Evolution du réseau moléculaire associé à LEAFY chez les plantes terrestres

Résumé :

Apparu chez les algues, LEAFY (LFY) est un facteur de transcription présent tout au long de l’évolution des plantes terrestres. Initialement connu comme gène essentiel au développement floral chez les plantes à fleurs, LFY est aussi un régulateur de la formation des méristèmes dans certaines plantes de ce groupe. Chez Arabidopsis thaliana, LFY agit avec son partenaire UNUSUAL FLORAL ORGAN (UFO), qui modifie sa spécificité de liaison à l’ADN et lui permet de réguler des gènes auxquels LFY ne pourrait pas accéder seul. L’interaction entre LFY et UFO est probablement cruciale dans l’histoire évolutive de LFY, car elle permet une modulation de la spécificité de LFY et élargit ainsi son éventail de gènes cibles. Cependant, nous ne savons pas quand cette interaction est apparue, ni si les homologues d’UFO jouent un rôle fonctionnel important chez les plantes terrestres non vasculaires. Notre premier objectif était d’étudier l’évolution de l’interaction LFY-UFO chez les plantes terrestres et son effet sur le réseau de LFY. En combinant des approches phylogénétiques et structurales, nous avons découvert que les gènes UFO sont restés en faible nombre de copies tout au long de l’évolution et qu’ils seraient apparus avant l’émergence des plantes vasculaires. Afin de comprendre l’évolution moléculaire du complexe LFY-UFO, nous avons exploré son interaction avec l’ADN chez différentes espèces de plantes terrestres. En dehors des plantes à fleurs, on ne dispose de données fonctionnelles que pour quelques espèces : la mousse Physcomitrium patens, la fougère Ceratopteris richardii et les protoplastes du gymnosperme Pinus tabuliformis. Bien que ces données soient précieuses et très informatives, elles ne concernent que quelques espèces issues de groupes disparates. Ce manque de données nous empêche de comprendre comment LFY a évolué chez les plantes terrestres et comment il a acquis ses fonctions de régulation florale. Notre deuxième objectif était donc de caractériser les fonctions et les cibles de LFY chez les bryophytes Marchantia polymorpha et P. patens. Chez M. polymorpha, nous montrons que LFY est exprimé dans les structures reproductrices et les méristèmes apicaux, et qu’il pourrait être impliqué dans l’identité et la différenciation cellulaires. Nous avons exploré comment LFY remplit ses fonctions par le biais de son réseau en aval, et avons identifié certaines cibles candidates chez M. polymorpha, tout en démontrant que LFY régule l’expression de l’enzyme LONELY GUY, impliquée dans la biosynthèse de la cytokinine, chez P. patens. En replaçant ces nouvelles découvertes dans un cadre évolutif, nous émettons l’hypothèse que LFY est un régulateur conservé du méristème et de la reproduction sexuée chez les plantes terrestres. L’étude de son réseau chez différentes espèces nous aiderait à déterminer comment la morphologie végétale a évolué d’un point de vue moléculaire.​