La protéomique de sous-domaines du trans-Golgi Network révèle un lien entre les sphingolipides et les phosphoinositides chez la plante.

Proteomics of trans-Golgi Network subdomains revealed lipid crosstalk between sphingolipids and phosphoinositides in plants.

• Auteur / Autrice : Nicolas Esnay
• Direction : Yohann Boutté
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Végétale
• Date : Soutenance le 21/12/2018
• 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 : Derek McCusker
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Soazig Guyomarc'h
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yvon Jaillais, Giovanni D’Angelo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phospho-inositides

Sphingolipides

Protéomique végétale

Mots clés libres

Trans-Golgi Network

Protéomique

Sphingolipides

Phosphoinositides

Vésicules

Interaction

Trans-Golgi Network

Proteomics

Sphingolipides

Phosphoinositides

Vesicles

Crosstalk

Résumé

La polarité cellulaire est une caractéristique commune à tous les organismes. Jusqu’à récemment, il était assumé que la sécrétion de protéines vers des domaines polaires de la cellule végétale se faisait de façon non polarisée, mais ce point de vue a été re-étudié, la sécrétion est polarisée mais la dynamique, les voies de traficempruntées et les mécanismes sont toujours inconnus. Précédemment, mon laboratoire d’accueil a caractérisé un enrichissement en sphingolipides contenant des acides gras à très longues chaines (VLCFAs) au niveau d’un sous-domaine du trans-Golgi Network (TGN) appelé Vésicules de Sécrétions (SVs). Plus précisément, il a été montré que la longueur des acides gras des sphingolipides jouait un rôle critique dans la sécrétion du transporteur d’auxine PIN2 des SVs vers des domaines polaires de la membrane plasmique. Pendant ma thèse, je me suis intéressé à la question suivante : comment les sphingolipides agissent-t-ils au TGN? En identifiant le protéome des SVs, ainsi qu'en utilisant des outils génétiques et pharmacologiques en combinaison avec la visualisation de marqueurs lipidiques, j'ai pu identifier que les sphingolipides agissent sur l’homéostasie des phosphoinositides en mettant en avant un lien fonctionnel entre ces deux classes de lipides au sein de la cellule végétale. En utilisant un set de marqueurs des phosphoinositides (PIPs), j’ai pu montrer que les sphingolipides ciblent principalement le phosphatidyl-inositol-3-phosphate, PI(3)P et le phosphatidylinositol- 4-phosphate, PI(4)P. De plus, mon analyse protéomique a montré que la localisation d'un ensemble de protéines liées aux PIPs était diminuée dans les SVs/TGN immunopurifiées quand la composition des sphingolipides est altérée. Mes résultats nous forcent à revoir notre vision de la dynamique des lipides au niveau des membranes, et suggère l’idée que la dynamique de remodelage de la composition d’une classe de lipide, les phosphoinositides, peut être modulée par une autre classe de lipide, les sphingolipides.

Cell polarity is a defining feature of all organisms. Until very recently, it was thought that delivery of proteins to polar domains of root epidermal cells plasma membrane was non-polar, but this view has been re-examined, the delivery is polar but the dynamics, the paths taken, and the mechanisms are unknown. My host team previously characterised an enrichment of Very-Long-Chain-Fatty-Acids (VLCFAs)-containing sphingolipids at the site of secretory vesicles (SVs) sub-domain of the trans-Golgi Network (TGN). Moreover, the length of sphingolipids acyl-chain was found to play a critical role in secretory sorting of the auxin carrier PIN2 from SVsassociated TGN to apical polar domain of the plasma membrane (PM). During my PhD, I addressed the following question: how sphingolipids act at SVs/TGN? Using proteomics of SVs, genetics and pharmacological tools in combination with visualisation of lipid probes we could identify that sphingolipids act on phosphoinositides (PIPs) homeostasis establishing a new functional link between these two lipids in plant cells. Using a set of multi-affinity fluorescent PIPs probes I could show that sphingolipids target phosphatidylinositol-3-phosphate (PI3P) and phosphatidylinositol-4-phosphate (PI4P). Moreover, my proteomic analyses show that several PIPs-related proteins are downregulated in immuno-purified TGN-associated SVs when the sphingolipid composition is altered pharmacologically. My results force the reassessment of our view of lipid membranes dynamics and highlight the idea that dynamic remodelling of the composition of one lipid class, the phosphoinositides, can be modulated by another lipid class, the sphingolipids.