Chapitre III : Analyse fonctionnelle du gène CLE12.2
III. Caractérisation préliminaire des niveaux d’expression du gène
IV.2 Rôle du gène PttCLE12.2
IV.2.1 Rôle de CLE12.2 en absence de flexion
IV.2.1.1 Réponses en croissance
Lors de nos expérimentations, nous avons observé que les arbres transgéniques non
fléchis présentent un accroissement en diamètre moyen plus important par rapport aux arbres
sauvages. Ce diamètre plus important peut expliquer que le ratio ΔH:ΔD soit inférieur chez les
lignées transgéniques non fléchies par rapport aux arbres sauvages. Cette augmentation du
diamètre moyen laisse penser que la perte d’homéostasie de l’expression de PttCLE12.2 dans
les plantes transgéniques a entraîné une modification de l’activité du cambium. En effet, que ce
Figure 48 : Modélisation du champ de déformation (ε) au sein d’une section de tige lors d'une flexion.
Les couleurs indiquent l’intensité relative (échelle arbitraire entre 0 et 1) des déformations, avec en bleu intensité = 0 (ligne neutre) et en rouge intensité de déformation maximum = 1. L’application d’une flexion entraîne un champ de déformation hétérogène avec des déformations négatives en compression (C), et positives en tension (T). La zone neutre est la zone subissant le plus faible niveau de déformations (voire nulle sur la ligne neutre).
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soit dans le méristème apical via le gène CLV3 ou dans le cambium via le gène CLE41,
l’expression et la localisation de ces gènes permet, au moyen de boucles de rétrocontrôle, de
maintenir la spatialisation de l’activité du méristème (Dodueva et al., 2012).
IV.2.1.2 Réponses anatomiques-anatomie des fibres
Dans les arbres non fléchis RNAi-CLE12.2 et OE-CLE12.2, nous avons montré une
augmentation de l’épaisseur de la paroi des fibres et de leur diamètre (Tableau 8). Comment
pourrait-on expliquer ces modifications au niveau moléculaire ? Dans nos expérimentations, les
niveaux d’expression relatifs du gène PttMAP70-5 dans les lignées transgéniques non fléchies
montrent que le gène est surexprimé par rapport aux plantes sauvages non fléchies. Le gène
MAP70-5 serait un gène essentiel pour déterminer la position des microtubules servant à guider
les complexes de cellulose synthase (Pesquet et al., 2010). Dans notre étude, l’augmentation de
l’expression du gène PttMAP70-5 peut être mise en relation avec l’épaississement pariétal
observé chez les arbres non fléchis transgéniques. Dans les lignées RNAi-CLE12.2 et
OE-CLE12.2 non fléchies, le niveau d’expression relatif du gène PttMYB69 est identique à celui
des arbres sauvages non fléchis. Cependant, on observe des différences entre les deux lignées
transgéniques OE-CLE12.2. Dans la lignée OE-15 non fléchie (où l’expression de CLE12.2 est
multipliée par 4.39), l’expression du gène PttMYB69 est significativement augmentée par
rapport aux arbres sauvages non fléchis. Ce résultat n’est pas observé pour la lignée OE-16 (où
l’expression de CLE12.2 est multipliée par 2.18). Le gène PttMYB69 code un facteur de
transcription impliqué dans la régulation de la formation de la paroi (Zhong et al., 2008).
L’hypothèse d’un niveau seuil de l’expression de PttCLE12.2 pourait expliquer les différences
observées entre les deux lignées OE-CLE12.2 non fléchies.
.
Tableau 8 : Récapitulatif des différences observées sur l'épaisseur de parois des fibres et de leur diamètre entre les arbres sauvages, RNAi-CLE12.2 et OE-CLE12.2.
Paramètres
mesurés Épaisseur de paroi Diamètre des fibres
Arbres non fléchis
Sauvage RNAi-CLE12.2 OE-CLE12.2 Sauvage RNAi-CLE12.2 OE-CLE12.2
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L’ensemble de ces résultats suggèrent un rôle important de ce peptide dans l’activité cambiale
chez le peuplier, et en particulier dans la mise en place des parois des fibres du bois. Toutefois,
le mode d’action de ce peptide semble complexe puisque les réponses des deux types de lignées
transgéniques non fléchies RNAi-CLE12.2 et OE-CLE12.2 sont similaires dans la plupart des
cas alors que le niveau d’expression du gène est respectivement inhibé ou augmenté dans ces
lignées. Il est connu dans la littérature que les réponses régulées par les peptides CLAVATA
peuvent dépendre d’une régulation dose-réponse impliquant des boucles de rétroaction. Ainsi,
dans la racine d’Arabidopsis, il a été montré que la réduction de l'activité de CLE40 permettait
la prolifération des cellules souches, alors que les niveaux élevés de CLE40 favorisaient la
différenciation des cellules distales, montrant un phénomène de dose-réponse (Stahl et al.,
2009). Ces résultats suggèrent que le gène PttCLE12.2 pourrait réguler deux voies de
signalisation : une voie principale, qui par l’intermédiaire d’un récepteur R1 activerait
l’expression de gènes impliqués dans la voie de biosynthèse de la paroi et une voie secondaire
et limitante qui, par l’intermédiaire d’un récepteur R2 inhiberait l’expression des gènes de la
biosynthèse de la paroi. Dans le cas des lignées OE-CLE12.2 la voie du récepteur R1 serait
privilégiée par rapport à R2 et augmenterait l’épaisseur des parois. On peut d’ailleurs noter que
l’augmentation de l’épaisseur de la paroi des fibres est plus importante dans les arbres de la
lignée OE-15 (où l’expression de CLE12.2 est multipliée par 4,39) que celle observée chez la
lignée OE-16 (où l’expression de CLE12.2 est multipliée par 2,18). Dans les lignées
RNAi-CLE12.2, la diminution de l’expression du gène n’aurait plus d’effet sur la voie R2, ce qui
empêcherait l’inhibition de la formation de la paroi, mais serait capable d’activer la voie R1
(Figure 49). Pour le diamètre des fibres, nous pourrions adopter un raisonnement similaire avec
la voie R1 qui serait alors privilégiée.
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Figure 49 : Régulation de la biosynthèse de la paroi par la régulation du peptide CLE12.2.
Chez les arbres sauvages, CLE12.2 régulerait deux voies de signalisation qui activeraient (R1) ou inhiberaient (R2) la voie de biosynthèse de la paroi. Chez les arbres RNAi-CLE12.2, la voie du récepteur
R2 ne jouerait plus son rôle d’inhibition mais la faible expression de PttCLE12.2 permettrait
l’augmentation de la paroi via les récepteurs R1. Chez les arbres OE-CLE12.2, la surexpression du gène
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IV.2.1.3 Réponses sur la formation des vaisseaux
Dans nos expérimentations, nous avons vu que le diamètre des vaisseaux des arbres
RNAi-CLE12.2 non fléchis est significativement augmenté par rapport aux arbres sauvages non
fléchis (Tableau 9). Nous n’observons pas de différence chez les lignées OE-CLE12.2 non
fléchies par rapport aux sauvages. On pourrait supposer que la diminution de l’expression du
gène PttCLE12.2 dans les lignées RNAi-CLE12.2 ait provoqué une modification de la
composition de la paroi qui deviendrait alors plus souple. Lors de la maturation des vaisseaux,
la diminution de la rigidité de la paroi entrainerait l’augmentation de leur taille chez les arbres
RNAi-CLE12.2 non fléchis.
Tableau 9 : Récapitulatif des différences observées dans le diamètre des vaisseaux et de leur nombre chez les arbres sauvages, RNAi-CLE12.2 et OE-CLE12.2.
Paramètres
mesurés Diamètre des vaisseaux Densité de vaisseaux
Arbres non fléchis
Sauvage RNAi-CLE12.2 OE-CLE12.2 Sauvage RNAi-CLE12.2 OE-CLE12.2
− ↗ − − − −