Biogenèse des plasmodesmes durant la division cellulaire chez les plantes

Incomplete cytokinesis and cytoplasmic bridges formation in plants

• Auteur / Autrice : Ziqiang Li
• Direction : Emmanuelle Bayer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance le 27/03/2023
• 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 : Patricia Bassereau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patricia Bassereau, Agathe Chaigne, Marie-Cécile Caillaud, Olivier Hamant, Thibaut Brunet, Maya Schuldiner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agathe Chaigne, Marie-Cécile Caillaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie végétale

Division cellulaire végétale

Cellules -- Interaction

Plasmodesmes

Mots clés libres

Plasmodesme

Biologie végétale

Communication intercellulaire

Plant cell biology

Intercellular communication

Plasmodesmata

Résumé

Les ponts intercellulaires issus d'une division cellulaire incomplète agissent comme médiateurs structurels de la multicellularité. Chez les plantes, toutes les cellules se divisent selon un schéma de cytokinèse incomplet, entraînant la création de centaines de ponts intercellulaires entre deux cellules filles. Durant ma thèse je me suis penché sur la question suivante : comment les cellules végétales établissent ces ponts intercellulaires pendant la division. Nous avons découvert que la formation des plasmodesmes se fait par l'intégration précoce des brins de RE à travers le plan de division, qui sont ensuite stabilisés pour empêcher l'abscission et fixer la position des plasmodesmes. La stabilisation se fait par l'action de MCTP3, 4 et 6 (Multiple C2 domains and transmembrane domain proteins) qui façonnent et ancrent le RE à l'intérieur des ponts membranaires naissants. En formant une coque protectrice, les MCTP inhibent la rupture locale du RE, maintenant la continuité de la membrane de cellule à cellule et l'insertion stable des ponts. Notre travail fournit un nouvel angle sur les mécanismes menant à l'abscission incomplète.

Intercellular bridges arising from incomplete cell division act as structural mediators of multicellularity. In plants, all somatic cells divide following an incomplete cytokinesis scheme, leading to the creation of hundreds of plasmodesmata (PD) bridges between two daughter cells. Here, we addressed the question of how plant cells connect while dividing. Using advanced microscopy and modeling, we found that PD formation requires the integration of endoplasmic reticulum (ER) across introgressing cell plate fenestrae. ER marks the positions of and stabilises nascent PD against abscission, but requires constriction and physical tethering. This occurs through the action of MCTP3, 4, and 6 (Multiple C2 domains and transmembrane domain proteins) which shape and anchor the ER inside the nascent membrane bridges. By forming a protective shell, MCTPs inhibit local ER severing, maintaining cell-cell membrane continuity and stable bridge insertion. Our work uncovers the molecular mechanisms and basic principles of how plant cells incompletely divide to promote communication.