Protéines impliquées dans la formation des cuticules végétales : mise en évidence et étude de GDSL-motif lipase-acylhydrolases

par Anne-Laure Girard

Thèse de doctorat en Biochimie

Sous la direction de Didier Marion et de Bénédicte Bakan.

Soutenue en 2009

à Nantes , dans le cadre de École doctorale chimie biologie (Nantes) , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Matrice extracellulaire
• Cellules -- Interaction
• Biosynthèse
• Polymérisation
• Lipase pancréatique

Résumé

Les assises cuticulaires, composées de la cutine et de cires, sont des édifices supramoléculaires formant la barrière hydrophobe de protection des organes aériens des végétaux supérieurs. La cutine a de nombreuses fonctions biologiques et technologiques telles les résistances à la dessiccation, aux pathogènes, la conservation des fruits ou encore la fragmentation des grains. Si la biosynthèse des monomères de cutine dans les cellules épidermiques est relativement bien décrite, le transport de ces monomères à travers la matrice extracellulaire et leur polymérisation pour former la cutine restent totalement inconnus. Dans ce contexte, deux approches ont été envisagées. La première a consisté à rechercher de possible acteurs protéiques impliqués dans le transport et/ou la polymérisation des monomères de cutine dans l’apoplasme. Le modèle d’étude était le tabac élicité. L’étude protéomique des parois cellulaires et du fluide apoplasmique de feuilles de tabac soumis à un stress biotique a permis de mettre en évidence des protéines impliquées dans les remaniements pariétaux, des protéines de défense et des protéines impliquées dans le métabolisme des lipides, notamment, des GDSL-motif lipase- acylhydrolases. Une GDSL-motif lipase- acylhydrolase a également été isolée de la cuticule de fruit de tomate. La production hétérologue et la caractérisation fonctionnelle ont été effectuées. Les résultats obtenus, notamment par génétique inverse, montre l’implication majeure de cette protéine dans la mise en place des assises cuticulaire

Titre traduit

Proteins involved in the formation of plant cuticle : isolation and study of GDSL-motif lipase-acylhydrolases

Résumé

Cuticular layers, composed by cutin and waxes, are supramolecular structure forming protector hydrophobic barrier of plant aerial tissues. Cutin is involved in various biological and technical functions as resistance to desiccation or pathogen attacks, fruit conservation or seed fragmentation. In spite of biosynthesis of cutin monomers in epidermal cells is relatively well described, transport through extracellular matrix and polymerization forming cutin are totally unknown. In this context, two approaches are considered. First one consisted to search putative proteic molecules involved in transport and polymerization of cutin monomers in apoplast on elicited tobacco plant. Proteomic study of cell walls and apoplatic fluid of tobacco leaves under biotic stress shows proteins involved in cell wall assembly, defense proteins and proteins involved in metabolism of lipid molecules, especially, GDSL-motif lipase acylhydrolases. A GDSL-motif lipase acylhydrolase has also been isolated from tomato fruit cuticle. Heterologous production and functional characterization of this protein have been performed. Obtained results, in particular by reverse genetic, show major involvement of GDSL-motif lipase acylhydrolase in formation of cuticular layers