Rôles de certains lipides et protéines dans le trafic membranaire, la polarité cellulaire et la morphogenèse des plantes
Responsable: Patrick Moreau, Directeur de Recherche CNRS                                                                                          

Objectifs scientifiques

Notre groupe a montré que certains phospholipides et les stérols suivent la voie sécrétoire jusqu’à la membrane plasmique (PM) et les stérols et les sphingolipides peuvent être associés dans des domaines membranaires critiques pour la délivrance des protéines. L’inhibition du métabolisme des stérols entraine le blocage de ces domaines dans l'appareil de Golgi (Laloi et al, 2007, Plant Physiol 143, 461-472). Nos principaux objectifs sont de déterminer comment ces familles lipidiques et aussi des protéines particulières (acyltransférases, SNAREs, phytolongins) contribuent à l'organisation des membranes, au trafic et tri des protéines, à la polarité cellulaire et à la morphogenèse des plantes. Les différents axes de recherche développés sont les suivants:
- Sphingolipides, morphologie des organites et trafic des protéines dans la voie sécrétoire des plantes.
- Partenaires de la SNARE Memb11 dans la voie sécrétoire des plantes.
- Fonction des sphingolipides dans le transport post-Golgien des transporteurs d'auxine.
- Lyso-PL acyltransférases et fonction dans la voie sécrétoire des cellules végétales.
- Rôle de nouvelles protéines (Phytolongines et Sedlines) dans la voie sécrétoire des plantes.

Sphingolipides, morphologie des organites et trafic des protéines dans la voie sécrétoire des plantes (Collaboration J.D. Faure, INRA Versailles; ANR project “Sphingopolar” 2008-2011). Le rôle du glucosylceramide (GluCer) dans le trafic des protéines a été étudié en bloquant sa synthèse par le PDMP. La sécrétion des protéines solubles et membranaires sont affectées dans les feuilles de tabac et les racines d’Arabidopsis.


L’inhibition de la synthèse du GluCer affecte la structure de l’appareil de Golgi dans les racines d’A thaliana.

Nous avons pu corréler ce blocage du transport des protéines avec une perturbation morphologique du Golgi dans les racines d’Arabidopsis (Melser et al., 2010). Nous avons ensuite utilisé l’approche “perte de fonction” et l’approche pharmacologique pour déterminer les étapes de la voie sécrétoire affectées par l’absence de synthèse du GluCer. 

 

 Effet de l’inhibition de la synthèse du GluCer par le PDMP et chez un mutant (gcs2.2)  sur différentes étapes de la voie sécrétoire dans les racines d’A thaliana.

Nous avons montré que l’étape RE-Golgi n’est pas dépendante du GluCer, par contre les étapes Golgi-PM (membrane plasmique), le recyclage Endosomes-PM et le transport rétrograde Golgi-RE peuvent être sensibles au contenu en GluCer (Melser et al., 2011).

Partenaires de la SNARE Memb11 dans la voie sécrétoire des plantes. Nous avons montré que les SNAREs Sec22, SYP31 et Memb11 sont impliquées dans le transport RE-Golgi (Châtre et al, 2005: Plant Physiol 139, 1244-1254). Une approche "pull-down" avec un anticorps dirigé contre Memb11 a permis d’identifier la GTPase Arf1 comme partenaire potentiel de Memb11. Du BiFC in vivo a permis de démontrer une interaction spécifique de Arf1 avec Memb11 dans l'appareil de Golgi.

Fonction des sphingolipides dans le transport post-Golgien des transporteurs d'auxine (Collaboration avec R. Bhalerao, Université d’Umea). Le gravitropisme repose sur la distribution polarisée de l'auxine et de celle de ses transporteurs. Nous étudions les effets des sphingolipides sur la sécrétion des transporteurs de l'auxine à la membrane plasmique. Nous avons caractérisé des mutants affichant une forte diminution de la teneur des sphingolipides et montrant des racines très courtes et des cotylédons fusionnés typiques de défauts phénotypiques liées à l'auxine. Pour caractériser la fonction des sphingolipides dans le gravitropisme et le trafic des transporteurs d'auxine, les mutants d'Arabidopsis sont analysés dans leur capacité à réorienter la croissance des racines après un stimulus gravitropique.

Lyso-PL acyltransférases et fonction dans la voie sécrétoire des cellules végétales. L'objectif de ce projet est de déterminer le rôle de plusieurs Lyso-Phospholipide acyltransférases (LPLAT) dans la voie sécrétoire des plantes. Quatre candidats ont été identifiés chez A. thaliana qui sont localisées au RE et à l'appareil de Golgi. La caractérisation complète des activités enzymatiques et leur rôle dans la voie sécrétoire et le développement de la plante sont en cours.

Rôle de nouvelles protéines (Phytolongines et Sedlines) dans la voie sécrétoire des plantes (Collaboration avec F. Filippini, Université de Padoue ; R. Bhalerao, Université d’Umea et C. de Marcos-Lousa, Université de Leeds). Nous avons découvert les Phytolongines (Phyl1.1, Phyl1.2, Phyl2.1 et Phyl2.2) chez A. thaliana avec le Pr F. Filippini (Padoue Univ., Italie). Les Phytolongines ont un domaine N-ter proche du «domaine Longin» des SNAREs Sec22 et VAMP7 mais diffèrent par l'absence d'un motif SNARE. Nous avons également identifié quatre protéines Sedlines chez A. thaliana qui sont similaires aux Phytolongines mais sans avoir de domaine transmembranaire. Les résultats préliminaires indiquent que les Phytolongines sont situées le long de la voie sécrétoire. Nous allons étudier le rôle de ces protéines dans le développement des plantes.

Sélection d'articles

Boutté Y and Moreau P. (2014). Modulation of endomembranes morphodynamics in the secretory/retrograde pathways depends on lipid diversity. Curr. Op. Plant Biol., in press.

Maneta-Peyret L, Lai YS, Stefano G, Fouillen L, Brandizzi F and Moreau P. (2014). Phospholipid biosynthesis increases in RHD3-defective mutants. Plant Signal Behav. 14(9): e29657.

Martinière A, Lavagi I, Nageswaran G, Rolfe DJ, Maneta-Peyret L, Luu DT, Botchway SW, Webb SED, Mongrand S, Maurel C, Martin-Fernandez ML, Kleine-Vehn J, Friml J, Moreau P, Runions J (2012) Cell wall constrains lateral diffusion of plant plasma-membrane proteins. Proc. Natl. Acad. Sci., 109: 12805-12810.

Millerioux Y, Morand P, Biran M, Mazet M, Moreau P, Wargnies M, Ebikeme C, Deramchia K, Gales L, Portais JC, Boshart M, Franconi JM, Bringaud F (2012) ATP  synthesis-coupled and –uncoupled acetate production from acetyl-CoA by mitochondria acetate :succinate CoA-transferase and acetyl-CoA thioesterase in Trypanosoma. J. Biol. Chem. 21: 17186-17197.

Melser S., Molino D., Batailler B., Peypelut M., Laloi M., Wattelet-Boyer V., Bellec Y., Faure J.D. and Moreau P (2011) Links between lipid homeostasis, organelle morphodynamics and protein trafficking in eukaryotic and plant secretory pathways. Plant Cell Reports, 30: 177-193.

Melser S, Batailler B, Peypelut M, Poujol, Bellec Y, Wattelet-Boyer V, Maneta-Peyret L, Faure JD and Moreau P (2010) Glucosylceramide biosynthesis is involved in Golgi morphology and protein secretion in plant cells. Traffic, 11: 479-490.

Chatre L, Wattelet-Boyer V, Melser S, Maneta-Peyret L, Brandizzi F, Moreau P (2009) A novel di-acidic motif facilitates ER export of the syntaxin SYP31.  J. Exp. Bot. , 60: 3157-3165. 

Riviere L, Moreau P, Allman S, Hahn M, Biran M, Plazolles N, Franconi JM, Boshart M, Bringaud F (2009) Acetate produced in the mitochondrion is the essential precursor for lipid biosynthesis in procyclic trypanosomes. Proc. Natl. Acad. Sci.(USA), 106: 12694-12699.

 


Composition du groupe  

BOUTTE Y.
Chargé de Recherches CNRS
BOUYSSOU G. Assistant Ingénieur contractuel
MANETA-PEYRET L. Professeur des Universités, UB
MOREAU P. Directeur de Recherches CNRS