Étude des lipides de la membrane plasmique d’Arabidopsis thaliana

Study of plasma membrane lipids of Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Delphine Bahammou
• Direction : Laetitia Fouillen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Interface Chimie Biologie
• Date : Soutenance le 29/11/2022
• 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 : Florence Forget
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Juliette Jouhet, Frédéric Beaudoin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Membrane cellulaire

Spectrométrie de masse

Biologie végétale

Lipidomique

Mots clés libres

Lipidomique

Biologie végétale

Spectrométrie de Masse

Mass spectrometry

Plants science

Lipidomic

Résumé

Chez tous les organismes, la membrane plasmique (PM) forme une barrière sélective entre la cellule et le milieu extracellulaire et joue de multiples rôles, notamment dans l'homéostasie, la régulation de l'état nutritionnel, la signalisation et la réponse au stress. Chez les plantes, la compréhension de l'organisation de la PM ainsi que sa dynamique sont au centre de diverses études. En effet, si les lipides présents dans la PM des plantes ont déjà été déterminés, la quantité précise de chaque espèce lipidique dans cette membrane est encore manquante. Dans ce contexte, le but de ce travail était de d’étudier le lipidome de la PM ainsi que ça distribution chez Arabidopsis thaliana, une des espèces les plus étudiées en biologie végétale.À cette fin, la PM a été purifié à partir de suspensions cellulaires d'Arabidopsis thaliana à l'aide d'une méthode de purification par partition à deux phases (PEG/Dextran). La combinaison de trois méthodes analytiques différentes a été utilisé pour l'identification et la quantification des lipides. Tout d'abord, l'hydrolyse des lipides de la PM et leur analyse ultérieure par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) ont permis de quantifier les stérols, les acides gras à chaîne longue et les acides gras à chaîne très longue. Sur la base de cette analyse, la proportion des trois principales classes de lipides (stérols, glycérolipides et sphingolipides, respectivement) dans la PM végétale a été déterminée. Ensuite, une approche plus approfondie a été utilisée pour déterminer les familles de lipides précises dans chaque classe de lipides. Plus précisément, les familles de lipides ont été analysées par chromatographie sur couche mince. Enfin, l'identification précise des espèces moléculaires de chaque lipide dans la PM ont été déterminées par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS).Les résultats de l’étude ont permis de déterminer le lipidome PM d'A. thaliana. Tout d'abord, nous avons confirmé la proportion de stérols, de phospholipides et de sphingolipides dans la PM de la plante. A l'intérieur de chaque classe de lipides, la quantité précise de chaque famille de lipides et la proportion relative de chaque espèce moléculaire ont ensuite été déterminées, ce qui nous permet d’établir le lipidome complet de la PM d'A. thaliana. Les résultats obtenus sont de grand intérêt et ouvrent la voie à la distribution asymétrique des lipides dans les deux feuillets de la membrane plasmique

In all organisms, the plasma membrane (PM) forms a selective barrier between the cell and the extracellular environment and plays multiple roles, including homeostasis, regulation of nutritional status, signaling and stress response. In plants, the understanding of the organization of the MP as well as its dynamics is the focus of various studies. Indeed, if the lipids present in the PM of plants have already been determined, the precise amount of each lipid species in this membrane is still missing. In this context, the aim of this work was to study the lipidome of the PM and its distribution in Arabidopsis thaliana, one of the most studied species in plant biology.To this end, PM was purified from Arabidopsis thaliana cell suspensions using a two-phase partitioning purification method (PEG/Dextran). The combination of three different analytical methods was used for lipid identification and quantification. First, hydrolysis of the MP lipids and their subsequent analysis by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) allowed the quantification of sterols, long-chain fatty acids, and very long-chain fatty acids. Based on this analysis, the proportion of the three main lipid classes (sterols, glycerolipids, and sphingolipids, respectively) in plant PM was determined. Next, a more in-depth approach was used to determine the specific lipid families within each lipid class. Specifically, the lipid families were analyzed by thin layer chromatography. Finally, the precise identification of the molecular species of each lipid in the MP were determined by liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS).The results of the study were used to determine the PM lipidome of A. thaliana. First, we confirmed the proportion of sterols, phospholipids, and sphingolipids in the plant PM. Within each lipid class, the precise amount of each lipid family and the relative proportion of each molecular species were then determined, allowing us to establish the complete lipidome of the PM of A. thaliana. The results obtained are of great interest and open the way to the asymmetric distribution of lipids in the two sheets of the plasma membrane.