Rôle des lipides membranaires dans le trafic intracellulaire, la polarité cellulaire et le développement des plantes

par Louise Fougére

Projet de thèse en Biologie Végétale

Sous la direction de Yohann Boutte.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) , en partenariat avec Laboratoire de Biogenese Membranaire (laboratoire) et de Lipides, Compartimentation, Trafic et Morphogenèse chez les plantes et la levure (equipe de recherche) depuis le 01-10-2021 .


  • Résumé

    Le tri des protéines est un processus crucial des cellules eucaryotes qui permet de coordonner les voies de sécrétion et d'endocytose à travers le trans-Golgi Network (TGN) et les endosomes précoces (EEs), respectivement. Bien qu'un couplage entre ces deux systèmes existe, ces structures ont évoluées différemment au sein des règnes eucaryotes. Les plantes ont développé un TGN singulier qui floute à l'extrême la frontière entre sécrétion et endocytose. Le projet de thèse propose de comprendre comment le TGN arrive à fusionner au sein d'une même entité d'une rare complexité deux plateformes majeures de tri des cellules eucaryotes, le TGN et les EEs. Bien que des protéines aient été identifiées spécifiquement au TGN, les lipides n'ont pas été beaucoup étudiés alors qu'il apparaît de plus en plus évident qu'ils sont des déterminants clés de l'identité membranaire et des mécanismes de tri. Nous avons précédemment montré une concentration en sphingolipides (SLs), stérols et phosphoinositides (PIPs) au niveau du TGN et nos données préliminaires suggèrent que les patrons lipidiques de SLs et de PIPs sont interconnectés. En combinant des approches de pointe en biochimie des lipides par LC-MS et des approches de biologie cellulaire par microscopie à haute résolution, le projet de thèse propose d'identifier la répartition lipidique au TGN, déterminer les mécanismes impliqués et caractériser leur importance dans le tri des protéines et la polarité cellulaire. En conclusion, ce projet met en place un dispositif unique et innovant en combinant des compétences complémentaires. L'élucidation de la fonction et de la dynamique de l'interaction entre SLs et PIPs lors du tri sélectif de protéines au niveau du TGN représente un nouveau point d'entrée pour comprendre comment les patrons lipidiques conditionnent la compartimentation membranaire.

  • Titre traduit

    Lipid function in endomembrane trafficking, cell polarity and plant development


  • Résumé

    Protein sorting is a central process of eukaryotic cells that orchestrates secretory and endocytic pathways and is supported by the trans-Golgi Network (TGN) and early endosomes (EEs), respectively. While there is extensive crosstalk between these two dynamic sorting systems they have evolved different organelle structures and dynamics across eukaryotic kingdoms. Plants have evolved an original TGN which blurs the frontiers between secretion and endocytosis to the extreme. The PhD project will address how a single membrane compartment acts as both the TGN and EEs, therefore fusing two major sorting platforms of eukaryotic cells into a single entity of exquisite complexity. While protein markers of TGN have been uncover in recent years, lipids have received little attention, while at the same time it began evident that lipids are key determinants of membrane identity and sorting mechanisms. In plants, we previously showed partitioning of sphingolipids (SLs), sterols and phosphoinositides (PIPs) at TGN and our unpublished results suggest that SL and PIP patterning are interconnected at TGN. By combining advanced approaches in lipid biochemistry using LC-MS, and cell biology approaches using high resolution live cell imaging, the PhD project aims at describing the extent of lipid partitioning at the TGN, uncovering the underlying mechanisms and determining their importance in protein sorting and cell polarity. Hence, this project will provide a unique and innovative package with complementary skills. Elucidation of function and dynamics of SLs/PIPs interplay during selective sorting of proteins at TGN represents a new entry to understand how lipid patterns may arise to differentiate membrane compartmentalization.