Le rôle des lipides dans le contrôle spatiotemporel et la coordination de la division cellulaire chez Arabidopsis. – DivFUSE

Chez les plantes, la mise en place des patrons de développement est en partie dépendante de l’établissement du plan de division cellulaire, de la biogenèse d’un nouveau compartiment membranaire appelé la plaque cellulaire, de son expansion et de son insertion au niveau du site de division. Il est généralement reconnu qu’un repère est déposé à la membrane plasmique avant la prophase, et que les bords en expansion de la plaque cellulaire sont guidés vers ce repère à la fin de la division cellulaire. La nature de cette marque positionnelle reste évasive et les mécanismes qui guident la plaque cellulaire et qui permettent son insertion à la membrane plasmique ne sont pas bien compris. Les lipides sont de plus reconnus comme jouant le rôle de repères importants au sein des membranes mais la question de savoir si des lipides spécifiques marquent le site de division reste à explorer totalement. De manière intéressante, l’inhibition de la synthèse des phosphoinositides, des stérols ou des acides gras à très longues chaînes, un composant essentiel des sphingolipides, provoque des défauts de division cellulaire.
Nos résultats préliminaires indiquent que les phosphoinositides appelés PI(4,5)P2, ainsi que leur phosphatase SAC9, sont impliqués dans la définition de la localisation spatiale du site d’insertion de la plaque cellulaire. La répartition sub-cellulaire des PI(4,5)P2 semble être contrôlée par des interactions homéostatique entre lipides. En effet, nous avons trouvé que la longueur des chaînes acyles des sphingolipides est impliquée dans la régulation de la quantité de PI(4,5)P2 et que les sphingolipides sont localisés à la plaque cellulaire. Chez les animaux, des combinaisons spécifiques entre certains phosphoinositides et certaines Rab GTPase permettent de maintenir et coordonner des voies de trafic intracellulaire qui s’entrecoupent. Nos données préliminaires suggèrent que chez les plantes, les GTPase Rab-E jouent un rôle dans l’insertion de la plaque cellulaire. De plus, nous proposons que les GTPase Rab-E sont régulées par le complexe d’ancrage TRAPPII, un putatif facteur d’échange de la Guanine. TRAPPII joue un rôle pivot dans le contrôle spatiotemporel de la division cellulaire chez les plantes.
Dans ce projet, nous allons traiter la question de comment les lipides and des protéines clés du trafic intracellulaire régulent l’insertion de la plaque cellulaire en déployant une combinaison unique d’outils génétiques, de biologie cellulaire et de biochimie. Ces outils comprennent des biosenseurs de lipides, de la chimie click des lipides, la déplétion inductible de lipides par de l’optogénétique, de la microscopie confocale à super-résolution, de l’immuno-purification de complexes membranaires ciblés et de la protéomique et lipidomique de pointe. Notre projet se structure autour de trois principaux ensemble de tâches, chacun d’entre eux implique tous les partenaires. Ces axes traitent les questions suivantes : i) comment les lipides sont-ils triés afin de les localiser au bord en expansion de la plaque cellulaire ou au site de division de la membrane plasmique ? ii) Est-ce que le tri des lipides nécessite le module constitué par TRAPPII et les GTPase Rab-E ? iii) réciproquement, est-ce que les repères lipidiques régulent la fonction du module TRAPPII/GTPase RabE ?
Dans l’ensemble, notre projet propose de rassembler une expertise unique et reconnue internationalement dans la recherche de pointe en biologie cellulaire végétale, en biologie des lipides membranaires et en biochimie. L’aboutissement de ce projet permettra de placer notre consortium à l’avant-garde des découvertes sur la question de l’établissement des patrons géométriques cellulaires par l’intermédiaire de la division cellulaire, un processus essentiel à la croissance et au développement des plantes. De plus, la production de nouveaux outils et de ressources génétiques dans le cadre de ce projet sera utile à toute la communauté des biologistes cellulaires.