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Relation entre phosphoinositides et polarité cellulaire

publié le , mis à jour le

Responsable : François Doignon Professeur à l’Université de Bordeaux

Tél : 00 33 5 57 12 25 84
E-mail : francois.doignon@u-bordeaux.fr

François Doignon est Professeur de Génétique Moléculaire et Cellulaire à l’université de Bordeaux (depuis 2007) et auparavant il était Maître de conférences en Génétique (1993-2007) dans cette même université. Il a obtenue une Habilitation à Diriger les Recherches (2000) suite à un Doctorat de l’Université Bordeaux 2 (1991).








Membres du groupe : F. Doignon (Pr), L. Fouillen (IR), P. Laquel (CR), E. Testet (MC), K. Tuphile (TR), C. Rocher (IE).































Thème : ‘Régulation de l’homeostasie lipidique membranaire chez la levure’

1) Les phosphoinositides et la polarité cellulaire : quels sont les liens ?
Chez les animaux, les plantes et les levures, les polyphosphoinositides (PIP, PIP2) sont des lipides critiques de la signalisation cellulaire, et ils régulent le trafic intracellulaire ainsi que la polarité cellulaire. Les profils des différents phosphoinosotides sont qualitativement modifiés dans des mutants affectés pour une sn-1 acyl-2-lysoPI acyltransferase. Dans des travaux antérieurs, notre laboratoire a caractérisé l’enzyme Psi1p chez S. cerevisiae, impliquée dans le contrôle qualité des phosphoinositides chez la levure.

2) Les profils des différents phosphoinositides sont qualitativement modifiés dans des mutants affectés pour une activité sn-2 acyl-1-lysoPI acyltransferase.
In vitro, nous avons mis en évidence une activité acyl transferase incorporant l’acide stéarique en position sn-1 de lysoPI. Chez la levure, le mutant du gène PSI1 montre une très faible teneur en PI contenant de l’acide stéarique. Le PI est un précurseur des PIP et PIP2. Nous avons comparé en spectrométrie de masse les espèces moléculaires de PI, PIP et PIP2 dans une souche sauvage et dans un mutant psi1Δ. Nos résultats montrent que les espèces de phosphoinositides avec une chaîne acyle d’acide stéarique sont affectées dans le mutant psi1Δ. (Fig 1)
En utilisant des sondes GFP spécifiques pour le PI4P ou le PIP2, nous montrons que la localisation du PI4P est perturbée dans la cellule et que le marquage périphérique au niveau de la zone de croissance avec la sonde GFP pour le PIP2 est moins intense dans le mutant psi1Δ par comparaison avec le contrôle.

3) La polarité cellulaire est affectée dans les souches de levure mutantes pour la synthèse de phosphoinositides contenant de l’acide stéarique.
Chez S. cerevisiae, le profil spatial de bourgeonnement est connu pour être axial chez les cellules haploïdes et bipolaires pour les cellules diploïdes. En utilisant un marquage au calcofluor-white (spécifique de la chitine présente au niveau des cicatrices de bourgeonnement), nous avons observé des modifications du profil de bourgeonnement pour les mutants. Chez la levure, la croissance polarisée dépend de la polarisation de l’actine qui est impliquée dans le trafic intracellulaire.

4) L’organisation du cytosquelette d’Actine est fortement perturbée lors d’un défaut de phosphoinositides contenant de l’acide stéarique.
Concernant les observations d’actine corticale, nous avons observé une diminution de la proportion de cellules polarisées dans le mutant psi1Δ (90% à 60%). De plus, chez ce mutant, le nombre de câbles d’actine par cellules est réduit (Fig 2).

5)
Une nouvelle organisation d’actine est spécifiquement détectée dans des cellules mutantes pour le gène PSI1
Une organisation avec de l’actine corticale localisée de manière bipolaire était observée uniquement chez les cellules diploïdes mutantes pour la synthèse de phosphoinositides contenant de l’acide stéarique. (Fig 3) De plus, la protéine Rho : Cdc42, le super régulateur de la polarité cellulaire se trouve localisée aux 2 pôles des cellules montrant cette organisation bipolaire d’actine. Cette nouvelle organisation d’actine était décrite pour la première fois (Fig 4).

6)
Le trafic intra-cellulaire est affecté pour des individus déficients en phosphoinositides contenant de l’acide stéarique
Le trafic des vésicules de sécrétion dépend des câbles d’actine. Un test de sécrétion en utilisant le rapporteur Bgl2-HA associé aux vésicules de sécrétion a permis de montrer que l’efficacité de sécrétion était moindre dans un mutant psi1Δ, par comparaison avec les cellules de référence, mettant ainsi à jour un défaut d’exocytose (Fig 5).
L’endocytose a également été testée par la mise en place d’un suivi de l’incorporation du Lucifer Yellow. Aucun défaut d’accumulation du Lucifer Yellow n’a été observé pour psi1Δ. Néanmoins, la morphologie de la vacuole est modifiée par comparaison avec la souche de référence. Ainsi le PIP2 doit être affecté dans le mutant psi1Δ, déficient pour la synthèse de PI C18:0.

Sélection de publications :

- Martinez D, Langlois d’Estaintot B, Granier T, Tolchard J, Courrèges C, Prouzet-Mauléon V, Hugues M, Gallois B, Doignon F, and Odaert B. (2017) Structural evidence of a phosphoinositide binding site in the Rgd1-RhoGAP domain. Biochem. J., 474, 3307-3319

- Martinez D, Prouzet-Mauléon V, Hugues M, Doignon F, and Odaert B. (2018) Assignment of 1H 13C and 15N resonances and secondary structure of the Rgd1-RhoGAP domain. Biomol NMR Assign., 12, 129-132

- Doignon F., Laquel P., Testet E., Tuphile K., Fouillen L., and Bessoule JJ. (2016) Requirement of phosphoinositides containing stearic acid to control cell polarity. Mol. Cell. Biol., 36, 765-780

- Varon C., Mocan I., Mihi B., Péré-Védrenne C., Aboubacar A., Moraté C., Oleastro M., Doignon F., Laharie D., Mégraud F., and Ménard A. (2014). Helicobacter pullorum Cytolethal Distending Toxin Targets Vinculin and Cortactin and Triggers Formation of Lamellipodia in Intestinal Epithelial Cells. J. Infect. Dis., 209, 588-599

- Vieillemard A., Prouzet-Mauléon V., Hugues M., Lefèbvre F., Mitteau R., Clavérol S., Bonneu M., Crouzet M., Doignon F., and Thoraval D. (2013) The Saccharomyces cerevisiae RhoGAP Rgd1 is phosphorylated by the Aurora B like kinase Ipl1. Biochem. Biophys. Res. Commun., 433, 1-5

- Buré C., Ayciriex S., Testet E. and Schmitter J.M. (2013) A single run LC-MS/MS method for phospholipidomics Analytical and Bioanalytical Chemistry, 405(1) : 203-213.

- Lasserre JP, Plissonneau J, Velours C, Bonneu M, Litvak S, Laquel P, Castroviejo M. Biochemical, cellular and molecular identification of DNA polymerase α in yeast mitochondria. Biochimie. 2013 Apr ;95(4):759