Fonction des nanodomaines de la membrane plasmique chez les plantes : Etude des REMORINEs du groupe 1 au cours des interactions Plantes-Virus

Function of Plant Plasma Membrane Nanodomains : Study of Group 1 REMORINs during Plant-Virus Interactions

• Auteur / Autrice : Julien Gronnier
• Direction : Sébastien Mongrand, Véronique Germain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la sante
• Date : Soutenance le 20/12/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de biogénèse membranaire, UMR 5200 (Villenave-d'Ornon, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Garbay
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Simon-Plas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thierry Gaude, Susana Rivas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules végétales

Membrane cellulaire

Mots clés libres

Membrane plasmique

Compartimentalisation

Mécanismes moléculaires

Plantes

REMORINEs

Régulation spatio-temporelle

Plasma membrane

Compartmentalization

Molecular mechanisms

Plants

REMORINs

Spatio-temporal organization

Résumé

L’organisation par compartimentalisation est une propriété générale des systèmes naturels coordonnant les évènements biologiques dans l’espace et le temps. Au cours des trente dernières années, il a pu être démontré qu’à l’échelle d’une membrane de nombreux sous-compartiments coexistent. Une telle organisation semble cruciale pour l’ensemble des activités biologiques cellulaires et par conséquent prépondérante pour le développement et la survie des organismes vivants. La membrane plasmique présente une grande diversité de compartiments, néanmoins leurs fonctions et les mécanismes moléculaires régissant leur organisation ne sont pas très bien compris. Afin d’apporter de nouvelles informations sur comment et pourquoi la membrane plasmique des plantes est souscompartimentée, nous étudions les nanodomaines des REMORINEs du groupe 1 au cours de l’infection de N. benthamiana par le Potato Virus X (PVX). En menant une approche multidisciplinaire, nous avons décortiqué un mécanisme moléculaire impliqué dans l’organisation en nanodomaine de REMORIN à la membrane plasmique. Via la génération de mutants nous présentons des liens fonctionnels entre l’organisation en domaine de REMORIN, son statut de phosphorylation, sa capacité à réguler la perméabilité des plasmodesmes et la propagation de cellule à cellule du PVX. Nous présentons également des éléments montrant qu’au cours de la perception de PVX par N. benthamiana, l’organisation de la membrane plasmique est cruciale pour la mise en place des mécanismes de défense de la plante. Cette étude met en avant pour la première fois chez les plantes l’importance de la régulation spatio-temporelle des protéines à la membrane plasmique dans l’identité et la fonction de domaines membranaires.

Organization by compartmentalization is a general property of natural systems coordinating biological events in space and time. Over the past three decades, it has been demonstrated that multiple micrometric to nano-metric sub-compartments co-exist at a single membrane level. Such membrane organization seems critical for most all cell bioactivities and therefore critical for development and survival of potentially all living organisms. Plants respond to pathogens by activating highly regulated plasma membrane-bound signalling pathways. Plant plasma membrane (PM) displays a great diversity of compartments, but underlying functions and molecular mechanisms governing such organization are not well understood. To get insight in how and why plant PM is compartmentalized, we choose to study the plant PM nanodomain goup 1 REMORIN during the interaction between N. benthamiana and the Potato Virus X (PVX). Using a multidisciplinary approach we decipher a molecular mechanism involved in defining REMORIN PM domains localization. Making mutants we provide a functional link between REMORIN PM organization at single molecule level, its phosphostatus, regulation of plasmodesmata permeability and PVX cell-to-cell movement restriction. We then provide evidences that during N.benthamiana PVX sensing, PM organization appears critical for the modulation plant defence mechanisms and cell signaling. This study provides a unique mechanistic insight into how tight control of protein spatio-temporal organization at PM level is crucial to confer membrane domains identity and functionality.