CE13 - Biologie Cellulaire, Biologie du Développement et Evolution

CONTACTS MEMBRANAIRES ET LE CONTROLE DE LA COMMUNICATION INTERCELLULAIRE CHEZ LES PLANTES – STAYING-TIGHT

CONTACTS MEMBRANAIRES ET LE CONTROLE DE LA COMMUNICATION INTERCELLULAIRE CHEZ LES PLANTES

Principes moléculaires et fonctionnels gouvernant les contacts entre le reticulum endoplasmique et la membrane plasmique au niveau des plasmodesmes

Objectifs/contexte

Chez les plantes, la communication intercellulaire se fait en grande partie grâce aux plasmodesmes (PD), des pores membranaires traversant la paroi et créant une continuité symplastique entre cellules. Les PD jouent un rôle clé dans les processus de développement et les mécanismes de défense mais leur mode d’action reste énigmatique. A l’intérieur des PD, le réticulum endoplasmique (RE) et la membrane plasmique (MP) sont en contact intime (~10nm), reliés par des « tethers ». La fonction de ces contacts membranaires pour la régulation des PD reste à ce jour inexplorée. En combinant des approches en biophysique des membranes, biologie cellulaire/moléculaire et microscopie haute résolution, STAYING-TIGHT a pour ambition de 1) Identifier/caractériser les éléments (tether) contrôlant ces contacts 2) identifier le rôle des lipides anioniques dans leur régulation 3) manipuler/étudier le rôle des jonctions RE-MP dans la régulation des échanges intercellulaires et les processus de développement

Biologie cellulaire, tomographie, dynamique moléculaire

Major achievement into the project has been the identification of the molecular elements controlling ER-PM contact specifically at PD and their impact of cell-to-cell trafficking and plant development. In the last 18 months, we identified and demonstrated that MCTPs (Multiple C2 domains Transmembrane region Proteins) act as tethering elements within PD, by inserting in the ER through their transmembrane region and docking to the PM by electrostatic interaction with anionic lipids and more specifically PI4P. Mctp3.4 loss-of-mutant in Arabidopsis shows defective cell-to-cell trafficking and severe growth/patterning phenotype at the root and shoot levels

Future work will focus on understanding the molecular mechanisms of MCTP action and function of ER for cell to cell communication

1. Noack LC, Jaillais Y. Functions of Anionic Lipids in Plants. Annu Rev Plant Biol. 2020;71:71-102. doi:10.1146/annurev-arplant-081519-035910
2. Jaillais Y, Ott T. The Nanoscale Organization of the Plasma Membrane and Its Importance in Signaling: A Proteolipid Perspective. Plant Physiol. 2020;182(4):1682-1696. doi:10.1104/pp.19.01349
3. Colin LA, Jaillais Y. Phospholipids across scales: lipid patterns and plant development. Curr Opin Plant Biol. 2020;53:1-9. doi:10.1016/j.pbi.2019.08.007
4.• Brault ML+, Petit JD+, Immel F, Nicolas WJ, Glavier M, Brocard L, Gaston A, Fouché M, Hawkins TJ, Crowet J, Grison SM, Germain V, Rocher M, Kraner M, Alva V, Claverol S, Paterlini A, Helariutta Y, Deleu M, Lins L, Tilsner J*, Bayer EM* (2019) Multiple C2 domains and transmembrane region proteins (MCTP) tether membranes at plasmodesmata. EMBO Rep. e47182, p1–26

Chez les plantes, la communication intercellulaire se fait en grande partie grâce aux plasmodesmes (PD), des pores membranaires
traversant la paroi et créant une continuité symplastique entre cellules. Les PD jouent un rôle clé dans les processus de
développement et les mécanismes de défense mais leur mode d’action reste énigmatique. A l’intérieur des PD, le réticulum
endoplasmique (RE) et la membrane plasmique (MP) sont en contact intime (~10nm), reliés par des « tethers ». La fonction de ces
contacts membranaires pour la régulation des PD reste à ce jour inexplorée. En combinant des approches en biophysique des
membranes, biologie cellulaire/moléculaire et microscopie haute résolution, STAYING-TIGHT a pour ambition de
1)Identifier/caractériser les éléments (tether) contrôlant ces contacts 2)d’identifier le rôle des lipides anioniques dans leur régulation
3)manipuler/étudier le rôle des jonctions RE-MP dans la régulation des échanges intercellulaires et les processus de développement

Coordinateur du projet

Madame Emmanuelle BAYER (Laboratoire de biogenèse membranaire)

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

UMR5667 RDP CNRS LABORATOIRE DE REPRODUCTION ET DEVELOPPEMENT DES PLANTES (RDP)
LBMI gembloux Agro-Bio-Tech Université de Liège / Biophysique moléculaire aux interfaces
Laboratoire Biogenese Membranaire (LBM) UMR5200 Laboratoire de biogenèse membranaire

Aide de l'ANR 235 440 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 48 Mois

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