Transcriptome diversity among rice root types during asymbiosis and interaction with arbuscular mycorrhizal fungi.

Root systems consist of different root types (RTs) with distinct developmental and functional characteristics. RTs may be individually reprogrammed in response to their microenvironment to maximize adaptive plasticity. Molecular understanding of such specific remodeling-although crucial for crop improvement-is limited. Here, RT-specific transcriptomes of adult rice crown, large and fine lateral roots were assessed, revealing molecular evidence for functional diversity among individual RTs. Of the three rice RTs, crown roots displayed a significant enrichment of transcripts associated with phytohormones and secondary cell wall (SCW) metabolism, whereas lateral RTs showed a greater accumulation of transcripts related to mineral transport. In nature, arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis represents the default state of most root systems and is known to modify root system architecture. Rice RTs become heterogeneously colonized by AM fungi, with large laterals preferentially entering into the association. However, RT-specific transcriptional responses to AM symbiosis were quantitatively most pronounced for crown roots despite their modest physical engagement in the interaction. Furthermore, colonized crown roots adopted an expression profile more related to mycorrhizal large lateral than to noncolonized crown roots, suggesting a fundamental reprogramming of crown root character. Among these changes, a significant reduction in SCW transcripts was observed that was correlated with an alteration of SCW composition as determined by mass spectrometry. The combined change in SCW, hormone- and transport-related transcript profiles across the RTs indicates a previously overlooked switch of functional relationships among RTs during AM symbiosis, with a potential impact on root system architecture and functioning.

Multilayered organization of jasmonate signalling in the regulation of root growth.

Physical damage can strongly affect plant growth, reducing the biomass of developing organs situated at a distance from wounds. These effects, previously studied in leaves, require the activation of jasmonate (JA) signalling. Using a novel assay involving repetitive cotyledon wounding in Arabidopsis seedlings, we uncovered a function of JA in suppressing cell division and elongation in roots. Regulatory JA signalling components were then manipulated to delineate their relative impacts on root growth. The new transcription factor mutant myc2-322B was isolated. In vitro transcription assays and whole-plant approaches revealed that myc2-322B is a dosage-dependent gain-of-function mutant that can amplify JA growth responses. Moreover, myc2-322B displayed extreme hypersensitivity to JA that totally suppressed root elongation. The mutation weakly reduced root growth in undamaged plants but, when the upstream negative regulator NINJA was genetically removed, myc2-322B powerfully repressed root growth through its effects on cell division and cell elongation. Furthermore, in a JA-deficient mutant background, ninja1 myc2-322B still repressed root elongation, indicating that it is possible to generate JA-responses in the absence of JA. We show that NINJA forms a broadly expressed regulatory layer that is required to inhibit JA signalling in the apex of roots grown under basal conditions. By contrast, MYC2, MYC3 and MYC4 displayed cell layer-specific localisations and MYC3 and MYC4 were expressed in mutually exclusive regions. In nature, growing roots are likely subjected to constant mechanical stress during soil penetration that could lead to JA production and subsequent detrimental effects on growth. Our data reveal how distinct negative regulatory layers, including both NINJA-dependent and -independent mechanisms, restrain JA responses to allow normal root growth. Mechanistic insights from this work underline the importance of mapping JA signalling components to specific cell types in order to understand and potentially engineer the growth reduction that follows physical damage.

Subcellular Redistribution of Root Aquaporins Induced by Hydrogen Peroxide.

Aquaporins are water channel proteins that mediate the fine-tuning of cell membrane water permeability during development or in response to environmental stresses. The present work focuses on the oxidative stress-induced redistribution of plasma membrane intrinsic protein (PIP) aquaporins from the plasma membrane (PM) to intracellular membranes. This process was investigated in the Arabidopsis root. Sucrose density gradient centrifugation showed that exposure of roots to 0.5 mM H2O2 induces significant depletion in PM fractions of several abundant PIP homologs after 15 min. Analyses by single-particle tracking and fluorescence correlative spectroscopy showed that, in the PM of epidermal cells, H2O2 treatment induces an increase in lateral motion and a reduction in the density of a fluorescently tagged form of the prototypal AtPIP2;1 isoform, respectively. Co-expression analyses of AtPIP2;1 with endomembrane markers revealed that H2O2 triggers AtPIP2;1 accumulation in the late endosomal compartments. Life-time analyses established that the high stability of PIPs was maintained under oxidative stress conditions, suggesting that H2O2 triggers a mechanism for intracellular sequestration of PM aquaporins without further degradation. In addition to information on cellular regulation of aquaporins, this study provides novel and complementary insights into the dynamic remodeling of plant internal membranes during oxidative stress responses.

Mikrozystisches Makulaödem bei Optikusatrophie: eine Fallserie Microcystic Macular Edema in Optic Nerve Atrophy: A Case Series.

Background:Microcystic macular edema can occur after optic neuropathies of various etiologies, and is easily demonstrated by OCT. We report a cohort of patients with microcystic macular edema. Patients and Methods: All patients with optic neuropathy and microcystic macular edema were enrolled. Demographics, visual function, retinal angiographies and OCT parameters were studied. Results: Nineteen patients (23 eyes) exhibited microcystic macular edema: 10 men/9 women, aged 17-91 years. Etiologies of optic nerve atrophy were compressive (5), inflammatory (4), glaucoma (3), ischemic (3), trauma (2), degenerative (1), and hereditary (1). Median visual acuity was 4/10 (NLP-12/10). Fluorescein angiography showed no leakage. Topography of the microcystic macular edema correlated with near infrared images but with visual field defects in only 26 %. OCT parameters were all abnormal. Conclusions: Microcystic macular edema is a non-specific manifestation from an optic neuropathy of any etiology. The precise mechanism leading to microcystic macular edema remains unknown but trans-synaptic retrograde degeneration with Müller cells dysfunction is likely. Zusammenfassung Hintergrund: Das mikrozystische Makulaödem kann im Rahmen einer Optikusatrophie jeglicher Ätiologie auftreten und ist leicht mit dem OCT zu erkennen. Wir berichten über eine Patientenkohorte mit mikrozystischem Makulaödem. Patienten und Methoden: Alle Patienten mit einer Optikusneuropathie und einem mikrozystischen Makulaödem wurden in diese Studie eingeschlossen. Die Demografie, die Sehfunktion, die Netzhautangiografie und die OCT-Parameter wurden untersucht. Ergebnisse: Neunzehn Patienten (23 Augen) hatten ein mikrozystisches Makulaödem: 10 Männer/9 Frauen im Alter von 17 bis 91 Jahren. Die Ursachen der Optikusatrophie waren Kompressionen (5), Entzündungen (4), Glaukom (3), Ischämien (3), Traumata (2), Degenerationen (1) und genetisch (1). Der mittlere Visus war 0,4 (keine Lichtwahrnehmung 1,2). In der Fluoreszenzangiografie fand sich keine Leckage. Das OCT des mikrozystischen Makulaödems korrelierte immer mit den Infrarot-Bildern (Nahaufnahme), jedoch nur in 26 % mit den Gesichtsfelddefekten. Alle OCT-Parameter waren abnormal. Schlussfolgerungen: Das mikrozystische Makulaödem ist eine unspezifische Manifestation einer Optikusneuropathie jeglicher Ätiologie. Der genaue Mechanismus, der zu einem mikrozystischen Makulaödem führt, ist unbekannt, eine trans-synaptische retrograde Degeneration mit Dysfunktion der Müller-Zellen ist jedoch wahrscheinlich.

Transient ocular motor nerve palsies associated with presumed cranial nerve schwannomas.

BACKGROUND: Cranial nerve schwannomas are radiologically characterized by nodular cranial nerve enhancement on magnetic resonance imaging (MRI). Schwannomas typically present with gradually progressive symptoms, but isolated reports have suggested that schwannomas may cause fluctuating symptoms as well. METHODS: This is a report of ten cases of presumed cranial nerve schwannoma that presented with transient or recurring ocular motor nerve deficits. RESULTS: Schwannomas of the third, fourth, and fifth nerves resulted in fluctuating deficits of all 3 ocular motor nerves. Persistent nodular cranial nerve enhancement was present on sequential MRI studies. Several episodes of transient oculomotor (III) deficts were associated with headaches, mimicking ophthalmoplegic migraine. CONCLUSIONS: Cranial nerve schwannomas may result in relapsing and remitting cranial nerve symptoms.

An overview of the metabolic differences between Bradyrhizobium japonicum 110 bacteria and differentiated bacteroids from soybean (Glycine max) root nodules: An in vitro 13C-and 31P-nuclear magnetic resonance spectroscopy study

Bradyrhizobium japonicum is a symbiotic nitrogen-fixing soil bacteria that induce root nodules formation in legume soybean (Glycine max.). Using 13C- and 31P-nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, we have analysed the metabolite profiles of cultivated B.japonicum cells and bacteroids isolated from soybean nodules. Our results revealed some quantitative and qualitative differences between the metabolite profiles of bacteroids and their vegetative state. This includes in bacteroids a huge accumulation of soluble carbohydrates such as trehalose, glutamate, myo-inositol and homospermidine as well as Pi, nucleotide pools and intermediates of the primary carbon metabolism. Using this novel approach, these data show that most of the compounds detected in bacteroids reflect the metabolic adaptation of rhizobia to the surrounding microenvironment with its host plant cells.

Peripheral Nerve Repair: Multimodal Comparison of the Long-Term Regenerative Potential of Adipose Tissue-Derived Cells in a Biodegradable Conduit.

Tissue engineering is a popular topic in peripheral nerve repair. Combining a nerve conduit with supporting adipose-derived cells could offer an opportunity to prevent time-consuming Schwann cell culture or the use of an autograft with its donor site morbidity and eventually improve clinical outcome. The aim of this study was to provide a broad overview over promising transplantable cells under equal experimental conditions over a long-term period. A 10-mm gap in the sciatic nerve of female Sprague-Dawley rats (7 groups of 7 animals, 8 weeks old) was bridged through a biodegradable fibrin conduit filled with rat adipose-derived stem cells (rASCs), differentiated rASCs (drASCs), human (h)ASCs from the superficial and deep abdominal layer, human stromal vascular fraction (SVF), or rat Schwann cells, respectively. As a control, we resutured a nerve segment as an autograft. Long-term evaluation was carried out after 12 weeks comprising walking track, morphometric, and MRI analyses. The sciatic functional index was calculated. Cross sections of the nerve, proximal, distal, and in between the two sutures, were analyzed for re-/myelination and axon count. Gastrocnemius muscle weights were compared. MRI proved biodegradation of the conduit. Differentiated rat ASCs performed significantly better than undifferentiated rASCs with less muscle atrophy and superior functional results. Superficial hASCs supported regeneration better than deep hASCs, in line with published in vitro data. The best regeneration potential was achieved by the drASC group when compared with other adipose tissue-derived cells. Considering the ease of procedure from harvesting to transplanting, we conclude that comparison of promising cells for nerve regeneration revealed that particularly differentiated ASCs could be a clinically translatable route toward new methods to enhance peripheral nerve repair.

Pronounced species divergence in corticospinal tract reorganization and functional recovery after lateralized spinal cord injury favors primates.

Experimental and clinical studies suggest that primate species exhibit greater recovery after lateralized compared to symmetrical spinal cord injuries. Although this observation has major implications for designing clinical trials and translational therapies, advantages in recovery of nonhuman primates over other species have not been shown statistically to date, nor have the associated repair mechanisms been identified. We monitored recovery in more than 400 quadriplegic patients and found that functional gains increased with the laterality of spinal cord damage. Electrophysiological analyses suggested that corticospinal tract reorganization contributes to the greater recovery after lateralized compared with symmetrical injuries. To investigate underlying mechanisms, we modeled lateralized injuries in rats and monkeys using a lateral hemisection, and compared anatomical and functional outcomes with patients who suffered similar lesions. Standardized assessments revealed that monkeys and humans showed greater recovery of locomotion and hand function than did rats. Recovery correlated with the formation of corticospinal detour circuits below the injury, which were extensive in monkeys but nearly absent in rats. Our results uncover pronounced interspecies differences in the nature and extent of spinal cord repair mechanisms, likely resulting from fundamental differences in the anatomical and functional characteristics of the motor systems in primates versus rodents. Although rodents remain essential for advancing regenerative therapies, the unique response of the primate corticospinal tract after injury reemphasizes the importance of primate models for designing clinically relevant treatments.

Changes of Root Length and Root-to-Crown Ratio after Apical Surgery: An Analysis by Using Cone-beam Computed Tomography.

INTRODUCTION: Apical surgery is an important treatment option for teeth with post-treatment periodontitis. Although apical surgery involves root-end resection, no morphometric data are yet available about root-end resection and its impact on the root-to-crown ratio (RCR). The present study assessed the length of apicectomy and calculated the loss of root length and changes of RCR after apical surgery. METHODS: In a prospective clinical study, cone-beam computed tomography scans were taken preoperatively and postoperatively. From these images, the crown and root lengths of 61 roots (54 teeth in 47 patients) were measured before and after apical surgery. Data were collected relative to the cementoenamel junction (CEJ) as well as to the crestal bone level (CBL). One observer took all measurements twice (to calculate the intraobserver variability), and the means were used for further analysis. The following parameters were assessed for all treated teeth as well as for specific tooth groups: length of root-end resection and percentage change of root length, preoperative and postoperative RCRs, and percentage change of RCR after apical surgery. RESULTS: The mean length of root-end resection was 3.58 ± 1.43 mm (relative to the CBL). This amounted to a loss of 33.2% of clinical and 26% of anatomic root length. There was an overall significant difference between the tooth groups (P < .05). There was also a statistically significant difference comparing mandibular and maxillary teeth (P < .05), but not for incisors/canines versus premolars/molars (P = .125). The mean preoperative and postoperative RCRs (relative to CEJ) were 1.83 and 1.35, respectively (P < .001). With regard to the CBL reference, the mean preoperative and postoperative RCRs were 1.08 and 0.71 (CBL), respectively (P < .001). The calculated changes of RCR after apical surgery were 24.8% relative to CEJ and 33.3% relative to CBL (P < .001). Across the different tooth groups, the mean RCR was not significantly different (P = .244 for CEJ and 0.114 for CBL). CONCLUSIONS: This CBCT-based study demonstrated that the RCR is significantly changed after root-end resection in apical surgery irrespective of the clinical (CBL) or anatomic (CEJ) reference levels. The lowest, and thus clinically most critical, postoperative RCR was observed in maxillary incisors. Future clinical studies need to show the impact of resection length and RCR changes on the outcome of apical surgery.

Evaluation of serum myostatin and sclerostin levels in chronic spinal cord injured patients.

STUDY DESIGN: Case-control study. OBJECTIVES: To assess serum myostatin levels, bone mineral density (BMD), appendicular skeletal muscle mass (ASMM) and serum sclerostin levels in chronic spinal cord injured (SCI) patients and healthy controls. SETTING: SCI centre in Italy. METHODS: Blood samples, whole-body bioelectrical impedance analysis and BMD measurement with the ultrasound technique at the calcaneus level were taken from patients suffering from chronic SCI (both motor complete and incomplete) and healthy control subjects. RESULTS: A total of 28 SCI patients and 15 healthy controls were enrolled. Serum myostatin levels were statistically higher (P<0.01) in SCI patients compared with healthy controls. Similar results were found comparing both the motor complete and the motor incomplete SCI subgroups to healthy controls. Serum sclerostin was significantly higher in patients with SCI compared with healthy controls (P<0.01). BMD, stiffness and mean T-score values in SCI patients were significantly lower than those in healthy controls. Serum myostatin concentrations in the motor complete SCI subgroups correlated only with serum sclerostin levels (r(2)=0.42; P=0.001) and ASMM (r(2)=0.70; P=0.002) but not in healthy controls. DISCUSSION: Serum myostatin and serum sclerostin are significantly higher in chronic SCI patients compared with healthy controls. They are potential biomarkers of muscle and bone modifications after SCI. This is the first study reporting an increase in serum myostatin in patients suffering from chronic SCI and a correlation with ASMM.

Collagen (NeuraGen®) nerve conduits and stem cells for peripheral nerve gap repair

Le système nerveux périphérique est responsable de la transmission des impulses motrices, ainsi que de la réception des afférences sensorielles. Les lésions traumatiques des nerfs périphériques conduisent à une impotence fonctionnelle qui peut être dévastant, notamment chez les travailleurs manuels,. La récupération fonctionnelle est donc le but principal dans chirurgie des nerfs périphériques. Malheureusement, une suture directe des moignons nerveux est souvent impossible dans le contexte des traumatismes complexes qui surviennent lors des accidents. La suture nerveuse par interposition d'autogreffe reste le gold standard dans la pratique chirurgicale mais nécessite le sacrifice d'un nerf donneur, avec dysesthésie et possibles douleurs neuropathiques conséquentes. Alternativement, des guides tubulaires pour les nerfs peuvent être utilisées si le gap nerveux est inférieur à 3 cm. Plusieurs guides résorbables en collagène sont approuve en Europe et aux Etas Unis (FDA). Dans cette étude, des conduits de collagène ont été associe a des cellules régénératives (cellules souches adultes) comme stratégie supplémentaire de régénération. Une fois testé le rapport des cellules avec le biomatériau (NeuraGen® nerve guides) in vitro, une étude in vivo dans le rat a été effectuée. Les différents groupes de conduits ont été supplémentés respectivement avec Schwann cells (SC); avec cellules souches adultes dérivées de la moelle épinière, différentiées en cellules "Schwann-like" (dMSC); avec cellules souches adultes dérivées de la graisse, différentiées en cellules "Schwann-like" (dASC). Un groupe de conduits avec du milieu de culture sans cellules a été utilisé comme group control. Les conduits ont été utilisés pour combler un gap de 1cm dans un model de section totale du nerf sciatique chez le rat. Deux semaines post implantation, une analyse immuno-histochimique a été effectuée pour évaluer la régénération axonales et l'infiltration de cellules de Schwann au niveau du conduit. Les cellules ont montré une adhérence efficace aux parois de collagène. En particulier, les cellules de Schwann ont montré une amélioration significative au niveau du sprouting distale. Par contre, aucune différence significative n'a été remarquée entre les groupes pour le sprouting axonale proximal. De plus, si les cellules souches ont montré un pattern de sprouting diffus, les cellules de Schwann ont par contre garanti un cône de croissance typique, associé a une affinité remarquable pour les parois de collagène. NeuraGen® guides pourraient donc être un moyen adapté a l'association avec la thérapie cellulaire en raison de la bonne adhérence des cellules au biomatériau. Des modifications de surface dans le but d'améliorer la performance neurotrophique cellulaire in vivo (e.g. peptides de matrice extracellulaire) pourront être utilisées dans des applications futures.

Relationship between sedimentation sign and morphological grade in symptomatic lumbar spinal stenosis

Introduction Le canal lombaire étroit symptomatique est de plus en plus fréquent. Le traitement dépend des signes cliniques et des résultats radiologiques. Mais actuellement il n'y a pas de consensus concernant la classification radiologique. Le but de notre article est d'étudier la relation entre deux paramètres morphologiques radiologiques récemment décrits sur des examens par IRM. Le premier est le « signe de sédimentation » (Sedimentation Sign) et le second est le grade morphologique de la sténose lombaire (Morphological Grade), tous deux décrit en 2010. Matériel et méthode Nous avons étudié des examens IRM de 137 patients suivit dans notre établissement. De ces 137, 110 étaient issus d'une base de donnée de patients avec une sténose lombaire dont la Symptomatologie était typique. Dans ce groupe, 73 patients avaient été traité chirurgicalement et 37 conservativement, dépendant de la sévérité des symptômes. Un troisième groupe, le groupe contrôle, était formé de 27 patients ne présentant que des douleurs lombaires basses sans sciatalgie. La sévérité de la sténose a été évaluée sur les examens IRM au niveau du disque en utilisant les 4 grades de la classification morphologique, de A à D. La présence d'un signe de sédimentation a été, quand à lui, notée au niveau du pédicule, au-dessus et au-dessous du niveau présentant la sténose maximale, comme décrit dans l'article original. Résultat La présence d'un signe de sédimentation positif a été observée chez 58% des patients présentant un grade morphologique B, 69% chez les patients avec un grade C et 76% des patients avec un grade D. Dans le groupe de patient traité chirurgicalement pour une sténose canalaire, 67% des patients présentaient un signe de sédimentation positif, 35% dans le groupe du traitement conservateur, et 8 % dans le groupe contrôle. En ce qui concerne la classification du grade morphologique, nous avons regroupé les grade C et D. Il y avait 97% de patients avec un grade C et D dans le groupe du traitement chirurgical, 35 % dans le groupe du traitement conservateur et 18% dans le groupe contrôle. Nous avons donc calculé que la présence d'un signe de sédimentation positif chez les patients avec une sténose lombaire symptomatique augmente le risque d'avoir besoin d'une intervention de l'ordre de 3.5 fois (OR=3.5). En utilisant la classification du grade morphologique, nous avons calculé un risque encore plus élevé. Un patient avec une sténose canalaire de grade C ou D a 65 fois plus de risque d'avoir besoin d'une intervention (OR=65). Conclusion : Les résultats montrent une corrélation entre ces deux paramètres morphologiques. Mais la prédiction du besoin d'une intervention n'est pas équivalente. Un tiers des patients dans le groupe du traitement chirurgical n'avaient pas de signe de sédimentation positif. Ce signe apparaît donc comme un moins bon prédicteur pour le choix du traitement comparé à la sévérité de la sténose jugée avec le grade morphologique (OR 3.5 vs 65).

Role of an LRR receptor-like kinase in the establishment of a functional root endodermal barrier

The endodermis is a highly conserved cell layer present in the root of all vascular plants, except Lycophytes. This tissue layer establishes a protective diffusion barrier surrounding the vasculature and is expected to prevent passive, uncontrolled flow of nutrients through the root. This barrier property is achieved by the production of Casparian strips (CS), a localized cell wall impregnation of lignin in the anticlinal walls of each endodermal cell, forming a belt-like structure sealing the extracellular space. The CS act as a selective barrier between the external cell layers and the vascular cylinder and are thought to be important in many aspects of root function. For instance, selective nutrient uptake and sequestration from the soil, resistance to different abiotic and biotic stresses are expected to involve functional CS. Although discovered 150 years ago, nothing was known about the genes involved in CS establishment until recently. The use of the model plant Arabidopsis thaliana together with both reverse and forward genetic approaches led to the discovery of an increasing number of genes involved in different steps of CS formation during the last few years. One of these genes encodes SCHENGEN3 (SGN3), a leucine-rich repeat receptor-like kinase (LRR-RLK). SGN3 was discovered first by reverse genetic due to its endodermis-enriched expression, and the corresponding mutant displays strong endodermal permeability of the apoplastic tracer Propidium Iodide (PI) indicative of defective CS. One aim of this thesis is to study the role of SGN3 at the molecular level in order to understand its involvement in establishing an impermeable CS. The endodermal permeability of sgn3 is shown to be the result of incorrect localization of key proteins involved in CS establishment (the "Casparian strip domain proteins", CASPs), leading to non-functional CS interrupted by discontinuities. CASPs localize in the plasma membrane domain subjacent to the CS, named the Casparian Strip membrane Domain (CSD). The CSD discontinuities in sgn3 together with SGN3 localization in close proximity to the CASPs lead to the assumption that SGN3 is involved in the formation of a continuous CSD. In addition, SGN3 might have a second role, acting as a kinase reporting CSD integrity leading to lignin and suberin production in CSD/CS defective plants. Up to now, sgn3 is the strongest and most specific CS mutant available, displaying tracer penetration along the whole length of the seedling root. For this reason, this mutant is well suited in order to characterize the physiological behaviour of CS affected plants. Due to the lack of such mutants in the past, it was not possible to test the presumed functions of CS by using plants lacking this structure. We decided to use sgn3 for this purpose. Surprisingly, sgn3 overall growth is only slightly affected. Nevertheless, processes expected to rely on functional CS, such as water transport through the root, nutrient homeostasis, salt tolerance and resistance to an excess of some nutrients are altered in this mutant. On the other hand, homeostasis for most elements and drought tolerance are not affected in sgn3. It is surprising to observe that homeostatic defects are specific, with a decrease in potassium and an increase in magnesium levels. It indicates a backup system, set up by the plant in order to counteract free diffusion of nutrients into the stele. For instance, potassium shortage in sgn3 upregulates the transcription of potassium influx transport proteins and genes known to be induced by potassium starvation. Moreover, sgn3 mutant is hypersensitive to low potassium conditions. Hopefully, these results about SGN3 will help our understanding of CS establishment at the molecular level. In addition, physiological experiments using sgn3 should give us a framework for future experiments and help us to understand the different roles of CS and their involvement during nutrient radial transport through the root. -- L'endoderme est un tissu présent dans les racines de toutes les plantes vasculaires à l'exception des Lycophytes. Ce tissu établit une barrière protectrice entourant les tissus vasculaires dans le but d'éviter la diffusion passive et incontrôlée des nutriments au travers de la racine. Cette propriété de barrière provient de la production des cadres de Caspary, une imprégnation localisée de lignine des parties anticlinales de la paroi de chaque cellule d'endoderme. Cela donne naissance à un anneau/cadre qui rend étanche l'espace extracellulaire. Les cadres de Caspary agissent comme une barrière sélective entre les couches externes de la racine et le cylindre central et sont supposés être importants dans beaucoup d'aspects du fonctionnement de la racine. Par exemple, l'absorption sélective de nutriments et leur séquestration à partir du sol ainsi que la résistance contre différents stress abiotiques et biotiques sont supposés impliquer des cadres de Caspary fonctionnels. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans Ja formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana ainsi que des approches de génétique inverse et classique ont permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un des ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR-RLK). SGN3 a été découvert en premier par génétique inverse grâce à son expression enrichie dans l'endoderme. Les cadres de Caspary ne sont pas fonctionnels dans le mutant correspondant, ce qui est visible à cause de la perméabilité de l'endoderme au traceur apoplastique Propidium Iodide (PI). Un des objectifs de cette thèse est d'étudier la fonction de SGN3 au niveau moléculaire dans le but de comprendre son rôle dans la formation des cadres de Caspary. J'ai pu démontrer que la perméabilité de l'endoderme du mutant sgn3 est le résultat de la localisation incorrecte de protéines impliquées dans la formation des cadres de Caspary, les "Casparian strip domain proteins" (CASPs). Cela induit des cadres de Caspary non fonctionnels, contenant de nombreuses interruptions. Les CASPs sont localisés à la membrane plasmique dans un domaine sous-jacent les cadres de Caspary appelé Casparian Strip membrane Domain (CSD). Les interruptions du CSD dans le mutant sgn3, ainsi que la localisation de SGN3 à proximité des CASPs nous font penser à un rôle de SGN3 dans l'élaboration d'un CSD ininterrompu. De plus, SGN3 pourrait avoir un second rôle, agissant en tant que kinase reportant l'intégrité du CSD et induisant la production de lignine et de subérine dans des plantes contenant des cadres de Caspary non fonctionnels. Jusqu'à ce jour, sgn3 est le mutant en notre possession le plus fort et le plus spécifique, ayant un endoderme perméable tout le long de la racine. Pour cette raison, ce mutant est adéquat dans le but de caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. De manière surprenante, la croissance de sgn3 est seulement peu affectée. Néanmoins, des processus censés nécessiter des cadres de Caspary fonctionnels, comme le transport de l'eau au travers de la racine, l'homéostasie des nutriments, la tolérance au sel et la résistance à l'excès de certains nutriments sont altérés dans ce mutant. Malgré tout, l'homéostasie de la plupart des nutriments ainsi que la résistance au stress hydrique ne sont pas affectés dans sgn3. De manière surprenante, les altérations de l'ionome de sgn3 sont spécifiques, avec une diminution de potassium et un excès de magnésium. Cela implique un système de compensation établi par la plante dans le but d'éviter la diffusion passive des nutriments en direction du cylindre central. Par exemple, le manque de potassium dans sgn3 augmente la transcription de transporteurs permettant l'absorption de cet élément. De plus, des gènes connus pour être induits en cas de carence en potassium sont surexprimés dans sgn3 et la croissance de ce mutant est sévèrement affectée dans un substrat pauvre en potassium. Ces résultats concernant SGN3 vont, espérons-le, aider à la compréhension du processus de formation des cadres de Caspary au niveau moléculaire. De plus, les expériences de physiologie utilisant sgn3 présentées dans cette thèse devraient nous donner une base pour des expériences futures et nous permettre de comprendre mieux le rôle des cadres de Caspary, et plus particulièrement leur implication dans le transport radial des nutriments au travers de la racine. -- Les plantes terrestres sont des organismes puisant l'eau et les nutriments dont elles ont besoin pour leur croissance dans le sol grâce à leurs racines. De par leur immobilité, elles doivent s'adapter à des sols contenant des quantités variables de nutriments et il leur est crucial de sélectionner ce dont elles ont besoin afin de ne pas s'intoxiquer. Cette sélection est faite grâce à un filtre formé d'un tissu racinaire interne appelé endoderme. L'endoderme fabrique une barrière imperméable entourant chaque cellule appelée "cadre de Caspary". Ces cadres de Caspary empêchent le libre passage des nutriments, permettant un contrôle précis de leur passage. De plus, ils sont censés permettre de résister contre différents stress environnementaux comme la sécheresse, la salinité du sol ou l'excès de nutriments. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans la formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana a permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un de ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR- RLK). Nous montrons dans cette étude que le gène SGN3 est impliqué dans la formation des cadres de Caspary, et que le mutant correspondant sgn3 a des cadres de Caspary interrompus. Ces interruptions rendent l'endoderme perméable, l'empêchant de bloquer le passage des molécules depuis le sol vers le centre de la racine. En utilisant ce mutant, nous avons pu caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. Cela a permis de découvrir que le transport de l'eau au travers de la racine était affecté dans le mutant sgn3. De plus, l'accumulation de certains éléments dans les feuilles de ce mutant est altérée. Nous avons également pu montrer une sensibilité de ce mutant à un excès de sel ou de certains nutriments comme le fer et le manganèse.