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Mécanismes d’action de la protéine végétale Rémorine impliquée dans l’immunité virale et la communication intercelllaire

publié le

Établissement Université de Bordeaux

École doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité Biologie Végétale
Unité de recherche Laboratoire de Biogenese Membranaire
Directeur de la thèse Sébastien Mongrand
Financement du 01-10-2019 au 30-09-2022 origine ED Employeur Université de Bordeaux

Début de la thèse le 1 octobre 2019

L’étudiant-e sera suivi-e au quotidien pour discuter de l’avancée de ces travaux, et recevra des conseils bibliographiques, scientifiques et méthodologiques, ainsi que lors de la rédaction des articles et de la thèse. Un échéancier, plan et un rythme de travail du projet doctoral seront établis en concertation avec l’encadrant. L’étudiant-e aura la possibilité de présenter ses travaux lors de réunions de groupe et réunions de l’ensemble du laboratoire.

Mots clés
membrane plasmique végétale, signalisation, virologie végétale, immunité

Présentation détaillée du projet doctoral
La Rémorine (REM) est une phosphoprotéine végétale de la membrane plasmique impliquée dans la régulation de la réponse à différents microorganismes et virus phytopathogènes, tel le virus X de la pomme de terre. Il a été récemment démontré que REM se relocalise après phosphorylation au niveau des plasmodesmes, des nanopores membranaires reliant les cellules végétales, afin de réduire le mouvement viral et combattre l’infection. Les raisons pour lesquelles REM se relocalise partiellement dans les plasmodesmes et le rôle de la phosphorylation restent à ce jour non élucidés.
En utilisant la protéine sauvage et des mutants de phosphorylation, ce projet va utiliser le savoir-faire du groupe de S. Mongrand sur REM afin d’établir une description mécanistique de l’interaction entre REM et les protéines qu’elle régule. En effet, REM est une protéine d’échafaudage qui interagit avec différents partenaires protéiques pour assurer une réponse optimale lors de l’interaction cellule végétale-microorganisme pathogène. Le projet se divise en plusieurs aspects : 1/ l’étude de l’interaction phospho-dépendante par des approches d’immunopurification in planta et de double hybride (split Ubiquitin) dans la levure, 2/ la confirmation de ces interacteurs in planta en condition saine ou d’infection virale, 3/ le rôle du dépôt de callose qui conduit à la fermeture des plasmodesmes et 4/ le rôle des lipides de la membrane plasmique et du cytosquelette dans ces voies de transduction.

Thématique
Ce projet de thèse permet d’appréhender le rôle de l’organisation de la membrane plasmique dans la défense contre les virus. Les protéines Rémorines semblent être des protéines d’échafaudage importantes dans la mise en place de la défense des plantes contre les agents pathogènes

Domaine
biologie membranaire / virologie végétale

Objectif
Ce sujet permettra de mieux décrire le rôle de la membrane plasmique dans la réponse des plantes contre les pathogènes et les mécanismes immunitaires mis en place pour fermer la communication inter-cellulaire.

Contexte
Les rémorines sont des phosphoprotéines présentes dans la membrane plasmique qui forment des protéines d’échafaudage permettant à la plante une réponse immunitaire contre les virus. Ces protéines sont localisées dans des nanodomaines membranaires. Elles sont activées par phosphorylation, et promeuvent une fermeture des plasmodesmes par dépôt de callose.

Méthode
Ce projet utilisera des approches méthodologiques multidisciplinaires : virologie végétale, biochimie (interactome protéique par immunpurification et double hybride), biologie moléculaire, biologie cellulaire en microscopie (confocale et haute résolution), et transduction des signaux en étudiant la phosphorylation et les kinases impliquées.

Résultats attendus
Nous attendons de ce projet de trois ans une compréhension fine de l’organisation de la membrane plasmique chez les plantes, en particulier dans le cas d’une réponse au phytovirus. La compréhension du rôle de la phosphorylation et du changement d’interactome protéique lors de la réponse immunitaire antivirale permettra d’imaginer des stratégies agronomiques pour augmenter la résistance aux virus chez les plantes.

Références bibliographiques
-  Perraki A#, Gronnier J#, Gouguet P, Boudsocq M, Deroubaix AF, Simon V, German-Retana S, Anthony Legrand, Birgit Habenstein, Zipfel C, Bayer EE, Mongrand S*, Germain V (2018) REM1.3’s phospho-status defines its plasma membrane nanodomain organization and activity in restricting PVX cell-to-cell movement. Plos Pathogens. Nov 12 ;14(11):e1007378 #co-first authors, *corresponding authors.
-  Gronnier J, Gerbeau-Pissot P, Germain V, Mongrand S*, Simon-Plas F* (2018) Divide and Rule : Plant Plasma Membrane Organization, Trends in Plant Science, Aug 30 (invited review), *co-last authors
-  Gronnier J, Crowet JM, Habenstein B, Nasir M, Bayle V, Hosy E, Platre M, Gouguet P, Raffaele S, Martinez D, Grelard A, Loquet A, Simon-Plas F, Gerbeau-Pissot P, Der C, Bayer EM, Jaillais Y, Deleu M, Germain V, Lins L*, Mongrand S* (2017) Structural Basis for Plant Plasma Membrane Protein Dynamics and Organization into Functional Nanodomains. eLife, 6:e26404. * co-corresponding authors
-  Bozkurt TO, Richardson A., Dagdas YF, Mongrand S, Kamoun S & Raffaele S (2014) The plant membrane protein REM1.3 remorin accumulates in discrete extrahaustorial membrane domains and enhances susceptibility to Phytophthora infestans. Plant physiology, 165(3):1005-1018
-  Perraki A, Binaghi M, Mecchia MM, Gronnier J, German-Retana S, Mongrand S*, Bayer E, Zelada AM, & Germain V (2014) StRemorin1.3 hampers Potato virus X TGBp1 ability to increase Plasmodesmata permeability, but does not interfere with its silencing suppressor activity. FEBS Letters. 588(9):1699-705 * corresponding author

Conditions scientifiques matérielles (conditions de sécurité spécifiques) et financières du projet de recherche
Le projet se déroule dans le Laboratoire de Biogenèse Membranaire qui fournira toutes les conditions pour mener à bien le projet (serre de virologie). La plateforme d’imagerie du végétal et celle de protéomique seront des partenaires privilégiés dans ce projet.

Ouverture Internationale
Voir ci dessous les collaborations envisagées

Collaborations envisagées
Collaborations locales avec l’équipe d’E. Bayer (spécialiste des plasmodesmes) du Laboratoire de Biogenèse Membranaire, collaboration nationale avec l’ENS Lyon (Equipe Y. Jallais), Collaboration nationale avec l’équipe de M. Boudsocq, IPS2 Saclay (spécialiste des kinases végétales).
Collaboration avec Pr T.Ott, spécialiste des rémorines d’Arabidopsis (Université de Freiburg).

Objectifs de valorisation des travaux de recherche du doctorant : diffusion, publication et confidentialité, droit à la propriété intellectuelle, ...
Articles scientifiques, présentation aux congrès

Profil et compétences recherchées
Formation en biologie / biochimie / imagerie/ Gout pour les approches multidisciplinaires et le travail en équipe. Formation dans le domaine du végétal appréciée mais non obligatoire.