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Adhésion Cellulaire et communication intercellulaire
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Mots-clés :Arabidopsis thaliana - cellulose - FT-IR microspectroscopie - pectine - élongation cellulaire

Ecole(s) doctorale(s) de rattachement : ED 145 (Sciences du végétal) Université Paris-Saclay

Contacts :

Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech
Bâtiment 1
INRA Centre de Versailles-Grignon
Route de St-Cyr (RD10)
78026 Versailles Cedex France

tél : +33 (0)1 30 83 30 00 - fax : +33 (0)1 30 83 33 19

 

Responsable
Grégory Mouille

Directeur de recherche


 

 


Anciens membres
de l'équipe

Salem Chabout
Technicien

   
 

 

   
   
   

Résumé :

Les cellules végétales sont entourées d’une paroi ligno-cellulosique qui est à la fois suffisamment forte pour résister à la pression osmotique du protoplaste et suffisamment plastique pour permettre la croissance cellulaire (Wolf et al., 2012b). La paroi est constituée majoritairement d’un réseau complexe de polysaccharides. Elle joue un rôle fondamental dans la croissance, le développement et l'interaction avec l'environnement abiotique et biotique de la plante. Malgré leur importance, les mécanismes de biosynthèse, de transport, de dépôt (Mouille et al., 2007, Geshi et al., 2013, Gendre et al., 2013, Poulsen et al., 2014) et de maturation de ces polymères (Paque et al., 2014, Sechet et al., 2016) sont encore très mal connus. Par ailleurs, l’impact des modifications des polymères sur les propriétés mécaniques de la paroi et notamment le contrôle de l’adhésion cellulaire reste à être élucidé. Afin de mieux comprendre ces processus nous combinons des approches de génétique-moléculaire, de biochimie et de cytologie en utilisant comme plantes modèles l'Arabette des dames (Arabidopsis thaliana) pour les dicotylédones et Brachypodium distachyon pour les graminées, mais aussi des espèces cultivées telles que le riz.

 


Résultats marquants :

 

 

L’adhésion cellulaire chez les plantes est permise par la présence de la paroi dont les composants sont réticulés afin de former un réseau de polysaccharides liant les cellules entre elles. Cependant, la paroi est un compartiment cellulaire dynamique qui participe à la croissance et au développement de la plante, notamment par son relâchement et sa réorganisation constante et nous ne savons pas exactement comment l'adhésion cellulaire est effectivement maintenue dans ces conditions. Afin d'obtenir une meilleure compréhension des mécanismes qui contrôlent l'adhésion cellulaire chez les plantes, nous utilisons une combinaison de crible génétique suppresseur et de crible chémogénomique suppresseur sur des mutants présentant des défauts d’adhésion cellulaire.


Figure 1 : Immunolocalisation de Xyloglucanes de plantules d'Arabidopsis. En magenta: cellulose coloré au calcofluor, en cyan: marquage par un l'anticorps LM15; image composite de la coloration et de l'immunomarquage. Echelle 50µm. On remarque la distribution asymétrique xyloglucanes dans certaines cellules.


   
Par ailleurs, nous étudions, avec des laboratoires collaborateurs (Amiens, Vienne, Heildeberg) la dé-méthylesterification des pectines. En effet, les pectines sont des polysaccharides formés l’acide galacturonique (GalA) synthétisées sous forme hautement méthylestérifiée dans l’appareil de Golgi. La dé-méthylesterification contrôlée permet de faire varier dans l’espace et dans le temps les propriétés physicochimiques de la paroi. Ainsi, elle intervient dans de nombreux processus biologiques, comme le dépôt de la cellulose, la croissance et l’adhésion cellulaire (Mouille et al., 2007), la formation du méristème (Peaucelle et al., 2008), la fécondation, la maturation des fruits, l’interaction avec des pathogènes, la réponse aux stress abiotiques, l’assemblage de la paroi secondaire, etc. Dans ce contexte nos objectifs ont été (1) de comprendre le contrôle de la dé-méthylestérification ; le rôle et la spécificité de différentes pectine méthylestérases (PME) et PME-Inhibiteurs (PMEI) (Wolf et al., 2009; Pelletier et al., 2010; Guenin et al., 2011, Sénéchal 2014) ; (2) l’impact de la dé-méthylestérification sur le métabolisme des pectines et les propriétés mécaniques de la paroi (Peaucelle et al., 2011) ; (3) la signalisation impliquant les pectines (récepteurs pectines ou oligosaccharides) (Wolf et al., 2012)

.Figure 2 : Mutants d'Arabidopsis présentant des défauts d'adhésion cellulaire. Projection d'images confocales de plantules d'Arabidopsis colorées au iodure de propidium. Echelle 75µm. On observe dans les mutants un défauts d'adhésion cellulaire par rapport à la lignée témoin (à gauche)
 


   

Publications représentatives :


Sechet, J., Frey, A., Effroy-Cuzzi, D., Berger, A., Perreau, F., Cueff, G., Charif D., Rajjou, L., Mouille, G., North, HM., Marion-Poll, A. (2016 Xyloglucan Metabolism Differentially Impacts the Cell Wall Characteristics of the Endosperm and Embryo during Arabidopsis Seed Germination. Plant Physiol. 170(3):1367-80. doi: 10.1104/pp.15.01312.

Pawar, P.M., Derba-Maceluch, M., Chong, S.L., Gomez, L.D., Miedes, E., Banasiak, A., Ratke, C., Gaertner, C., Mouille, G., McQueen-Mason, S.J., et al. (2015). Expression of fungal acetyl xylan esterase in Arabidopsis thaliana improves saccharification of stem lignocellulose. Plant Biotechnol J 11, 12393.

Draeger, C., Ndinyanka Fabrice, T., Gineau, E., Mouille, G., Kuhn, B.M., Moller, I., Abdou, M.T., Frey, B., Pauly, M., Bacic, A., et al. (2015). Arabidopsis leucine-rich repeat extensin (LRX) proteins modify cell wall composition and influence plant growth. BMC Plant Biol 15, 015-0548.

Senechal, F., Graff, L., Surcouf, O., Marcelo, P., Rayon, C., Bouton, S., Mareck, A., Mouille, G., Stintzi, A., Hofte, H., et al. (2014). Arabidopsis PECTIN METHYLESTERASE17 is co-expressed with and processed by SBT3.5, a subtilisin-like serine protease. Annals of Botany 114, 1161-1175.

Poulsen, C.P., Dilokpimol, A., Mouille, G., Burow, M., and Geshi, N. (2014). Arabinogalactan Glycosyltransferases Target to a Unique Subcellular Compartment That May Function in Unconventional Secretion in Plants. Traffic 15, 1219-1234.

Paque, S., Mouille, G., Grandont, L., Alabadi, D., Gaertner, C., Goyallon, A., Muller, P., Primard-Brisset, C., Sormani, R., Blazquez, M.A., et al. (2014). AUXIN BINDING PROTEIN1 links cell wall remodeling, auxin signaling, and cell expansion in arabidopsis. The Plant Cell 26, 280-295.

Renault, H., El Amrani, A., Berger, A., Mouille, G., Soubigou-Taconnat, L., Bouchereau, A., and Deleu, C. (2013). gamma-Aminobutyric acid transaminase deficiency impairs central carbon metabolism and leads to cell wall defects during salt stress in Arabidopsis roots. Plant Cell Environ 36, 1009-1018.

Geshi N., Johansen J.N., Dilokpimol A., Rolland A., Belcram K., Verger S., Kotake T., Tsumuraya Y., Kaneko S., Tryfona T., Dupree P., Scheller H.V., Hofte H., and Mouille G. 2013. A galactosyltransferase acting on arabinogalactan protein glycans is essential for embryo development in Arabidopsis. The Plant journal doi: 10.1111/tpj.12281

Gendre D, McFarlane HE, Johnson E, Mouille G, Sjodin A, Oh J, Levesque-Tremblay G, Watanabe Y, Samuels L, Bhalerao RP (2013) Trans-Golgi network localized ECHIDNA/Ypt interacting protein complex is required for the secretion of cell wall polysaccharides in Arabidopsis. The Plant Cell 25: 2633-2646

Wolf, S., Mravec, J., Greiner, S., Mouille, G., and Hofte, H. (2012). Plant Cell Wall Homeostasis is Mediated by Brassinosteroid Feed-back Signalling. Current Biology 18, 1732-7.

Bischoff V, Desprez T, Mouille G, Vernhettes S, Gonneau M, Hofte H. 2011. Phytochrome regulation of cellulose synthesis in Arabidopsis. Current Biology, 21 : 1821-1827.

Peaucelle A., Louvet R., Johansen J.N., Salsac F., Morin H., Fournet F., Belcram K., Gillet F., Herman Höfte H., Laufs P., Mouille G. and Pelloux J. (2011). Transcription factor BELLRINGER modulates phyllotaxis by regulating the expression of a pectin methyl esterase in Arabidopsis. Development Vol. 138 (21), 4733-4741.

Pelletier S, Van Orden J, Wolf S, Vissenberg K, Delacourt J, Assoumou Ndong Y, Pelloux J, Bischoff V, Urbain A, Mouille G, Lemonnier G, Renou JP, Hofte H. (2010) A role for pectin de-methylesterification in a developmentally-regulated growth acceleration in dark-grown arabidopsis hypocotyls. New Phytologist 188, 726-39

The International Brachypodium Initiative, (Including Mouille, G., Hematy, K., Hofte, H.) (2010). "Genome sequencing and analysis of the model grass Brachypodium distachyon." Nature 463: 763-768.

Peaucelle, A., Louvet, R., Johansen, J.N., Hofte, H., Laufs, P., Pelloux, J. and Mouille, G. (2008) Arabidopsis phyllotaxis is controlled by the methyl-esterification status of cell-wall pectins. Current Biology, 18, 1943-1948.

 


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