Etude du rôle de la protéine CDC48 dans l'immunité des plantes

par Hervé Begue

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire

Sous la direction de Claire Rosnoblet et de David Wendehenne.

Soutenue le 22-11-2018

à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....) , en partenariat avec Agroécologie (Dijon) (laboratoire) .

Le président du jury était Dominique Delmas.

Le jury était composé de Emmanuel Baudouin.

Les rapporteurs étaient Christian Mazars, François Bouteau.


  • Résumé

    La protéine chaperonne CDC48 (Cell division cycle 48) est un acteur important du contrôle qualité des protéines chez les eucaryotes et est associée à divers processus physio(patho)logiques chez les mammifères. En revanche, son rôle au sein du règne végétal a été peu appréhendé. Ce travail de thèse s’inscrit dans l’étude des fonctions de CDC48 chez les plantes et concerne plus particulièrement son implication dans la réponse immunité induite chez le tabac par cryptogéine produite par l’oomycète phytophthora cryptogea.Trois stratégies ont été adoptées. Premièrement, la dynamique d’accumulation de la protéine CDC48 ainsi que les événements intracellulaires sous-jacents à la réponse immunitaire ont été étudiés à la fois dans des cellules de tabac sauvages et des cellules sur-exprimant la protéine CDC48 (lignée CDC48-TAP). Deuxièmement, une liste de protéines interagissant avec CDC48 a été établie suite à des expériences d’immuno-précipitation de CDC48 suivit d’analyses de spectrométrie de masse. Parmi celles-ci, la forme cytosolique de l’ascorbate peroxydase (cAPX), une enzyme impliquée dans la détoxication du H2O2 intracellulaire, a fait l’objet d’une étude ciblée. Enfin, ces travaux ont été complétés par une analyse bio-informatique de l’ensemble des partenaires de CDC48 identifiés chez le tabac et d’établissement du réseau d’interaction protéique de CDC48 chez Arabidopsis thaliana.Les principaux résultats obtenus ont montré que l’activation de la réponse immunitaire s’accompagne de l’induction d’une accumulation des transcrits et la protéine CDC48. De plus, une mort cellulaire précoce a été observée chez les cellules CDC48-TAP, suggérant un rôle de cette dernière dans la régulation de la réponse hypersensible. L’interaction physique entre CDC48 et cAPX a été confirmée par différentes approches. De façon intéressante, il s’est avéré que l’activité et la dynamique d’accumulation de cAPX sont fortement impactées par la surexpression de CDC48. En accord avec ses résultats, le statut rédox s’est également révélé altéré dans la lignée surexpresseur. Enfin, l’analyse bio-informatique du réseau d’interaction protéique de CDC48 a permis de dégager de nouvelles protéines cibles, en particulier celles impliquées dans le métabolisme de la S-adenosylméthionine, une molécule substrat des réactions de trans-méthylation et précurseur de l’éthylène et de la nicotianamine. De plus, cette analyse a confirmé son rôle dans du système de dégradation Ubiquitine/protéasome.Pour conclure, ce travail de thèse apporte de nouvelles informations quant au rôle de CDC48 dans la biologie des plantes. Il indique que celle-ci est mobilisée dans les cellules végétales exprimant une réponse immunitaire et impacte le statut rédox via la régulation du turnover de cAPX. De nouvelles pistes de recherche ont été dégagées, en particulier un rôle probable de CDC48 dans la régulation de la synthèse de la S-adenosylméthionine et de la réponse hypersensible suivant des mécanismes restant à déterminer.

  • Titre traduit

    Study of the role of the CDC48 chaperone protein in plant immunity


  • Résumé

    The chaperone protein CDC48 (Cell division cycle 48) is a major regulator of the quality control of proteins and is involved in various cellular processes in animals and yeast. In contrast, the role of CDC48 in plants is poorly known. In the present work, we investigated the function of CDC48 in plant immunity thanks to the cryptogein/tobacco biological model, cryptogein being produced by the oomycete phytophthora cryptogea.Three strategies were carried out. First, the dynamic of accumulation CDC48 together with intracellular events inherent to the immune response were analyzed in both wild-type and CDC48 overexpressing tobacco cells (CDC48-TAP line). Second, a list if CDC48 partners was established based on immunoprecipitation assays followed by mass spectroscopy analysis. Among those partners the cytosolic form of acorbate peroxidase (cAPX), a central enzyme of the regulation of the redox status regulation, has been specifically studied. Finally, a computational analysis of the partner list of CDC48 and the subsequent generation of the protein-protein interaction (PPI) network of CDC48 in Arabidopsis thaliana were undertook.Our data indicated that the activation of the immune response is accompanied by an induction of the accumulation of both CDC48 transcript and protein. In addition, an early and exacerbated cell death was observed in the CDC48-TAP line, suggesting a role for CDC48 in the hypersensitive response. The interaction between CDC48 and cAPX was confirmed by different approaches. Interestingly, the activity of CDC48 and its dynamic of accumulation were strongly impacted in the CDC48 overexpressing line. Accordingly, a dysregulation of the redox status also occurred in this line. Finally, the computational analysis of the CDC48 PPI network highlighted new potential target proteins including proteins involved in the metabolism of S-adenosylmethionine, a substrate molecule of trans-methylation reactions and precursor of ethylene and nicotianamine.To summarize, this work provides new information about CDC48 in plant biology. It indicates that CDC48 is mobilized by plant cells undergoing an immune response and impacts the redox status through the regulation of the cAPX turnover. New research avenues emerged from our study, notably a putative role of CDC48 in the regulation of S-adenosylmethionine biosynthesis and in the establishment of hypersensitive response through process which remain to be investigated


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