Caractérisation de gènes induits par la pollinisation et la fécondation chez Solanum chacoense Bitt

Abstract

La pollinisation et la fécondation induisent, dans le pistil, l'expression de nombreux messagers. Certains de ceux-ci sont nouvellement produits tandis que d'autres voient leur expression augmenter. Ce mémoire expose les résultats obtenus pour trois de ces gènes induits par la pollinisation et/ou la fécondation chez Solanum chacoense Bitt., une pomme de terre sauvage. Le premier, SPP2, est une désoxygénase de fonction inconnue de la famille des 2-oxoglutarate dépendantes, que les identités de séquence rapprochent d'enzymes impliquées dans les voies de biosynthèse d'alcaloïdes. Ce clone fut isolé simultanémment de deux banques d'ADNc construites à partir de pistils pollinisés depuis 48 heures (banque PP48) et 96 heures (banque 0v96), par la méthode d'hybridation soustractive. Le second gène, l'ACC oxydase qui est l'enzyme responsable de transformer l'ACC en éthylène, fut isolé dans la banque d'ADNc PP48 par la méthode du criblage différentiel. Le corps de ce mémoire traite principalement de ces deux premiers gènes, le troisième nommé SPP30 étant présenté en annexe sous forme d'article manuscrit, afin de mieux cerner la discussion. Ce troisième gène, SPP30, est très fortement homologue à un antigène de surface de Plasmodium falciparum, l'agent causal de la malaria, et fut isolé dans la banque d'ADNc PP48 par hybridation soustractive. L'ACC oxydase est un gène qui a déjà été caractérisé chez un grand nombre d'espèces de plantes. Depuis longtemps déjà il est établi que l'ACC oxydase est une importante enzyme de la voie de biosynthèse de l'éthylène, et que ce dernier est connu pour ses effets au niveau de la sénescence des pièces florales, sénescence qu'induisent les événements de pollinisation et de fécondation chez les végétaux. Pour cette raison, nous n'avons pas poussé très avant sa caractérisation. Une hybridation d'ARN de type northern démontre tout de même que, chez Solanum chacoense, l'expression de l'ACC oxydase augmente fortement dans le pistil suite à une pollinisation de 48 heures. L'intérêt du clone SPP2, quant à lui, nous est apparu grandissant au fur et à mesure que sa caractérisation progressait. Nous avons réussi, par le biais de nombreuses expérimentations, a démontrer que les ARNm de la désoxygénase SPP2 sont non seulement induits dans les ovaires matures par la pollinisation (compatible ou non), mais également par la fécondation et la blessure du style. On ne peut détecter les ARNm de SPP2 dans le style des fleurs matures, car son patron d'expression régresse de l'extrémité du style jusqu'à l'ovaire, et cela en fonction du développement floral. On constate aussi que l'augmentation de l'expression de SPP2 que l'on peut observer dans les ovaires matures de S. chacoense suite à la pollinisation et la fécondation, n'est pas le résultat du développement floral normal des fleurs. De plus, la période durant laquelle l'expression de SPP2 est maximale, correspond en fait à la période de réceptivité de la fleur à la fécondation. Finalement, le patron d'expression de SPP2 coïncide avec la zone d'abcission du style. Le patron d'expression de SPP2 nous laisse penser que cette enzyme pourrait être impliquée dans la voie de biosynthèse de métabolites secondaires pouvant jouer un rôle dans le guidage et la croissance des tubes polliniques vers les ovules. Aussi, la forme que prend l'expression des ARNm de SPP2 au niveau de la base du style, nous laisse penser que SPP2 pourrait également jouer un rôle de marqueur cellulaire entre le style et l'ovaire. Finalement, on sait que SPP2 est principalement exprimée au niveau du pistil, des feuilles et des fruits, et que son expression coïncide (dans les fleurs) avec la période pendant laquelle les fleurs de S. chacoense sont réceptives à la pollinisation et à la fécondation, alors que sa diminution coïncide avec la période à partir de laquelle la fécondation ne peut plus avoir lieu chez les fleurs. Tout ceci nous laisse penser que notre désoxygénase (présente de façon constitutive et induite par la pollinisation, la fécondation ou la blessure), pourrait être impliquée dans la voie de biosynthèse d'un métabolite secondaire tels qu'un alcaloïde possédant des propriétés anti-microbiennes ou encore, anti-herbivores.