Nature et origine des lipides des plastoglobules

Nature and origin of plastoglobules lipids

• Auteur / Autrice : Houda Nacir
• Direction : Claire Brehelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 17/06/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biogénèse membranaire, UMR 5200 (Villenave-d'Ornon, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : François Doignon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Justine Bertrand-Michel, Laetitia Fouillen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hubert Schaller, Jean-Luc Montillet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thylakoïdes

Chloroplastes

Lipoprotéines

Mots clés libres

Plastoglobules

Lipides

Phytyl esters

Acides gras libres

Stress

Plastoglobules

Lipids

Phytyl esters

Free fatty acids

Stress

Résumé

Les plastoglobules sont de petites particules localisées au niveau des plastes qui stockent des lipides neutres tels que les triacylglycérols (TAG), du tocophérol et des caroténoïdes. Leurs nombre et diamètre changent en fonction de l’espèce de plante, du type de plaste, du stade de développement et des conditions environnementales. Dans les chloroplastes, les plastoglobules sont liés physiquement aux thylacoïdes par une monocouche de lipides polaires en continuité avec le feuillet externe des thylacoïdes. Ceci suggère qu’il y a une dynamique d’échange de métabolites tels que les lipides entre les deux compartiments. Cependant, la composition lipidique des plastoglobules est mal décrite. L’objectif de ce travail a été d’établir la nature exacte des lipides des plastoglobules en condition de culture standard par TLC/GC-FID suivie d’une étude par LC-MS/MS. Ces travaux ont montré que les plastoglobules sont composés majoritairement d’acides gras libres et de phytyls esters. En plus des lipides neutres, ils sont composés de galactolipides, de la PC et du PG de composition spécifique, riche en acides gras saturés, différente de celle des thylacoïdes et de l’enveloppe. Le deuxième objectif a été de définir l’origine des lipides des plastoglobules par l’étude de la cinétique de marquage des lipides en condition de stress. Ainsi, pendant le stress, une partie des acides gras issus de la dégradation des galactolipides des thylacoïdes sera à l’origine de la formation des phytyl esters puis stockée dans les plastoglobules. En conclusion, ces résultats suggèrent la présence de micro-domaines au niveau des thylacoïdes qui favoriseraient la formation des plastoglobules.

Plastoglobules are small lipoprotein particles localized inside plastids. They are surrounded by a monolayer of polar lipids, proteins and they store neutral lipids such as triacylglycerol, carotenoids and tocopherol. During plastid development or in response to stress conditions, plastoglobules increase in number and size along with thylakoids disintegration, and reciprocally, their number and size decrease while thylakoids are developing. Plastoglobules are surrounded by a leaflet contiguous with the thylakoid outer leaflet and therefore share a physical link with thylakoids. This connection suggests exchange of molecules between these two compartments. The protein composition of plastoglobules is well known. However, the lipid composition of plastoglobules is still unknown. Thereby, the aim of our study is, at first, to establish the nature and the origin of plastoglobules from Arabidopsis and pea leaves. Using TLC/GC-FID analysis and by LC-MS/MS we identified nature of the lipids composing the plastoglobules. Moreover, doing pulse and chase analysis during stress condition, we obtained information about the origin of plastoglobules lipids. Our results show that plastoglobules are composed in majority from neutral lipids, principally free fatty acids and phytyl esters. Moreover, plastoglobules contain polar lipids such as galactolipids and phospholipids (PC and PG) have a specific lipid composition different from the thylakoid leaflet and envelope. In addition, during stress conditions plastoglobules store phytyl esters coming from fatty acids of galactolipides in degradation. To summarize, the specific composition of plastoglobules suggest that microdomains might exist in thylakoids that would favor plastoglobule formation.