CE20 - Biologie des animaux, des organismes photosynthétiques et des microorganismes

Vers un modèle intégratif de la bicouche lipidique de la membrane plasmique végétale – PLAYMOBIL

Purification et Analyse lipidomique complète de la membrane plasmique d'Arabidopsis thaliana
Développement de méthodes de digestion et de marquage des différentes familles de lipides couplées à des analyses lipidomique pour permettre la détermination de la composition de chacun des feuillets
Developpement de modèles moéculaires spécifiques des espsèces lipidiques identifiées et modelisation gros grains des feuillets sur la base des données obtenues concernant leur composition
Mise en oeuvre d'approches génétiques et pharmacologiques permettant d'analyser la répercussion de modifications ciblées de la compositions en lipides sur l'organisation de la membrane et les étapes précocoes de signalisation de défense des plantes

En cours d'acquisition

A venir

1 Mamode-Cassim et al FEBS Lett. 2020 Nov;594(22):3719-3738. doi: 10.1002/1873-3468.13987.
2 Mamode-Cassim et al JBC 2021, in press

Résumé de soumission

Chez tous les organismes, la membrane plasmique (MP) forme une barrière sélective entre la cellule et le milieu extérieur. C’est un senseur des modifications environnementales et une plateforme orchestrant la transduction du signal permettant de déployer une réponse adaptée au stimulus perçu. La MP joue donc un rôle essentiel dans la physiologie cellulaire. La structure de base de la MP, établie au travers du modèle de la « mosaïque fluide », est une bicouche de lipides à laquelle des protéines sont intégrées ou associées de diverses manières. Les données accumulées sur ce modèle ont révélé l’extraordinaire complexité de cette organisation et le rôle essentiel joué par les lipides. Les grandes classes de lipides sont conservés au travers des règnes mais les plantes présentent des particularités importantes telles que plusieurs espèces moléculaires de stérols libres ou conjugués et des sphingolipides spécifiques. L’hétérogénéité de la répartition spatiale des composants de la MP et le lien entre cette organisation, sa dynamique et la signalisation ont récemment émergé comme une donnée essentielle en biologie cellulaire. Chez les plantes, la dynamique de cette organisation a été particulièrement documentée au cours des premières étapes de la signalisation de défense. L’élucidation des bases moléculaires de l’organisation de la MP apparaît nécessaire pour comprendre la manière dont les plantes s’adaptent aux modifications environnementales. Un point crucial à cet égard concerne l’asymétrie entre les deux feuillets de la MP et leur couplage : il est nécessaire de comprendre comment la MP assure ses fonctions physiologiques en coordonnant la transduction du signal venant du milieu auquel fait face le feuillet externe, en une réponse opérée par la machinerie cellulaire au contact du feuillet interne. Actuellement nous manquons de données permettant de décrire de manière fiable et complète l’asymétrie de la MP tant au niveau de la composition des feuillets que de leur organisation ou de leur couplage. Ce projet interdisciplinaire aborde cette question cruciale en tirant parti des expertises très complémentaires des partenaires en biochimie des membranes, lipidomique, modélisation et signalisation cellulaire. Nous utiliserons la plante modèle Arabidopsis thaliana pour 1/ produire le lipidome de référence de la MP végétale 2/ aborder la question de l’asymétrie des feuillets au travers de la caractérisation de leurs compositions lipidiques et de leurs caractéristiques biophysiques respectives 3/ combiner les approches de modélisation atomistiques et à gros grains, en interaction continue avec les données fournies par l’expérimentation, pour générer un modèle global complet, inédit à ce jour, de la MP végétale. Des outils pharmacologiques et génétiques seront mobilisés pour tester in vivo l’influence des différents lipides (i) sur les caractéristiques biophysiques des deux feuillets, (ii) sur la dynamique de protéines ancrées dans ces feuillets (iii) sur les étapes précoces de la signalisation de défense des plantes. Ce projet utilisera une combinaison inédite des méthodologies les plus adaptées pour fournir des réponses à ces questions, et mettra l’accent sur la production de données qui seront mises à disposition de la communauté scientifique pour pouvoir servir à la compréhension de divers modèles biologiques. Grâce à la combinaison des approches expérimentales et de la modélisation, permettant de dépasser les limites de l’expérimentation, ce projet a l’ambition de poser les bases de la connaissance de l’asymétrie des feuillets de la MP pour ce qui est de la composition en lipides, qui fournissent l’architecture et les propriétés biophysiques de la membrane. Il devrait également ouvrir des pistes pour la compréhension de la question largement inexplorée des mécanismes permettant le couplage des feuillets.

Coordinateur du projet

Madame Francoise Simon-plas (AGROECOLOGIE - UMR 1347)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LBMI ULiège GX ABT / LBMI
LBM Laboratoire de biogenèse membranaire
GEC Unité de Génie Enzymatique et Cellulaire
UMR Agroécologie AGROECOLOGIE - UMR 1347

Aide de l'ANR 425 338 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2019 - 42 Mois

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