Organiser l'architecture de la paroi végétale à travers des interactions entre protéines et pectines – Wallscape

Une question clé et non résolue en biologie végétale est de savoir comment les polymères des parois cellulaires s’assemblent en un réseau solide mais extensible et comment ce processus intègre la croissance, la morphogenèse et l’adaptation des plantes aux environnements abiotiques et biotiques. L'assemblage et le remodelage de la paroi cellulaire sont régis par les propriétés physico-chimiques des différents polymères, ainsi que par les mécanismes cellulaires qui régulent ces propriétés et la cinétique d'assemblage des polymères à la surface cellulaire. L'élucidation de ce processus complexe nécessite donc de combiner des expertises en physique de la matière molle, en chimie des protéines et des polysaccharides, en biologie structurale, en biologie cellulaire et en génétique ; tous représentés dans le consortium WallScape.
WallScape s'appuie sur une récente collaboration très fructueuse entre des partenaires suisses et français où nous avons découvert que les interactions entre protéines et pectines sont cruciales pour la formation d'un réseau fibrillaire porteur et flexible au sein de la paroi cellulaire. Cette découverte établit des parallèles fascinants avec le rôle des protéines liant les glycosaminoglycanes (GAG) dans la matrice extracellulaire des animaux, qui jouent divers rôles dans le contrôle de l'hydratation, de l'activité des protéines, des propriétés rhéologiques et des processus de signalisation essentiels aux fonctions physiologiques et développementales, ainsi que dans diverses maladies humaines.
L’objectif principal de WallScape est d’élucider les mécanismes sous-jacents à l’expansion cellulaire, un processus qui reste mal compris et qui représente une boîte noire dans la plupart des modèles numériques de croissance et de morphogenèse des plantes. Pour atteindre cet objectif, le projet se concentrera sur quatre packages principaux qui répondront aux objectifs spécifiques suivants : : (i) identifier de nouvelles protéines qui interagissent avec des pectines et contribuent à l'assemblage et à l'expansion de la paroi cellulaire, (ii) déterminer les caractéristiques structurelles des pectines qui régissent les interactions avec les protéines, (iii) déchiffrer les caractéristiques structurelles des protéines qui permettent la reconnaissance des pectines, et (iv) élucider les fonctions in vivo de ces interactions et leur rôle dans l'architecture et l'expansion de la paroi cellulaire.
En plus de faire progresser les connaissances fondamentales en biologie végétale, la réussite de WallScape mènera au développement de nouveaux outils biochimiques et d'imagerie, ainsi que de réactifs pour étudier les propriétés de la paroi cellulaire. En outre, le projet contribuera à l'analyse structurale des complexes protéine-polysaccharide, qui sont à la pointe de la recherche en biologie structurale.
Le succès de ce projet ambitieux fera non seulement progresser notre compréhension d’un processus fondamental en biologie végétale, mais aura également d’implications dans d’autres disciplines scientifiques, notamment en inspirant la conception de nanomatériaux intelligents.