EVaSion

 

NORMANDIE RECHERCHE - Projets Emergents 2022

2022 > 2024

 
 

EVaSion

Extracellular Vesicules: unconventional Secretion and root defense

 

 

Soutenu par la Région Normandie, dans le cadre du dispositif « Normandie Recherche - Projets Emergents 2022 », le projet EVaSion est coordonné par le Dr Marie-Laure FOLLET et le PR Maïté VICRÉ, et a pour objectif d’évaluer la part d’implication de la sécrétion non conventionelle dans la mise en place du RET lors de modifications environnementales (stress biotique et élicitation).

Ce travail sera conjointement mené sur la plante modèle Arabidopsis thaliana et une plante régionale d’intérêt agronomique : le pois (Pisum sativum).

 

Contexte :

Les plantes sont des organismes sessiles devant s’adapter rapidement aux modifications de leur environnement. La part d’implication des processus de sécrétion protéique dits non-conventionnels dans ces phénomènes d’adaptation suscite un intérêt grandissant. Alors que la sécrétion conventionnelle de protéines (SCP) implique le continuum RE-Golgi-TGN, la sécrétion non-conventionnelle des protéines (SNP) est caractérisée par un court- circuitage des unités golgiennes (Davis et al., 2016). Des protéines anti-microbiennes et des enzymes de synthèse et de remodelage de la paroi cellulaire peuvent être excrétées par ce processus (Poulsen et al., 2014 ; 2015). La SNP pourrait constituer une variable d’ajustement rapide permettant de moduler les propriétés barrières et de signalisation de la paroi des cellules végétales (de la Canal et Pino, 2018). Alors que l’implication de ce mode alternatif de sécrétion notamment via la production de vésicules extracellulaires (VEs) est décrite lors de la perception de stress ou d’élicitation au niveau du système aérien (Rutter et Ines, 2017 ; Cai et al., 2021), sa contribution à l’immunité racinaire est peu documentée (De Palma et al., 2021). Le piège extracellulaire de racine (Root extracellular trap, RET) est un acteur majeur de la défense racinaire (Driouich et al., 2013 ; Cannesan et al., 2011 ; 2012 ; Ropitaux et al., 2020). Il est constitué par les cellules les plus matures de la coiffe racinaire, appelées « Associated Cap-Derived cells » (AC-DC) qui sont libérées dans la rhizosphère et de leurs sécrétions mucilagineuses (Driouich et al., 2019). Le mucilage est enrichi en glycopolymères et contient également des phytoalexines, des protéines à activité anti-microbiennes et de l’ADN extracellulaire (Ropitaux et al., 2019 ; Chambard et al., 2021).

 

Volet 1 : Impact d’inhibiteurs du système endomembranaire de sécrétion sur le RET
Afin d’évaluer l’importance de la sécrétion conventionnelle dans la production du mucilage au niveau du RET des inhibiteurs golgiens d’origine microbienne seront appliqués sur des apex racinaires de plantules d’arabidopsis et de pois cultivés in vitro. Arabidopsis thaliana est la plante modèle de laboratoire qui produit des AC-DC de type Border-like cells, BLCs (Vicré et al., 2005). Le pois est la plante modèle pour l’étude du RET qui a permis la caractérisation initiale des AC-DC de type Border cells, BCs (Hawes et al.,2000 ; Driouich et al., 2010). Ce volet sera mené par des approches d’imagerie (macroscopie, microscopie photonique à épifluorescence et confocale à balayage laser). L’impact des traitements sur la distribution des glycopolymères du RET sera examiné par des études immunocytochimiques.

 

Volet 2 : Etude du RET chez des mutants d’Arabidopsis thaliana affectés dans la sécrétion conventionnelle ou non conventionnelle
Des mutants d’arabidopsis affectés dans les processus d’exocytose polarisée montrent un défaut dans la production du mucilage des graines (Külich et al., 2010). Dans ce volet, d’autres mutants affectés soient dans les processus de sécrétion conventionnelle ou non conventionnelle seront recherchés. La structure du RET chez les mutants sélectionnés sera ensuite étudiée par des approches immunocytochimiques. Un accent particulier sera porté à l’étude des arabinogalactanes protéines ou AGPs. Les AGPs sont des protéoglycannes abondamment présents dans le RET (Cannesan et al., 2012 ; Carreras et al., 2019) et dont la fonction dans les interactions biotiques au sein de la rhizosphère a été décrite (Nguema-Ona et al., 2013). De plus, des enzymes de glycosylation des AGPs ont été localisées dans des compartiments cellulaires impliqués dans la sécrétion non conventionnelle (Poulsen et al., 2014 ; 2015). La sensibilité des mutants retenus aux pathogènes ou leur réponse à une élicitation seront également explorées.

 

Volet 3 : Recherche d’homologies de séquences dans le génome du pois
Comparativement aux autres eucaryotes (mammifères, levures), les gènes codant pour les acteurs moléculaires impliqués dans la sécrétion non conventionnelle sont particulièrement nombreux chez les plantes (Ding et al., 2014). Afin de suivre les marqueurs de la sécrétion non conventionnelle chez le pois en réponse à des pathogènes, des recherches d’homologie de séquences des gènes identifiés chez arabidopsis seront réalisées par analyses bio- informatiques dans le génome du pois récemment séquencé (Kreplak et al., 2019).

 

 

Bibliographie :

Cai et al., 2021 Annu. Rev. Plant Biol. 2021.72:497-524 /Cannesan et al. (2011) Ann Bot. 108(3):459- 69 /Cannesan et al., (2012) Plant Physiol. 159(4):1658-70 /Carreras et al., (2020) Planta. 251(1):19 /Chambard et al., (2021) Cells, 10, 69. /Davis et al., (2016) Molecular Biology, vol. 1459, DOI 10.1007/978-1-4939-3804-9_3/de la Canal et Pinedo, 2018 doi:10.1093/jxb/ery255/De Palma et al., 2021 doi:10.3390/plants9121777/Ding et al., 2014, Molecular Biology of the Cell, doi/10.1091/mbc.E13-10-0586/Driouich et al., (2010) Journal of Experimental Botany, 61, 3827-3831./Driouich et al., (2013) Curr. Opin. Plant Biol. 16, 489–495/Driouich et al., (2019) Biol Rev, 94: 1685-1700 /Hawes et al., 2000 Trends Plant Sci. 5, 128–133. doi: 10.1016/S1360- 1385(00)01556-9/Kreplak et al., 2019, Nat Genet 51(9):1411-1422, doi: 10.1038/s41588-019-0480-1./Külich et al., 2010 New Phytol 188, 615–625/Nguema-Ona et al., 2013, Trends in Plant Science doi.org/10.1016/j.tplants.2013.03.006/Poulsen et al., 2014 Traffic doi:10.1111/tra.12203/Poulsen et al., 2015 Plant Signaling & Behavior 10:2, e984524/Ropitaux et al., (2019) Plant Physiol Biochem. 139:191-196. doi: 10.1016/j.plaphy.2019.03.023./Ropitaux et al., (2020) Cells. 9(10):2215. doi:10.3390/cells9102215./Rutter and Innes, 2017 Plant Physiol 173:728–741/Vicré et al., (2005) Plant Physiol. 138 : 998-1008.