Du canal dépendant du voltage AtVDAC-1 à l'identification de deux canaux mécano-sensibles MSL9 et MSL10 sur la membrane plasmique d'arabidopsis thaliana

From the voltage dependent anion channel AtVDAC-1 to the identification of two mechanosensitive channels MSL9 and MSL10 in the plasma membrane of arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Rémi Peyronnet
• Direction : Jean-Marie Frachisse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arabidopsis thaliana

Membrane cellulaire

Protéines membranaires

Mots clés libres

Canaux ioniques

Résumé

Les travaux présentés dans ce documents caractérisent l’activité de trois canaux ioniques. La protéine AtVDAC-1, une VDAC (Voltage Dependent Anion Channel) atypique de par sa double localisation mitochondrie/membrane plasmique est étudiée en système artificiel. Nous montrons qu’elle forme un canal possédant les grandes caractéristiques biophysiques des VDAC avec cependant quelques singularités comme par exemple une sensibilité au voltage asymétrique et décalée. Les recherches de cette activité en système homologue, sur la membrane de protoplastes racinaires d’Arabidopsis thaliana, nous ont conduit à la mise en évidence d’une activité mécano-sensible (MS). Sa caractérisation fait l’objet de la seconde partie de ce document. Suite à l’analyse réalisée en patch-clamp de différents mutants et de l’expression transitoire de gènes candidats en système homologue nous identifions les protéines MSL9 et MSL10 ( Mechanosensitive channel of Small conductance Like), comme étant deux canaux MS. Ces deux protéines, homologues du canal bactérien MscS (Mechanosensitive channel of Small conductance), s’activent en réponse à une augmentation de la tension de membrane et présentent des conductances distinctes. Nos travaux montrent que ces canaux sont perméants aux ions chlorure et nitrate et non aux ions calcium. Nous suggérons que l’activité MS dominante sur les protoplastes racinaires de plantules de génotype sauvage résulte du fonctionnement en complexe de ces deux protéines. MSL9 et MSL10 sont les premiers canaux MS identifiés génétiquement et fonctionnellement sur une plante supérieure.

The activities of three ion channels were characterized in this thesis. AtVDAC-1, a voltage Dependent Anion Channel an unusual localization, both in mitochondria and in the plasma membrane, was studied in an artificial system. It forms a channel with biophysical features of VDAC with some peculiarities like a nonsymetrical voltage dependency. Searching for the AtVDAC-1 activity on the membrane of root protoplasts from Arabidopsis thaliana led to the identification of a mechanosensitive activity. Its characterization is the subject of the second part of this document. Different mutants and candidate genes transiently expressed in homologous system were analysed using the patch-clamp technique. From the experiments, the proteins named MSL9 and MSL10 (Mechanosensitive channel of Small conductance Like) are identified as two mechanosensitive channels. These two proteins, homologs of the bacterial MscS (Mechano Sensitive channel of Small conductance), are activated in reponse to an increase in membrane tension and have distinct conductances. Our experiments showed that these channels are permeant for chloride and nitrate ions and not for calcium. We suggest that the main mechanosensitive activity in root protoplasts of wild-type mechanosensitive channels functionally and genetically identified in higher plants.