Julie Castets
Titre de la thèse: Characterizing the contribution of lipid remodeling to plant autophagy
Encadrante : Amélie Bernard
Date de début de thèse : 1er octobre 2021
Financement : ERC Lip-ATG
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Autophagy is an intracellular degradation process critical for plant adaptation to environmental stresses. During autophagy, unwanted/toxic cytosolic material is engulfed by a growing membrane which ultimately closes to form a vesicle, the autophagosome. Autophagosomes are critical to autophagy by selecting and trafficking cargo the lytic vacuole where it will be degraded; reduction in size or numbers of autophagosomes lead to defects in rates of autophagy flux and plant survival. Yet the molecular mechanisms underlying autophagosome formation remain largely unresolved in plants. Specifically, our view on autophagy is limited by the lack of knowledge concerning the functional implication of lipids in the formation and dynamics of autophagosome membranes. Our recent work identified the association between a small family of lipid-remodeling proteins and autophagy in Arabidopsis. Using a transdisciplinary approach combining cell biology, biochemistry and reverse genetics, the overall objectives of this project are (1) to explore the localization of these proteins and the relevance of their interactions with the autophagy machinery, (2) to characterize the function of these proteins in the autophagy pathway and notably, in autophagosome formation and structure, (3) to address the functional relevance of the crosstalks between lipid metabolism and autophagy to support plant adaptation to stress.
Claire Le Ruyet
Titre de la thèse: Identification and validation of potential herbicide targets in the very-long-chain fatty acid biosynthetic pathway in order to support the development of new environmental friendly herbicides
Encadrant : J. Joubès
Date de début de thèse : 1er Juin 2021
Financement : CIFRE
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Very-long-chain fatty acids are important molecules with crucial physiological and structural roles in plants. VLCFA are required for the production of membrane lipids and are essential for membrane homeostasis. They are also stored in triacylglycerols in seeds and are thus essential for seed germination. Furthermore, in epidermal cells, VLCFA are converted into several derivatives such as cuticular waxes for the formation of the plant cuticle which prevents water-loss and pathogen attacks. VLFCA are also found in other surface lipid barriers such as the pollen coat or the root suberin. VLCFA are produced by the acyl-CoA elongase activity (FAE complexes). Biochemical and genetic studies in Arabidopsis led to the idea that multiple elongase complexes with distinct chain-length specificities perform sequential and parallel reactions to produce the wide range of VLCFA found in plants. Because FAE complexes are known to be the targets of various herbicides, the project will lead to identify and validate the inhibitory activity of various herbicides in order to better understand the differences between target and non-targeted plants allowing the development of new environmentally friendly herbicides.
Louise Fougère
Titre de la thèse: Lipid function in endomembrane trafficking, cell polarity and plant development
Encadrant : Y. Boutté
Date de début de thèse : 1er Octobre 2021
Financement : Ministère de la Recherche et de l’Enseignement
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Protein sorting is a central process of eukaryotic cells that orchestrates secretory and endocytic pathways and is supported by the trans-Golgi Network (TGN) and early endosomes (EEs), respectively. While there is extensive crosstalk between these two dynamic sorting systems they have evolved different organelle structures and dynamics across eukaryotic kingdoms. Plants have evolved an original TGN which blurs the frontiers between secretion and endocytosis to the extreme. The PhD project will address how a single membrane compartment acts as both the TGN and EEs, therefore fusing two major sorting platforms of eukaryotic cells into a single entity of exquisite complexity. While protein markers of TGN have been uncover in recent years, lipids have received little attention, while at the same time it began evident that lipids are key determinants of membrane identity and sorting mechanisms. In plants, we previously showed partitioning of sphingolipids (SLs), sterols and phosphoinositides (PIPs) at TGN and our unpublished results suggest that SL and PIP patterning are interconnected at TGN. By combining advanced approaches in lipid biochemistry using LC-MS, and cell biology approaches using high resolution live cell imaging, the PhD project aims at describing the extent of lipid partitioning at the TGN, uncovering the underlying mechanisms and determining their importance in protein sorting and cell polarity. Hence, this project will provide a unique and innovative package with complementary skills. Elucidation of function and dynamics of SLs/PIPs interplay during selective sorting of proteins at TGN represents a new entry to understand how lipid patterns may arise to differentiate membrane compartmentalization.
Marie-Dominique JOLIVET
Titre de la thèse : Mécanisme d’action de la protéine végétale Remorine dans ‘immunité virale
Encadrant : Sébastien Mongrand
Date de début de thèse : 1er Octobre 2019
Financement : Ministère de la Recherche et de l’Enseignement
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Résumé du sujet de thèse :
La Rémorine (REM) est une phosphoprotéine végétale de la membrane plasmique impliqué 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 ‘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 ‘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.
Delphine BAHAMMOU
Titre de la thèse : Développements méthodologiques pour la caractérisation et la quantification des lipides anioniques phosphorylés issus du lipidome végétal
Encadrante : Laetitia Fouillen
Date de début de thèse : 1er Novembre 2019
Financement : ANR Playmobil
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Résumé du sujet de thèse :
Les lipides sont des molécules essentielles chez tous les organismes vivants en participant à la formation des membranes, la signalisation cellulaire, et le stockage de réserve. C’est pourquoi leur caractérisation, quantification et identification est nécessaire pour une meilleure compréhension des systèmes biologiques. La lipidomique est un sous-ensemble de la métabolomique qui requiert des méthodologies spécifiques du fait des propriétés de solubilité particulières des lipides. On estime le nombre de structures moléculaires lipidiques à plus de 100 000. Bien qu’il reste difficile de savoir comment et pourquoi cette incroyable diversité est généré, il y a une prise de conscience croissante dans de nombreuses disciplines de ‘importance critique des lipides dans tous les aspects de la biologie.
Dans ce projet de thèse, l’objectif est de développer des méthodologies analytiques, basées sur la biochimie et la spectrométrie de masse (LC-MS en particulier) pour caractériser et quantifier les lipides spécifiques des cellules végétales i.. sphingolipides, stérols et phospholipides, avec un accent particulier sur les lipides anioniques monophosphorylés. Ces méthodes seront appliquées à l’étude des lipides dans les processus cellulaires et les membranes plasmiques des plantes.
BATSALE Marguerite
Titre de la thèse : Élucider et exploiter la redondance fonctionnelle des complexes d’élongation des acides gras chez Arabidopsis
Encadrant : Jérôme Joubès
Date de début de thèse : 1er Octobre 2019
Financement : Ministère de la Recherche et de l’Enseignement
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Résumé du sujet de thèse : Les acides gras à très longue chaîne (AGTLC avec plus de 20 atomes de carbone) jouent des rôles physiologiques et structuraux cruciaux chez les plantes. Les AGTLC sont nécessaires pour la production de lipides membranaires et donc essentiels pour le maintien de ‘homéostasie membranaire. Les AGTLC sont stockés dans les triacylglycérols contenus dans les graines et sont indispensables à la germination des semences oléagineuses. De plus, dans les cellules épidermiques, les AGTLC sont convertis en plusieurs dérivés tels que les cires cuticulaires pour la formation de la cuticule qui contrôle les pertes d’eau non stomatales et limite les attaques de pathogènes. Les AGTLC se trouvent également dans d’autres barrières lipidiques telles que le manteau du pollen ou la subérine des racines.
Les AGTLC sont produits par ‘activité d’un complexe multi enzymatique, l’acyl-CoA élongase. Si le mécanisme biochimique d’élongation est bien caractérisé, il existe peu de données sur les protéines spécifiques impliquées dans ce processus. Des études biochimiques et génétiques menées chez Arabidopsis ont notamment conduit à l’idé que de multiples complexes d’élongation présentant des spécificités de longueur de chaîne distinctes effectuent des réactions séquentielles et parallèles afin de produire la vaste gamme d’AGTLC trouvé chez les plantes.
L’objectif de ce projet de thèse est de mieux caractériser les enzymes impliquées dans ce mécanisme. Pour cela, différents complexes d’élongation seront, dans un premier temps, reconstitués chez la levure afin de caractériser finement la spécificité de substrats de chaque enzyme. Afin de remplacer le système d’élongation de la levure par celui d’Arabidopsis, une approche de type « biologie de synthèse » sera développé. Dans un deuxième temps, les gènes candidats les plus intéressants seront étudiés et caractérisés fonctionnellement par génétique inverse chez Arabidopsis thaliana à l’aide de mutants multiples.
Ziqiang Li
Titre de thèse: ER defines intercellular communication in plants
Encadrante: E. Bayer
Date début de thèse: Nov 2019
Financement: ERC BRIDGING
In multicellular organisms, stable intercellular bridges arise from incomplete cytokinesis provide direct cytoplasmic connections between sibling cells. Through these membrane-lined canals, cells exchange signals, nutrients, and organelles to coordinate cell fate decisions and growth. In plants, stable intercellular bridges, named plasmodesmata (PD), are spanned by a modified endoplasmic reticulum (ER) that runs continuously through the entire plant body. Cell to cell ER continuity has been observed for more than a century, yet very little is known about how ER is maintained inside PD to bridge neighbor cells together. Historically, this ER has been considered as a non-functional element, and its presence is due to ‘accidental’ trapping by the intercellular bridges during cytokinesis. However, it is hard to imagine how ER, one highly dynamic organelle, can be physically immobilized inside of intercellular bridges during and post cytokinesis. This objective of the thesis is to investigate how plants generate ER continuity cell to cell continuity using Arabidopsis thaliana as a model, genetics, live-cell imaging, and electron microscope, to understand a) what steps and molecules are needed to immobilize and remodel ER inside intercellular bridges during cytokinesis a) Would the ER involve in making decisions between abscission and intercellular bridges stabilization to create PD c) finally, why plants create this ER continuity? Would the ER provide a path for on-demand communication, and is there a barrier to prevent unwanted exchanges between sibling cells?
