Aquaporines tonoplastiques chez Arabidopsis : expression tissulaire, localisation intracellulaire et mutants d'expression

Tonoplast aquaporins of Arabidopsis : tissular expression, intracellular localization and expression mutants

• Auteur / Autrice : Azeez Beebo
• Direction : Benoît Schoefs, Karim Bouhidel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire végétales
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tonoplastes

Aquaporines

Arabidopsis thaliana

Résumé

Les aquaporines constituent une superfamille de canaux facilitant la diffusion d'eau et de petits solutés au travers des membranes biologiques. Les protéines intrinsèques du tonoplaste (TIP) représentent une sous-famille d'aquaporines dont la localisation prouvée, ou supposée, est le tonoplaste. Dix gènes TIP sont présents dans le génome d'Arabidopsis thaliana. Le patron d'expression racinaire des TIP d’Arabidopsis et leur localisation intracellulaire ont été étudiés à l’aide de fusions avec la GFP. Huit isoformes sont exprimées dans la racine où toutes, sauf une, sont intégrées au tonoplaste. L’isoforme AtTIP1;1 est notamment abondante dans les zones de contact entre tonoplastes de vacuoles adjacentes. Les AtTIP ne sont pas exprimées dans le méristème racinaire ce qui indique qu’elles ne participent pas aux étapes précoces de la biogenèse des vacuoles. Elles sont fortement exprimées dans la zone pilifère ce qui suggère leur implication dans le transport radial d’eau et de petits solutés par la voie transcellulaire. Des mutants knockout pour les isoformes les plus exprimées ont été caractérisés. Ils ne présentent pas d’altérations phénotypiques dans des conditions optimales de culture. Les AtTIP ne sont donc pas, à titre individuel, indispensables au développement et à la physiologie d’Arabidopsis. Ces protéines agissent probablement de façon redondante pour faciliter les flux d’eau et de solutés au travers du tonoplaste. Cependant, lorsque qu’un mutant AtTIP1;1 est cultivé en présence de glycérol, un phénotype racinaire est observé. Ce résultat indique que cette isoforme pourrait être impliquée dans le transport du glycérol au travers du tonoplaste.

Aquaporins constitute a superfamily of channel proteins that facilitate the transport of water and small solutes across biological membranes. Tonoplast intrinsic proteins (TIPs) represent a subfamily of aquaporins which are named in accordance with their proven or putative subcellular localization, i. E. The tonoplast. Ten TIP genes are found in the genome of Arabidopsis thaliana. The root expression pattern and intracellular localization of Arabidopsis TIPs were characterized using AtTIP:GFP fusions. Eigth AtTIPs are expressed in the root. All but one are targeted to the tonoplast and the AtTIP1;1 isoform was shown to be concentrated in contact zones of tonoplasts from adjacent vacuoles. AtTIPs are not expressed in meristem cells indicating that they are not needed for the early stages of vacuole biogenesis that occur in these cells. However, AtTIPs are strongly expressed in all cell types of the maturation zone. This result suggests that AtTIPs contribute to radial water and solute transport in the root through the transcellular pathway. Knockout mutants for the highly-expressed isoforms were characterized. No phenotypic alteration was found under optimal growth conditions indicating that AtTIPs are not individually essential for Arabidopsis physiology and development, and that members of the TIP subfamily may act redundantly to facilitate water and solute flow across the tonoplast. However, a conditional root phenotype was observed when an AtTIP1;1 mutant was grown on a glycerol-containing medium suggesting that this isoform may contribute to glycerol transport across the tonoplast.