Contrôle du phosphatidylinositol-4,5-biphosphate [PI(4,5)P2] par des phosphatases

Phosphatases-mediated control of phosphatidylinositol 4,5-biphosphate [PI(4,5)P2] in plant cells

• Auteur / Autrice : Mehdi Doumane
• Direction : Yvon Jaillais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Biologie végétale
• Date : Soutenance le 21/02/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Reproduction et Développement des Plantes (Lyon ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Peter Rogowski
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter Rogowski, Juliette Jouhet, Antia Rodriguez-Villalon, Marie-Cécile Caillaud, Daniel Van Damme
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Juliette Jouhet, Antia Rodriguez-Villalon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Membranes (biologie)

Endocytose

Arabidopsis

Mots clés libres

Phosphoinositides

Phosphatidylinositol-bisphosphate

PI(4,5)P2

Phosphatase

Membrane

Endocytose

Arabidopsis

Patterning subcellulaire

Phosphoinositides

Phosphatidylinositol bisphosphate

PI(4,5)P2

Phosphatase

Membrane

Endocytosis

Arabidopsis

Subcellular patterning

Résumé

Les phosphoinositides sont des lipides membranaires anioniques peu abondants .Leurs concentrations relatives dans les feuillets cytosoliques de la membrane plasmique et de certaines membranes internes des cellules eucaryotes constituent des signatures moléculaires. Le phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate [PI(4,5)P2 ] en particulier a pour l’instant seulement été détecté à la membrane plasmique dans les cellules de levure, animales ou végétales.Nous avons utilisé l’organisme modèle Arabidopsis thaliana (Arabette des dames) pour étudier le PI(4,5)P2. Dans un mutant perte de fonction où l’équilibre entre PI(4,5)P2 et phosphatidylinositol-4-phosphate (PI4P) est modifié, nous avons observé la présence anormale de PI(4,5)P2 dans des compartiments intracellulaires qui n’ont co-localisé avec aucun marqueur d’organite testé. Par conséquent, la protéine codée par le gène muté est nécessaire à la restriction du PI(4,5)P2 à la membrane plasmique dans la cellule végétale. De plus, nous avons aussi constaté que cette protéine est présente sur des endosomes, et que le trafic vésiculaire est perturbé dans le mutant dont elle est absente, montrant que la protéine est impliquée dans ce processus, potentiellement via le contrôle de la distribution subcellulaire du PI(4,5)P2.Nous avons par ailleurs développé un système génétique inductible, sans équivalent à ce jour, appauvrissant rapidement et spécifiquement en PI(4,5)P2 la membrane plasmique des cellules végétales. Nous présentons également un système génétique transitoire déplétant le PI4P. Ces deux systèmes permettent d’étudier le rôle du PI(4,5)P2 et du PI4P dans les cellules végétales et le développement végétal. Ils peuvent être adaptés pour étudier différents processus biologiques.

Phosphoinositides are low abundant anionic membrane phospholipids. Their relative accumulation in thecytosolic leaflet of the plasma membrane and of various internal membranes in eukaryotic cells generates alandmark code. Especially, phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate [PI(4,5)P2] was only reported in theplasma membrane in yeast, Metazoan and plant cells so far.Here, we used Arabidopsis thaliana (thale cress) as model organism to study PI(4,5)P2. In suppressor of actin 9(sac9) mutant, in which PI(4,5)P2 and phosphatidylinositol 4-phosphate (PI4P) balance is skewed, weobserved anomalous presence of PI(4,5)P2 in subcortical endo-compartments did not co-localise with anyorganelle marker tested. We therefore show that proper patterning of PI(4,5)P2 requires AtSAC9 in plantcells. Besides, we also observed that AtSAC9 localises to endosomes, and that sac9 mutant displays defectsin vesicular trafficking, showing AtSAC9 implication in this process, possibly through proper patterningof PI(4,5)P2.We also developed an inducible genetic system that allows unprecedented fast and specific depletion ofPI(4,5)P2 from the plasma membrane of plant cells. We also describe a transient system depleting PI4P.Both systems will enable to assess the role of PI(4,5)P2 and PI4P for cellular processes and plantdevelopment and can be amended to investigate various additional biological mechanims.