Compréhension des mécanismes précoces dans l'établissement de la relation porte greffe-greffon chez Arabidopsis

Abstract

Le greffage est une pratique qui consiste à couper et joindre les appareils racinaires et aériens de deux plantes pour former un organisme chimérique unique, combinant au sein d'un même individu, les caractéristiques biologiques les plus avantageuses de ces deux plantes, telles que la résistance aux agents pathogènes du sol et la production fruitière. Pour survivre, les plantes greffées, où toutes les communications cellulaires entre les parties aériennes et racinaires ont été interrompues par la coupe, doivent interagir ensemble pour établir de nouvelles voies d'échange. De nos jours, des efforts considérables ont été déployés pour comprendre les mécanismes de développement sous-jacents à la formation d'une union au niveau de la greffe en termes de signalisation hormonale, d'expression génique et d'histologie ; mais les données ultrastructurales sont encore insuffisantes.En raison de la difficulté de cibler de manière fiable l'interface de greffe en microscopie électronique, très peu de données ultrastructurales de l'interface de greffe sont disponibles. Cependant, ces données sont essentielles pour comprendre l'établissement de communications greffons / porte-greffes.Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse était de caractériser les développements ultrastructuraux survenant au cours de la formation de cette union afin de caractériser les mécanismes cellulaires impliqués. Tout d'abord, une approche par microscopie correlative (CLEM) a été développée sur des hypocotyles greffés d'Arabidopsis thaliana et des greffes in vitro de vigne. Bien que la qualité obtenue sur le modèle de la vigne doive encore être améliorée, la préservation de la fluorescence et de l'ultrastructure obtenue pour A. thaliana a permis de révéler au moins quatre voies de communication entre le greffon et le porte-greffe: exosomes, plasmodesmes, phloème et xylème. La caractérisation ultrastructurale des plasmodesmes formés de novo à l’interface de greffe, par tomographie électronique, a montré que plus de 30% des tentatives pour former une connexion symplastique échouaient et aboutissaient à la formation d’hémi-plasmodesmes ne traversant pas la paroi cellulaire, aussi bien du côté du greffon que du porte-greffe. De plus, les observations d'événements de biogenèse de plasmodesmes secondaires semblent indiquer que ces plasmodesmes seraient formés dans des cellules présentant un amincissement synchrone de la paroi cellulaire. Enfin, pour la première fois, des échanges cytoplasmiques ont été observés à l’interface de greffe. Ainsi, le processus de greffage combiné à notre approche de CLEM pourrait être un moyen d’induire et d’étudier des événements de transplastomiques. Ces fusions cytoplasmiques pourraient jouer un rôle dans la cicatrisation des blessures ou la reconnexion vasculaire. Finalement, des lignées transgéniques d’Arabidopsis ont été mises au point pour suivre, à l'avenir, la perméabilité des plasmodesmes à l'interface de greffe. L’intégration d’études ultrastructurales et d’études dynamiques lors du greffage de différents mutants permettra d’élucider la fonctionnalité de la connexion de cellule à cellule pendant la formation de la greffe.