Contrôle de la division cellulaire chez les plantes : identification d'une voie de signalisation de type SIN (Septum Initiation Network)

• Auteur / Autrice : Antony Champion
• Direction : Yves Henry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Sciences du végétal
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Kinase

Résumé

Chez les Eucaryotes, la progression dans le cycle cellulaire est étroitement contrôlée par des complexes mitotiques CDK/cycline. Les études menées chez S. Cerevisiae et S. Pombe démontrent l'existence d'une cascade de signalisation additionnelle, dont la fonction consiste à mettre en place la cytokinèse, en lien avec la sortie de mitose. Chez S. Pombe, cette voie de signalisation est nommée ''Septum Initiation Network'' (SIN). Par analogie avec la levure, nous avons identifie et analysé le rôle d'éléments d'une voie de signalisation végétale de type SIN. Nous avons mis en évidence chez A. Thaliana et B. Napus des protéines similaires à la protéine G monomérique spg1p (AtSGP1, AtSGP2), à la kinase cdc7p (AtMAP3Ke1, AtMAP3Ke2, BnMAP3Kel), et à la kinase sid1p (AtMAP4K α1, AtMAP4Kα2, BnMAP4Kα2) de S. Pombe. Ces protéines végétales sont les premières de cette nature à avoir été caractérisées chez un Eucaryote pluricellulaire. Elles pourraient participer à un module de signalisation conservé au cours de l'évolution chez les champignons et les plantes. Nous avons démontré l'existence d'interactions physiques et fonctionnelles entre ces éléments végétaux de type SIN et ceux de S. Pombe. Les protéines AtSGP1/2, BnMAP3Ke1 et BnMAP4Kα2 complémentent respectivement les mutants spg1-B8, cdc7-24 et sid1-239 de S. Pombe. De plus, nous avons montré que la surexpression des protéines végétales chez S. Pombe induit des anomalies de cytokinèse. Une analyse des interactions physiques entre les éléments végétaux et ceux de S. Pombe a permis de compléter et de confirmer l'existence d'une voie de signalisation végétale de type SIN. Toutefois, la complémentation partielle des mutants de levure suggère que les protéines homologues de plantes et de S. Pombe ont divergé au cours de l'évolution. En parallèle, nous avons étudié la localisation intracellulaire des composants de cette cascade de signalisation. Nos observations révèlent une co-localisation des éléments dans le nucléole, suggérant un mécanisme original de régulation de cette voie de signalisation. L'ensemble de ces données, ainsi que le profil d'expression des gènes végétaux et l'analyse du phénotype de plantes antisens pour le gène AtMAP3Ke1 nous ont conduits à proposer l'existence d'une voie de signalisation végétale de type SIN contrôlant la division cellulaire chez les plantes.

The time course of events shared by Eucaryotes all along the cell cycle, is strictly controlled by mitotic complexes involving the CDK/cyclin proteins. Studies carried out on S. Cerevisiae and S. Pombe enlight the involvement of an additional signalling cascade, the function of which consists in keeping the cytokinesis in concordance with the end of the mitosis. In S. Pombe, the signalling pathway is named SIN for Septum Initiation Network. Led by the analogy shared with yeast, we identified and analyzed the role of many items of the corresponding plant pathway. We identified A. Thaliana and B. Napus homologues of the fission yeast G protein spg1p (AtSGP1, AtSGP2), the kinase cdc7p (AtMAP3Ke1, AtMAP3Ke2, BnMAP3Ke1) and the kinase sid1p (AtMAP4Kα1, AtMAP4Kα2, BnMAP4Kα2). These are the first characterized homologues of a multicellular Eucaryote. Thcy might participate in a signalling module conserved along the evolution between fungi and plants. We demonstrated the existence of physical and functional interactions between both the plant and the s. Pombe SIN elements. AtSGP1/2, BnMAP3Ke1 and BnMAP4Kα2 are capable of complementing the spg1-B8, cdc7-24 and sid1-239 S. Pombe mutants respectively. Furthermore, we displayed anomalies in the cytokinesis process of wild type S. Pombe over-expressing the SIN-related proteins. An analysis of physical interplays between plant elements and those of the fission yeast clearly evidenced and confirmed the existence of a plant SlN-related signalling pathway. Partial complementation of the yeast mutants indicated that plant homologous proteins diverged from their yeast counterparts to some extend. In addition, we showed that the components colocalized within the nucleolus, which suggests a yet unnoticed regulating mechanisms of this pathway. These data, added to the expression patterns of the corresponding plant genes, and to the phenotypes of AtMAP3Ke1 antisense plants, led us to propose the consistent picture of a SIN related signalling pathway, which controls plant cell division.