Caractérisation de nouveaux constituants du cytosquelette chez Arabidopsis thaliana : les protéines TON et leurs partenaires

par Stéphanie Drevensek

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de David Bouchez et de Martine Pastuglia.

Soutenue en 2007

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Génétique inverse
• Fusion GFP
• Tim1
• Sous-famille TIM
• Protéines du cytosquelette
• Arabidopsis thaliana

Résumé

Le cytosquelette des cellules végétales orchestre de nombreux processus de croissance, morphogenèse et différenciation. L’analyse de mutants chez Arabidopsis thaliana a permis l’isolement de nouvelles protéines et de leurs partenaires et de mieux comprendre les mécanismes gouvernant la dynamique des microtubules (MTs) et des microfilaments (MFs). Les mutants tonneau et fass présentent d’importants défauts morphologiques associés à une désorganisation des MTs corticaux. La protéine TON est conservée chez les plantes, et présente des homologies avec deux protéines centrosomales humaines. Nous avons montré que la fusion TON-GFP est associée aux MTs corticaux. Un crible 2-hybride avait permis d'isoler des partenaires de TON : une centrine et onze protéines inconnues, spécifiques des plantes, partageant cinq motifs conservés, et nommées TIM (TON Interactif Motif). Certains de ces motifs sont conservés chez une protéine centrosomale. La famille TIM compte une trentaine de membres dans le génome d’Arabidopsis. De façon surprenante, la fusion GFP-TIM1 se lie aux MTs et/ou aux MFs et nous avons pu identifier le domaine de liaison aux MTs. Nous avons isolé des simples, doubles et quadruple mutants d’une sous-famille de 4 protéines (TIM1 à TIM4) et montré que ces protéines sont importantes pour le développement de la plante. L'ensemble de ces résultats suggère que les protéines TON et TIM1 sont impliquées dans la dynamique des MTs corticaux et dans le développement de la plante. TIM1 pourrait également coordonner les réseaux de MTs et de MFs. La famille TIM pourrait se révéler essentielle dans l'organisation spatiale des structures corticales de cytosquelette végétal.

Titre traduit

Characterization of new components of Arabidopsis thaliana cytoskeleton : TON and its partners

Résumé

The plant cell cytoskeleton is involved in many growth processes, morphogenesis and differentiation. Analysis of Arabidopsis thaliana mutants allowed us to uncover new proteins and their partners, and to better understand mechanisms that govern microtubules (MT) and microfilaments (MF) dynamics. The tonneau and fass mutants show considerable morphologic alterations associated with abnormalities in organization of cortical MTs. TON protein is strongly conserved in plants, and has similarities with two human centrosomal proteins. We have shown that a GFP-TON fusion is associated to the cortical cytoskeleton. A yeast 2-hybrid screen had previously lead to isolation of TON partners: a centrin and of 12 large unknown proteins, specific to plants, sharing 5 conserved motifs and named TIM (TON Interaction Motif). We showed that some of these motifs are conserved in CAP350, a centrosomal protein. The TIM family comprises about 30 members in the Arabidopsis genome. Interestingly, a GFP-TIM1 fusion binds both MTs and/or MFs. We have identified the TIM1 MT binding domain, which corresponds to a highly basic region. In order to study the role of these proteins in plant development, genetic study of one sub-family of 4 proteins (TIM1 to TIM4) has been undertaken. Phenotype analysis of single, double and quadruple mutants show significant defects in development. Taken together, results suggest an involvment of TON and TIM1 proteins in the dynamics of cortical MTs and in plant development. TIM1 could also coordiantes the MT and MF networks during the cell cycle. The TIM family could be essential for spatial organization of plant cortical cytoskeleton structures.