Les parois ne sont pas seulement des réseaux dynamiques de polysaccharides, mais servent aussi de plateformes de signalisation entre l'extérieur et l'intérieur des cellules. Les modifications de composition pariétale mises en places lors du processus de remodelage de la paroi doivent être perçues par la cellule et la réponse adaptive déclenchée doit être parfaitement coordonnée. Les lectines pariétales ont d'importants rôles dans la communication intercellulaire, le développement et la défense. Elles constituent un système de reconnaissance versatile permettant la surveillance de la paroi, la croissance cellulaire et la détection des organismes symbiotiques et pathogènes.
Nous sommes intéressés par un récepteur-like kinase d' Arabidopsis thaliana (LecRK-I.9) possédant un domaine extracellulaire appartenant à la famille des lectines de type légumineuse.
LecRK-I.9 surveillerait les structures pariétales en participant aux contacts paroi-membrane plasmique et en détectant l'ATP extracellulaire. Lors des réponses de défense, LecRK-I.9 intervient en régulant des composants de la voie de signalisation de l'acide jasmonique (JA).
Nous émettons l'hypothèse que LecRK-I.9 pourrait faire partie d'un complexe sensoriel chargé de la perception du statut de la paroi faisant intervenir divers ligands.
Pour répondre à cette question, nous nous sommes concentrés sur trois points.
Les deux premiers objectifs de la thèse sont d'étudier le rôle de LecRK-I.9 pour adapter les structures pariétales, lors de processus développementaux (émergence de racines) et face à des dommages induits à la paroi. Le troisième objetcif est de préciser le lien entre le domaine extracellulaire lectine et des polysaccharides pariétaux.
Nous avons mis en évidence que LecRK-I.9 contrôle l'expression d'un large panel de gènes codant des enzymes de remodelage de la paroi (PME, GH28), de même que des gènes impliqués dans l'homéostasie du nitrate et du fer. Nous avons montré que la distribution des polysaccharides pectiques est différente dans les apex des plantes mutantes pour LecRK-I.9 comparées aux plantes sauvages. De plus l'accumulation du fer dans la paroi est augmentée chez les plantes mutantes. Ensuite nous avons observé les stages de développement précoces des racines latérales et des racines adventives chez les plantes mutantes lecrk-I.9 et montré que le nombre d'initiations des racines latérales et adventives des hypocotyles étaient augmentées chez les mutants et ce indépendammment de l'accumulation de l'auxine.
LecRK-I.9 est localisée à la membrane plasmique des apex racinaires et impliquée les stuctures de type brins d'Hecht. Les dépôts de lignine induits par les inhibiteurs de synthèse de cellulose sont augmentés dans les lignées transgéniques. Les profils d'abondance de transcrits de nombreux gènes de remodelage de la paroi sont modifiés lors de la cinétique de traitement par l'isoxaben chez les plantes mutantes. L'analyse phytohormonale ciblée montre une augmentation des niveaux de JA et de ses isoformes dans les racines des plantes mutantes lecrk-I.9-1.
Dans le but de mettre en évidence une interaction entre un ligand polysaccharidique et le domaine extracellulaire lectine de LecRK-I.9, nous avons conçu un protocol de purification de protéines recombinantes. Les interactions protéines-sucres ont été testées avec succès par résonnance plasmonique de surface (SPRi) via des interactions avec des anticorps anti-polysacccharides pariétaux (LMs). Notre priorité est désormais de tester les domaines extracellulaires purifiés de lectine de légumineuses d'A. thaliana en analyses SPRi.
Finalement, nous avons montré des phénotypes racinaires pour LecRK-I.9 impliquant des enzymes de remodelage de la paroi lors de processus de développement et de processus de dommages induits à la paroi. Les réponses de signalisation intracellulaire sont maintenant largement documentées mais les interactions avec l'extérieur pour la famille des lectines restent encore à découvrir. |
Cell walls are not only dynamic networks of polysaccharides, but also serve as signalling platforms between the outside and the inside of cells. Modifications in the cell wall composition through cell wall remodelling processes have to be perceived by the cell and the triggered-adaptive responses tightly coordinated. Cell wall lectins have important roles in cell-to-cell communication, development and defence. They constitute versatile recognition systems allowing cell wall surveillance, cell growth and detection of symbionts and pathogens.
We are interested in an Arabidopsis thaliana receptor-like kinase (LecRK-I.9) with an extracellular domain belonging to the Legume-type lectin family.
We hypothesize that LecRK-I.9 might be a part of the cell wall integrity maintenance system by the perception of diverse outside ligands. To answer these questions, we focus on three points.
The first and second aims of the thesis are to investigate the role of LecRK-I.9 in adapting the cell wall structure to developmental processes (emergence of roots) and to an induced cell wall damage. The third aim is to precise if LecRK-I.9 extracellular domain potentially linked to cell wall polysaccharides.
We found that LecRK-I.9 controls the expression of a large set of genes encoding cell wall remodelling enzymes (PME, GH28), together with genes involved in nutrient (nitrate, iron) homeostasis. We showed that pectin-related polysaccharides distribution seems to be different in the apex of lecrk-I.9 seedlings compared to the wild-type. Furthermore, Fe accumulation into the cell wall increased in lecrk-I.9-1 seedlings. Then we looked at early developmental stages of lateral root and adventitious root in lecrk-I.9 seedlings and showed that lateral root initiations and adventitious root formation on hypocotyls increased in mutant background independently of the emergence-mediated auxin-dependent accumulation.
LecRK-I.9 localizes to the plasma membrane of root apices and is involved in Hechtian strand structure. Cellulose-synthase inhibitor-induced ectopic lignin deposition at the root apices is increased in lecrk-I.9 transgenic seedlings. Transcripts abundance patterns of numerous cell-wall remodelling genes displayed modifications during kinetics of isoxaben-treated lecrk-I.9 seedlings responses. A jasmonic-acid targeted phytohormone analysis showed increased level of both JA total and JA-isoforms in lecrk-I.9-1 seedlings.
In order to look for a potential polysaccharide ligand linked to the extracellular domain of LecRK-I.9, we designed a transient expression based recombinant protein purification protocol. Protein-polysaccharide interaction was successfully tested using Surface Plasmon Resonance imaging analysis on LMs antibodies interactions. Our priority is now to submit purified extracellular domain extract from A.thaliana L-type lectins family to this SPRi analysis.
Finally, we showed root-related phenotype for LecRK-I.9 involving cell wall remodelling genes in both developmental and damaged-induced processes. Intracellular signalling responses are now largely documented but outside interactions for lectins families remain partially elusive. |