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Rôle des lipides, des enzymes de leur métabolisme et des phytolongines dans la voie sécrétoire

publié le , mis à jour le

Responsable : Patrick MOREAU. Directeur de recherche CNRS

Contact :
Tél : 00 33 5 57 12 25 14
E-mail : patrick.moreau@u-bordeaux.fr

Doctorat 1986 (Univ. Bordeaux 2) / CR2-CNRS 1986
Stage post-doctoral CNRS-NSF 1989-1990 (Pr. D.J. Morré, Purdue University, Indiana, USA)
CR1-CNRS 1990 / HDR 1992 (Univ. Bordeaux 2)
Vice-Président SFBV (2001-2003) et Président SFBV (2003-2005)
DR2-CNRS 2006
Dir. Adj. du BIC (Bordeaux Imaging Center , UMS 3420 CNRS/ Univ. Bordeaux) depuis 2009.





Le système endomembranaire est chargé de la synthèse, des modifications, du tri et de l’adressage de molécules complexes (protéines, lipides et polysaccharides) destinées à la surface cellulaire mais aussi au système vacuolaire ou encore aux corps protéiques et lipidiques des cellules végétales. Certaines de ces molécules peuvent avoir une grande importance économique. Par exemple, la source la plus importante de protéines alimentaires provient des vacuoles de stockage des plantes, les lipides de réserve sont à l’origine des huiles et de nombreuses molécules d’intérêt industriel. Etudier la dynamique du système endomembranaire et les machineries de transport impliquées est indispensable pour comprendre le fonctionnement de la voie sécrétoire des cellules végétales et son rôle dans certaines fonctions physiologiques.
Les objectifs principaux sont : 1. Mettre en évidence les lipides et les enzymes du métabolisme des lipides « acteurs moléculaires critiques » du fonctionnement de la voie sécrétoire, 2. Identifier et déterminer le rôle de certaines protéines (SNAREs, Phytolongines) dans cette voie.




Les « lysophosphatidic acid acyltransférases » et la dynamique du système endomembranaire

Personnes impliquées : Valérie Wattelet-Boyer (AI), Marina Le Guedard (IR), Yohann Boutté (CR), Lilly Maneta-Peyret (Pr), Franziska Dittrich-Domergue (AI), Jean-Jacques Bessoule (DR).































Les lipides ont longtemps été considérés uniquement comme des “briques constitutives” des membranes mais ils sont de plus en plus impliqués dans des voies de signalisation et comme des acteurs moléculaires clés des mécanismes régissant la dynamique membranaire dans la voie sécrétoire. Nous avons montré qu’un blocage de la synthèse des phytostérols conduit à une accumulation des microdomaines au niveau du Golgi (Laloi et al., 2007, Plant Physiol., 143:461-472), de même une inhibition de la synthèse des sphingolipides affecte le trafic intracellulaire post-Golgien (Melser et al., 2010, Traffic 11:479-490 ; Wattelet-Boyer et al., 2016, Nat Commun. 7:12788). Le but de ce projet est maintenant de déterminer les rôles potentiels de « lysophosphatidic acid acyltransferases » dans le trafic intracellulaire chez les plantes. Brown et al. (2008, Traffic, 9:786-797) ont révélé qu’une inhibition de telles enzymes peut bloquer une étape tardive de l’émission des vésicules COPII, probablement leur fission des sites d’export du RE. L’hypothèse sous-jacente est que ces « lysophosphatidic acid acyltransferases » pourraient participer avec des phospholipases à la régulation de la courbure membranaire en relation avec les évènements d’émission et de fusion des vésicules de transport (Fig.1, Boutté et Moreau 2014, Curr. Op. Plant Biol., 22:22-29).

Fig.1 : Cycle de Lands : un lien avec la formation et la fusion des vésicules COP ?


Plusieurs gènes candidats de ces « lysophosphatidic acid acyltransferases » ont été identifiés. Le projet s’articule autour des points suivants : caractérisation des activités acyltransférases des protéines correspondantes, mutagenèse des domaines de ciblage membranaire et des sites actifs par analogie avec d’autres protéines de cette famille pour lier localisation subcellulaire et fonction, et enfin analyse phénotypique de mutants des gènes correspondants.




Rôle d’une nouvelle famille de protéines proches des SNAREs nommées Phytolongines dans l’organisation et la dynamique de la voie sécrétoire

Personnes impliquées : Lilly Maneta-Peyret (Pr), Valérie Wattelet-Boyer (AI), Yohann Boutté (CR).
Collaborations  : Dr Carine de Marcos Lousa (Univ. Leeds Beckett), Pr Francesco Filippini (Univ. Padova)

L’importance croissante des SNAREs et autres protéines à « domaine longine » dans la régulation du trafic vésiculaire nous a conduit à rechercher de nouvelles protéines chez Arabidopsis thaliana. Nous avons identifié une nouvelle famille de protéines nommées phytolongines (Phyl ; Vedovato et al., 2009 ; Moreau et al., UMR5200) pour tenir compte de leur domaine N-ter proche du « domaine longine » des SNAREs YKT6 , Sec22 et VAMP7. Ces nouvelles protéines à « domaine longine » ne sont pas des SNAREs car elles se caractérisent par l’absence d’un domaine SNARE (Fig.2, orange), et peuvent être appelées « non-SNARE longines ». Dans ces phytolongines, le domaine SNARE est remplacé par un « domaine PhyL » (en vert) de fonction encore inconnue (Fig.2).


Fig.2 : Architecture des SNAREs et des non-SNAREs à domaine longine.

Les phytolongines identifiées ont été nommées Phyl1.1, Phyl1.2, Phyl2.1 et Phyl2.2. Nous avons entrepris de définir la localisation subcellulaire de ces protéines : Phyl1.1 apparait localisée au niveau de la membrane plasmique et de compartiments post-Golgiens, Phyl1.2 est majoritairement associée à l’appareil de Golgi et les deux autres protéines Phyl2.1 et Phyl2.2 apparaissent localisées au niveau du réseau RE. Nous avons également déterminé que Phyl1.1 suit la voie sécrétoire et mis en évidence un motif d’export (de Marcos Lousa et al., 2016, J Exp Bot. 67:2627-2639). L’étude préliminaire d’un mutant KO de l’isoforme PhyL 2.1 a montré une diminution de la croissance racinaire.
Des études plus poussées seront développées pour caractériser des mutants de toutes les isoformes et comprendre la/les fonction(s) de ces protéines au niveau du système endomembranaire et de la voie sécrétoire.


Métabolisme des lipides chez les trypanosomes : identification de nouvelles voies métaboliques spécifiques aux parasites.

Projets ANR Acetotryp 2011-2015 et Glyconov 2016-2020 (pilotés par le Dr F. Bringaud, UMR 5234),
personnes impliquées : Laetitia Fouillen (IR), Lilly Maneta-Peyret (PR), Franziska Dittrich-Domergue (AI)


Le but est d’obtenir une compréhension complète des voies métaboliques des lipides dans les formes procycliques ainsi que dans les formes sanguines de T. brucei (parasite protozoaire responsable de la maladie du sommeil), en analysant des mutants KO touchés dans les étapes clés de ce métabolisme. Les effets métaboliques des modifications introduites sont étudiés en utilisant la métabolomique qualitative et quantitative (marquages radioactifs, lipidomique, RMN et spectrométrie de masse, analyse/modélisation des voies métaboliques). En précisant la nature particulière et spécifique du métabolisme lipidique des formes procycliques et sanguines des trypanosomes, l’objectif est de pouvoir identifier des cibles potentielles spécifiques de ces organismes pour des développements thérapeutiques. (Millerioux et al., 2012, J. Biol. Chem. 21:17186-17197 ; Millerioux et al., 2013, Mol Microbiol. 90:114-129 ; Mazet et al., 2013, PLOS Neglected Tropical Diseases, 7:e258 ; Allmann et al., 2014, PLoS ONE 9:e114628 ; Harijan et al., 2016, Proteins, 84:1075-1096).



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., 22 : 22-29.

- Marais C, Boyer-Wattelet V, Bouyssou G, Hocquellet A, Dupuy JW, Batailler B, Brocard L, Boutté Y, Maneta-Peyret L and Moreau P. (2015). The Qb-SNARE Memb11 interacts specifically with Arf1 in the Golgi apparatus of Arabidopsis thaliana. J. Exp. Bot., 66(21):6665-6678.

- de Marcos Lousa C, Soubeyrand E, Bolognese P, Wattelet-Boyer V, Bouyssou G, Marais C, Boutté Y, Filippini F, Moreau P. (2016). Subcellular localization and trafficking of phytolongins (non-SNARE longins) in the plant secretory pathway. J Exp Bot. 67:2627-2639.

- Wattelet-Boyer V, Brocard L, Jonsson K, Esnay N, Joubès J, Domergue F, Mongrand S, Raikhel N, Bhalerao RP, Moreau P, Boutté Y. (2016). Enrichment of hydroxylated C24- and C26-acyl-chain sphingolipids mediates PIN2 apical sorting at trans-Golgi network subdomains. Nat Commun. 7:12788. doi : 10.1038/ncomms12788.

- Kriechbaumer V, Maneta-Peyret L, Fouillen L, Botchway SW, Upson J, Hughes L, Richardson J, Kittelmann M, Moreau P, Hawes C. (2018). The odd one out : Arabidopsis reticulon 20 does not bend ER membranes but has a role in lipid biosynthesis. Scientific Reports, 8:2310 | DOI:10.1038/s41598-018-20840-0.

- Platre MP, Noack LC, Doumane M, Bayle V, Simon MLA, Maneta-Peyret L, Fouillen L, Stanislas T, Armengot L, Pejchar P, Caillaud MC, Potocký M, Čopič A, Moreau P, Jaillais Y (2018). A combinatorial lipid code shapes the electrostatic landscape of plant endomembranes. Dev. Cell, 45(4):465-480.e11. doi : 10.1016/j.devcel.2018.04.011.

- Millerioux Y, Mazet M, Bouyssou G, Allmann S, Kiema TR, Bertiaux E, Fouillen L, Thapa C, Biran M, Plazolles N, Dittrich-Domergue F, Crouzols A, Wierenga RK, Rotureau B, Moreau P, Bringaud F. (2018). De novo biosynthesis of sterols and fatty acids in the Trypanosoma brucei procyclic form : Carbon source preferences and metabolic flux redistributions. PLoS Pathog. 14(5):e1007116. doi : 10.1371/journal.ppat.1007116.

- Jurkiewicz P, Melser S, Maucourt M, Ayeb H, Veljanovski V, Maneta-Peyret L, Hooks M, Rolin D, Moreau P, Batoko H. (2018). The multistress-induced Translocator protein (TSPO) differentially modulates storage lipids metabolism in seeds and seedlings. Plant J. doi:10.1111/tpj.14028.



Collaborations internationales
Pr Batoko H., University of Louvain, Belgium
Pr Bhalerao R., Swedish University of Agricultural Sciences, Umeå, Sweden
Pr Boshart M., University of Munich, Germany
Pr Brandizzi F., MSU-DOE Plant Research Laboratory, Michigan State University, East Lansing, MI, USA
Dr De Marcos Lousa C., University of Leeds Beckett, UK
Pr Filippini F., University of Padova, Italy
Pr Frigerio L., Warwick University, UK
Pr Hawes C., Research School of Biological and Molecular Sciences, Oxford Brookes University, UK
Pr Malho R., Biosystems and Integrative Sciences Institute, University of Lisboa, Portugal
Pr Moscatelli A., University of Milan, Italy



Collaborations nationales
Dr Bringaud F., UMR 5536 CNRS-Université Bordeaux
Dr Chatre L., Institut Pasteur-UMR 3525 CNRS, Paris
Dr Jaillais Y., ENS Lyon, Université Lyon
Dr Ricchetti M., Institut Pasteur-UMR 3525 CNRS, Paris
Pr Rolin D., UMR1332 INRA-Université Bordeaux
Dr Rossignol R., MRGM, CNRS-Université Bordeaux
Dr Rotureau B, Institut Pasteur-INSERM U120, Paris