Le méristème apical caulinaire (MAC) est une structure localisée au sommet de la tige, responsable de la formation de tous les organes aériens de la plante au cours de sa vie. Il est composé d'un groupe de cellules souches entouré par une zone organogénétique, dans laquelle les futurs organes sont rythmiquement déterminés par des accumulations locales périodiques d'auxine - une phytohormone. Des travaux récents pionniers du laboratoire RDP ont contribué à la caractérisation de la dynamique de l'auxine. Par une approche de microscopie quantitative sur MAC vivants, il a été démontré qu'à l'échelle tissulaire, la relation entre signalisation auxine et réponse à l'auxine est complexe et non-linéaire : dans la zone organogénétique, les cellules ne déclenchent pas directement une réponse transcriptionnelle à l'auxine lorsqu'elles y sont exposées, mais y répondent avec un délai d'environ 12 heures. Une exposition continue à l'auxine pendant plusieurs heures est par ailleurs nécessaire au déclenchement d'une réponse transcriptionnelle. Cela suggère que le traitement du signal auxine par les cellules du MAC passe par un processus d'intégration temporelle, conduisant ces cellules à ne pas répondre aux niveaux instantanés d'auxine, mais plutôt à sommer au cours du temps leur exposition d'auxine pour générer une réponse transcriptionnelle. Le but de ce travail de thèse est de caractériser plus finement ce processus d'intégration temporelle, aux échelles cellulaire et génomique.À l'échelle cellulaire, nous avons poussé plus loin l'approche de microscopie quantitative ayant permis de démontrer l'intégration temporelle. Via un suivi temporel de MACs vivants par imagerie confocale sur le temps long, combiné à un nouvel algorithme de traçage cellulaire, nous avons pour la première fois pu obtenir des trajectoires de cellules méristématiques, et quantifier les dynamiques d'auxine et de réponse transcriptionnelle à l'auxine au sein de ces trajectoires, avec une excellente résolution temporelle. L'étude de la réponse transcriptionnelle avec un rapporteur synthétique, DR5, et un rapporteur endogène, AHP6 (ARABIDOPSIS HISTIDINE PHOSPHOTRANSFER 6), nous a permis de caractériser différentes trajectoires d'auxine et de réponse transcriptionnelle ; ainsi que leur organisation spatiale à l'échelle du MAC. Par des méthodes de calcul intégral, nous avons pu (1) reconstituer des cartes d'intégrale d'auxine dans le MAC ; (2) estimer des paramètres clés associés au traitement cellulaire du signal auxine ; (3) montrer qu'à certains temps développementaux, l'intégrale d'auxine est un meilleur prédicteur de la réponse transcriptionnelle que l'auxine instantanée ; et (4) décrypter la relation intégrale/réponse à l'entrée de la zone organogénétique, ainsi que dans les futurs organes aux stades précoces de développement. À l'échelle génomique, une approche de bulk RNA-seq sur MACs traités avec de l'auxine pendant différentes durées nous a permis d'analyser la dépendance au temps de l'expression des gènes cibles de l'auxine, ainsi que la dynamique temporelle globale de la réponse transcriptomique à une exposition à l'auxine. En croisant ces données de bulk RNA-seq avec des données de ChIP-seq sur MONOPTEROS - un facteur de transcription de la voie de signalisation de l'auxine essentiel dans le MAC -, nous avons pu caractériser différentes classes de cibles directes de l'auxine. Certains gènes sont sensibles à 2 heures d'exposition à l'auxine, tandis que d'autres nécessitent de plus longues durées d'exposition pour être régulés. Cela suggère que l'intégration temporelle de l'information auxine n'est pas un mécanisme restreint aux rapporteurs que l'on a étudié, mais potentiellement généralisable à l'échelle du génome. L'ensemble de ces travaux contribue à faire avancer notre compréhension de la signalisation auxinique en contexte développemental, et plus généralement de la temporalité de la communication cellulaire, un processus encore méconnu chez les plantes.
Hugo Caumon (Fri,) studied this question.