Implication fonctionelle des microdomaines membranaires dans la fonctionalité des plasmodesmes

Function of membrane microdomains in plasmodesmata mediated intercellular communication

• Auteur / Autrice : Magalie Grison
• Direction : Emmanuelle Bayer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Végétale
• Date : Soutenance le 20/12/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Lipides, Compartimentation, Trafic et Morphogenèse chez les plantes et la levure
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biogénèse membranaire, UMR 5200 (Villenave-d'Ornon, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Michel Hernoult
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Soazig Guyomarc'h, Sylvie German-Retana
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Lins, Yvon Jaillais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microdomaines membranaires

Transduction du signal cellulaire chez les plantes

Cellules -- Interaction

Plasmodesmes

Mots clés libres

Communication intercellulaire

Plasmodesmes

Signalisation

Intercellular communication

Signalling

Plasmodesmata

Résumé

Les plasmodesmes sont des nanopores membranaires qui traversent la paroi des cellules végétales. Ces nanostructures jouent un rôle central en communication intercellulaire et agissent comme des centres de signalisation capables de générer et de relayer le signal de cellule à cellule via l’activité de récepteurs. En tant qu’éléments clés de la communication intercellulaire, les plasmodesmes coordonnent les processus liés à la croissance et au développement des plantes ainsi que les réponses aux stress environnementaux. Dans cette étude, nous avons identifié trois récepteurs de la famille des récepteurs riches en leucine (LRRRLK), capables de relocaliser de manière dynamique au niveau des plasmodesmes après un stress abiotique. L'association plasmodesmale est rapide et survient en moins de 2 minutes. Cette association dynamique n’est pas un comportement général des protéines associées à la membrane plasmique ou aux microdomaines membranaires. En focalisant notre étude sur SAK1 (Sucrose Activated Kinase) nous avons démontré que l'association dynamique aux plasmodesmes est indépendante de la composition en stérols ou en sphingolipides et est partiellement dépendante du statut de phosphorylation de cette protéine. Nous avons identifié un strech d'acide aminé polybasique dans le domaine Juxtamembrane (JMD) de SAK1, décrit chez l’homme comme interagissant avec les lipides anioniques, qui est indispensable à l'association conditionnelle aux plasmodesmes. Au total, nos données indiquent que les changements dans la membrane signature moléculaire des domaines spécialisés plasmodesmes accompagne les réponses aux stimuli externes.

Plasmodesmata pores sustain intercellular communication in plants. They act as specialized signalling hubs clustering receptor activities, and are capable of generating and relaying signalling from cell-to-cell. As key elements in intercellular communication, plasmodesmata coordinate processes related to plant growth, development and environmental stresses responses. In this study, we identified three PM-located Leucine Rich Repeat Receptor Like Kinases (LRR-RLKs) that are able to dynamically and conditionally relocate to plasmodesmata upon abiotic stress. Plasmodesmal association occurs within 2 minutes and is not a general behaviour of PM or microdomain-associated proteins. Focusing on SAK1 (SUCROSE ACTIVATED KINASE) we demonstrated that the plasmodesmal dynamic association is neither dependent of sterol or sphingolipid composition and nor driven by the protein phosphorylation status. Importantly, we identified a polybasic amino acid motif in the Juxtamembrane Domain (JMD) of SAK1 predicted to bind anionic lipids that is critical for conditional plasmodesmal association. Altogether our data indicate that changes in the membrane molecular signature of plasmodesmata specialized domains accompanies responses to external stimuli.