Caractérisation moléculaire et fonctionnelle des protéines GIPs (Gamma-tubulin complex protein 3-Interacting Proteins) d'Arabidopsis thaliana

par Kinda Masoud

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Anne-Catherine Schmit.

Le président du jury était David Gilmer.

Le jury était composé de David Gilmer.

Les rapporteurs étaient Bruno Favery, Christophe Tatout.


  • Résumé

    Les microtubules constituent l’un des réseaux du cytosquelette des cellules eucaryotes. Ils jouent un rôle central dans de multiples fonctions comme la division cellulaire, les trafics intracellulaires et la morphogenèse cellulaire. Chez les plantes supérieures, les microtubules (MTs) forment différents réseaux qui s'assemblent au cours du cycle cellulaire. Cette spécificité nécessite un recrutement régulé des complexes de nucléation des MTs à l’enveloppe nucléaire, au cortex et au niveau de MTs préexistants, qui sont des sites de nucléation caractérisés. L'équipe d’A.C. Schmit (IBMP, CNRS, Strasbourg), dans laquelle j'ai effectué mon travail de thèse, se focalise sur la caractérisation des complexes de nucléation des MTs (γ-TuRCs) et la régulation de l'assemblage du fuseau mitotique chez les plantes. Deux nouvelles protéines associées au γ-TuRC ont été mises en évidence par une interaction directe avec l'un de ses composants AtGCP3. Ces protéines, AtGIP1 et AtGIP2 (GCP3 Interacting Protein 1 et 2), sont très conservées au cours de l'évolution, mais leur fonction reste totalement inconnue. Mon travail a été consacré à la caractérisation de cette nouvelle classe de protéines dans le but de comprendre leur rôle. Nos résultats suggèrent que l'association des protéines GIPs aux γ-TuRCs participe à la régulation de leur activité et à la formation d'un fuseau mitotique robuste. Le profil de localisation des protéines GIPs au cours du cycle cellulaire et les phénotypes observés chez les mutants "perte de fonction" gip1gip2 indiquent que ces protéines interviennent dans le recrutement des γ-TuRCs, la nucléation des MTs, l’assemblage du fuseau mitotique, le déroulement du cycle cellulaire et l'organisation des méristèmes. L’étude des mécanismes de régulation de cette famille de protéines a été initiée. Nos résultats ont permis d’identifier GIP1comme un substrat de la kinase Aurora1 in vitro. Les résultats d’expérience de complémentation avec des phosphomutants GIP1 indiquent que la/les fonction(s) des GIPs pourrai(en)t être dépendante(s) de la phosphorylation par la kinase Aurora1, qui est un régulateur avéré du cycle cellulaire. L’ensemble de mes travaux a ainsi contribué à la caractérisation de nouveaux acteurs du cytosquelette microtubulaire. Une meilleure connaissance de leur réseau d'interaction (interactome) ainsi que l’étude de leur homologue humain pourraient ouvrir de nouvelles perspectives de recherche dans le contrôle de la division cellulaire et la lutte contre le cancer.

  • Titre traduit

    Molecular and functional characterization of proteins GIPs (Gamma-tubulin complex protein 3-interacting proteins) in Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    Microtubules (MTs) constitute one of the cytoskeletal networks in eukaryotic cells. They are involved in various processes such as cell division, intracellular transport and cell morphogenesis. In higher plants, MTs can be organized into dynamic structures, which undergo continual assembly and disassembly during the cell cycle. This specificity requires the recruitment of the nucleation complexes of the MTs to the nuclear envelope, to the cortex and to pre-existing MTs. The work of A. C. Schmit’s team (IBMP, CNRS, Strasbourg), in which I did my thesis, focuses on the characterization of MT nucleation complexes (γ-TuRCs) and the regulation of mitotic spindle assembly in plants. We have identified small proteins interacting with Gamma-tubulin Complex Protein 3 (GCP) and named GIP1 and GIP2 (GCP3-Interacting Proteins). The aim of these studies was to characterize this new class of proteins in order to understand their role. It shows that GIPs are conserved among eukaryotes and suggests that their association with the γ-TuRC participates in the regulation of their activity and the formation of a robust mitotic spindle. The localization of GIPs during the cell cycle and the phenotypes observed in T-DNA insertional gip1gip2 double mutants indicatethat GIPs are required for the recruitment of γ-TuRCs, MT nucleation, spindle assembly, cell cycle regulation and stem cell maintenance. Likewise, in vitro assays showed that GIP1 is a novel substrate for Aurora kinase1, which is a well known cell cycle regulator. The results of complementation experiments with GIP1 phosphomutants indicate that the phosphorylation of GIPs may be required for their function(s). Altogether, our results have contributed to the characterization of a new class of proteins involved in MT nucleation/organization and functions. The study of the interaction network (interactome) of GIPs and oftheir homologues could open new ways of research in the control of cell division and in the fight against cancer.


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