Rôle des canaux mécanosensibles dans la transduction mécanique chez Arabidopsis thaliana

par Yannick Guerringue

Projet de thèse en Biologie

Sous la direction de Jean-Marie Frachisse.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème , en partenariat avec Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2017 .


  • Résumé

    Les plantes terrestres présentent une réponse au toucher. Parmi les plus spectaculaires on peut citer celle de Mimosa pudica ou de la Dionée attrape-mouche qui se referment quand on les touche. Les mécanismes moléculaires de cette réponse restent peu connus. Des acteurs potentiels dans la voie de transduction mécanique sont les canaux mécanosensibles. Ces protéines transmembranaires sont des canaux ioniques qui sont activés par une augmentation de tension de la membrane. Ce n'est que récemment que la famille des canaux mécanosensibles MSL (Mechanosensitve channel of Small conductance-Like) composée de dix membres, homologues du canal bactérien MscS, a été identifiée et que nous avons montré, pour la première fois chez la plante Arabidopsis que les deux protéines MSL9 et MSL10 de cette famille, avaient effectivement une activité canal ionique contrôlée par la tension membranaire. La participation des canaux MSL à la physiologie de la plante est encore obscure. De plus leurs caractéristiques cinétiques et de sélectivité restent à déterminer. La modulation de l'ouverture des canaux par la tension de la membrane ainsi que d'autres acteurs de la transduction mécanique (cytosquelette, récepteurs kinase) sont importants à connaître pour comprendre la transduction mécano-électrique générée par ces canaux. D'autre part nous avons pu, par une étude d'électrophysiologie conduite sur des mutants, associer à la présence de la protéine transmembranaire DEK (DEFECTIVE KERNEL) un courant calcique activé par la tension de membrane. DEK est essentielle pour la coordination des étapes du développement post-embryonnaire et pour l'adhésion cellulaire, jouant ainsi un rôle clé de la perception du stress mécanique impliqué dans la coordination du développement. La sélectivité de ce canal ainsi que sa mécanodépendance restent à préciser. L'objectif de cette thèse est donc de décrire et identifier (i) le mode de fonctionnement des canaux MSL10 et DEK, notamment leur dépendance vis-à-vis de la tension de membrane en relation avec d'autres acteurs tels que le cytosquelette, (ii) la transduction du signal mécanique par les canaux MSL10 et DEK en réponse à une stimulation mécanique.

  • Titre traduit

    Role of mechanosensitive channels in mechanotransduction in Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    Terrestrial plants show touch response. These responses might be impressive as those observed with Mimosa pudica or the Venus flytrap that close after a mechanical stimulation. Molecular mechanisms of this touch response remain little known. Mechanosentive channels are potential members of the mechanical signaling pathway. These transmembrane proteins are ionic channels activated by increasing membrane tension. The MSL (Mechanosensitive channel of Small conductance-Like) family has been recently identified and shown to have an ion conductance controlled by the tension of the membrane. However their physiological relevance remain undetermined. Moreover the kinetic and selectivity features of the MSL channels is to be determined. More work is to be carried out on the relation between mechanical stress and the gating of MSL channels, especially the involvement of membrane tension and cytoskeleton. On the other hand, a calcium current activated by increasing tension has been detected through the plasma membrane. It is associated with the protein DEK (DEFECTIVE KERNEL) which is essential to cell adhesion and perception of mechanical stress in the first developmental steps. Selectivity and mechanosensitivity of the channel are to be further investigated. The objectives of the PhD are to study (i) the electrophysiological properties of MSL10 and DEK, especially their relation with membrane tension and cytoskeleton, (ii) the ion transduction mediated by these mechanosensitive channels in response to mechanical stimulation.