Regulation of Self-Incompatibility by Endocytic Trafficking

par Jonathan Schnabel

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de Thierry Gaude.

Soutenue le 29-11-2013

à Lyon, École normale supérieure , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec Laboratoire de Reproduction et Développement des Plantes (1993-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Christophe Lamaze.

Le jury était composé de Thierry Gaude, Christophe Lamaze, Christophe Ritzenthaler, Isabelle Fobis-Loisy, Benoît Lefèbvre, Grégory Vert.

Les rapporteurs étaient Christophe Lamaze, Christophe Ritzenthaler.

mots clés

• Arabidopsis thaliana
• Auto-incompatibilité
• Trafic endocytaire
• Récepteur kinase
• Dynamine
• Arabidopsis thaliana

Titre traduit

Régulation de l’auto-incompatibilité par le trafic endocytaire

Résumé

L’auto-incompatibilité est une barrière génétique qui permet à une plante de reconnaître et rejeter son propre pollen tout en acceptant le pollen d’individus moins apparentés d’un point de vue génétique. Chez les Brassicacées, l’auto-incompatibilité est contrôlée par un locus hautement polymorphe appelé le locus S, qui contient les déterminants mâle et femelle. Le stigmate exprime le déterminant femelle de l’auto-incompatibilité, S-LOCUS RECEPTOR KINASE (SRK). Chez Brassica oleracea, la localisation subcellulaire d’SRK est unique en son genre : le récepteur est localisé principalement au niveau des endosomes et dans une moindre mesure à la membrane plasmique.Nous avons étudié la fonction de la localisation endosomale de SRK chez Arabidopsis thaliana. Premièrement, nous avons réintroduit l’auto-incompatibilité chez Arabidopsis thaliana grâce à l’expression d’un allèle fonctionnel de SRK en provenance d’Arabidopsis lyrata (une espèce auto-incompatible). Deuxièmement, nous avons montré qu’un mutant perte de fonction de DYNAMIN-RELATED PROTEIN1A, une protéine requise pour l’endocytose, abolissait l’auto-incompatibilité. Nos résultats suggèrent que l’endocytose est requise pour l’auto-incompatibilité, et que SRK pourrait activer sa voie de signalisation depuis les endosomes.

mots clés

• Arabidopsis thaliana
• Self-incompatibility
• Endocytic trafficking
• Receptor kinase
• Dynamin-related protein

Résumé

Self-incompatibility is a genetic barrier by which a plant recognizes and rejects its own pollen while allowing pollen from more distantly related plants to germinate. In the Brassicacea family, it is controlled by a highly polymorphic locus called the S-locus, which contains the male and female determinants of self-incompatibility. The stigma expresses the female determinant of self-incompatibility, the plant receptor kinase (PRK) S-LOCUS RECEPTOR KINASE (SRK). In Brassica oleracea, SRK has a unique subcellular localization among PRK: the receptor is mostly localized in endosomes and to a lesser extent at the plasma membrane.We investigated the function of the endosomal localization of SRK in Arabidopsis thaliana. Firstly, we reintroduced self-incompatibility in Arabidopsis thaliana by expression of a functional SRK allele from Arabidopsis lyrata (a self-incompatible species). Secondly, we showed that a loss-of-function mutant of DYNAMIN-RELATED PROTEIN1A, a protein required for endocytosis, abolished self-incompatibility. Our results suggest that endocytosis is required for self-incompatibility, and that SRK may be signaling from endosomal compartments.