumule du Pb dans ces parties aériennes tout en tolérant le Pb et en se développant normalement sur ces sols à concentration élevée du Pb.

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La différence importante de taux d’accumulation du Pb entre la PM et la PNM laisse penser que d’autres gènes, autres que HiHMA4, sont impliqués dans la délocalisation et la translocation du Pb depuis la partie racinaire vers la partie aérienne.

L’accumulation importante du Pb dans les racines et les parties aériennes suggère que la réponse peut être associée à d’autres mécanismes de détoxication interne. En particulier, l’implication de molécules chélatrices, telles que des métalothionéines ou des acides organiques libres, peut être envisagée. Ces mécanismes de tolérance et d’accumulation de métaux en général sont des processus très compliqués faisant appel à des réseaux de gènes et des interactions entre les gènes.

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