Littérature scientifique sur le sujet « Paroi cellulaire – métabolisme »

mTORC1 est un acteur central de la croissance cellulaire, un processus étroitement régulé par la disponibilité de nutriments et qui contrôle diverses étapes du métabolisme dans la cellule normale et au cours de maladies, comme les cancers. mTORC1 est un complexe multiprotéique de grande taille constitué de nombreuses sous-unités, parmi lesquelles deux types de GTPases, Rag et RheB, contrôlent directement sa localisation membranaire et son activité kinase. Dans cette revue, nous faisons le point sur une moisson de structures récentes, déterminées pour la plupart par cryo-microscopie électronique, qui sont en passe de reconstituer le puzzle de l’architecture de mTORC1. Nous discutons ce que ces structures révèlent sur le rôle des GTPases, et ce que leur connaissance ouvre comme perspectives pour comprendre comment mTORC1 fonctionne à la membrane du lysosome.

La teneur en lipides intramusculaires est une composante importante de la qualité des produits carnés, et en particulier de leur acceptabilité sensorielle. Les facteurs susceptibles de modifier la quantité de lipides dans les muscles de l’animal au moment de son abattage sont multiples, parmi lesquels son génotype, son type sexuel, son âge et son alimentation. Cependant, les déterminismes métaboliques ou géniques de la teneur en lipides intramusculaires restent mal connus. Des travaux récents montrent que l’importance des flux de lipides dans le muscle et l’orientation d’une balance entre de nombreuses voies impliquées dans la lipogenèse des acides gras d’une part et leur oxydation d’autre part, seraient responsables de l’essentiel de la variabilité de la teneur en lipides intramusculaires durant la période postnatale. Les mécanismes précoces qui président au contrôle du nombre d’adipocytes intramusculaires (c’est-à-dire à la prolifération et différenciation cellulaires) seraient majoritairement à l’origine des différences de teneur en lipides intramusculaires en fonction du génotype de l’animal ou de la sélection génétique intra-race. Les approches à haut débit sans a priori, telles que la transcriptomique et la protéomique, devraient prochainement aboutir à l’identification de nouvelles cibles permettant le contrôle de la teneur en lipides intramusculaires, indépendamment de l’adiposité corporelle des animaux.

Malgré sa valeur nutritionnelle élevée, l’oeuf de consommation souffre d’une image négative liée en particulier à sa forte teneur en cholestérol (250 mg/jaune), facteur de risque primaire de l’athérosclérose. Le cholestérol est indispensable au développement de l’embryon de poulet, et il est donc très difficile de diminuer la quantité présente dans l’oeuf, que ce soit par des moyens génétiques, nutritionnels ou phamacologiques : la réduction maximale observée ne dépasse pas 30%, ce qui ne suffit pas à faire de l’oeuf un aliment "inoffensif" aux yeux des médecins et des consommateurs. A l’inverse, la majorité des lipides de l’oeuf se compose d’esters d’acides gras, parmi lesquels les acides gras polyinsaturés jouent un rôle structural et métabolique indispensable à nombre de fonctions physiologiques : intégrité des membranes cellulaires (en particulier cérébrales), processus de coagulation et d’inflammation, prévention de l’athérosclérose. Certains de ces acides gras ne peuvent être synthétisés par l’organisme et doivent être fournis par l’alimentation. En intervenant sur le régime des poules, il est très facile d’enrichir leurs oeufs en acides gras polyinsaturés et même de moduler, à la demande, les proportions de ces différents acides gras (n-6/n-3), afin d’en faire un aliment de choix pour certaines catégories de sujets à risque tels que les nouveau-nés, ou les patients hypercholestérolémiques.

Cette synthèse s’intéresse à l’apport de l’analyse protéomique et à la découverte de biomarqueurs pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à la variabilité et la stabilité de la couleur de la viande bovine. L’analyse intégrative des données protéomiques de la littérature révèle les principales signatures moléculaires et les mécanismes biologiques à l’origine de la couleur de la viande bovine. Une fouille de données des études protéomiques récentes sur la couleur de la viande a permis d’agréger 79 protéines biomarqueurs potentiels issues de 13 études. Les protéines sont associées à 6 processus biologiques interconnectés : métabolisme énergétique, réponses au stress cellulaire et oxydant, structure, voies de signalisation, protéolyse et apoptose. Avec un seuil d’identification dans au moins 3 études, 27 protéines ont été présélectionnées parmi lesquelles la β-énolase, la peroxiredoxine 6, la protéine de stress HSP27, la phosphoglucomutase 1, la superoxyde dismutase 1 et la μ-calpaïne ont été identifiées par au moins 5 études comme jouant un rôle significatif dans les variations de la couleur de la viande bovine.

Les glycannes sont des acteurs essentiels des relations hôtes-pathogènes qui s’établissent lors d’une infection et l’influence de ces composés complexes est loin d’être élucidée. Dans ce projet, ces relations ont été étudiées en se focalisant sur les glycannes provenant de deux organismes pathogènes majeurs pour l’Homme, à savoir Mycobacterium tuberculosis et Candida albicans. D’un côté, Mycobacterium tuberculosis, qui cause la tuberculose humaine, est la première cause de décès dans le monde lié à un seul pathogène et l’émergence de souches multi-résistantes a mis en avant le besoin urgent de nouvelles cibles médicamenteuses. Dans ce contexte, nos travaux ont porté sur la recherche de glycosidases impliquées dans le catabolisme de la paroi mycobactérienne et plus particulièrement de l’arabinogalactane (AG) qui représente un versant très peu documenté de la biologie de la paroi mycobactérienne à l’heure actuelle. Les investigations ont d’abord permis d’identifier une exo-galactofuranohydrolase mais aussi, dans le cadre de cette thèse, une galactose mutarotase impliquée dans le recyclage du galactose de la chaîne galactane de l’AG suite à l’action de la première enzyme. D’un autre côté, Candida albicans a été étudié dans le cadre des candidoses invasives (CI) rencontrées principalement dans les services de réanimation. Cette infection fongique est très préoccupante car les taux de mortalité restent extrêmement élevés due à un diagnostic précoce qui fait cruellement défaut. En effet, l’outil de référence aujourd’hui utilisé pour leur diagnostic est l’hémoculture mais celle-ci n’est positive que dans 50 % des cas. D’autres tests diagnostiques ont été développés en ciblant notamment les composants de la paroi cellulaire de Candida comme les β-D-1,3-glucanes ou encore les mannanes mais ces derniers représentent un coût exorbitant pour les hôpitaux et ils sont très hétérogènes en termes de performance. C’est donc dans ce cadre que nous avons participé à l’élaboration d’un test de diagnostic des CI basé sur l’analyse et la quantification par spectrométrie de masse d’un disaccharide sérique provenant du métabolisme des glycannes de C. albicans. Différentes cohortes locales mais aussi européennes ont été mises en place pour l’étude des performances de ce nouveau test. Un versant plus fondamental a également permis de mettre en avant le tréhalose comme étant le disaccharide retrouvé dans les sérums de patients infectés
The glycans are essential actors of the host-pathogen connections that are established during the infection and the influence of these complex compounds is far from being elucidated. In this project, these interactions were studied by focusing on glycans from two major pathogenic organisms for humans, namely Mycobacterium tuberculosis and Candida albicans. On one side, Mycobacterium tuberculosis, which causes human tuberculosis, is the leading cause of death in the world linked to a single pathogen and the emergence of multi-resistant strains has highlighted the urgent need of new drug targets. In this context, our work focused on the research of glycosidases involved in the catabolism of the mycobacterial cell wall and more particularly of arabinogalactan (AG), which represents a very little documented side of mycobacterial cell wall biology for the moment. The investigations allowed us to identify an exo-galactofuranohydrolase but also, in the context of this thesis, a galactose mutarotase involved in the recycling of galactose from the galactan chain of AG following the action of the first enzyme. On the other hand, Candida albicans has been studied in the context of invasive candidiasis (IC) encountered mainly in intensive care units. This fungal infection is very worrying because mortality rates remain extremely high due to an early diagnosis that is sorely lacking. Indeed, the gold standard used for their diagnosis is the blood culture but it is only positive in 50 % of cases. Other diagnostic tests have been developed by targeting Candida cell wall components such as β-D-1,3 glucans or mannan, but they represent an exorbitant cost for hospitals and are very heterogeneous in term of performance. It is therefore in this context that we participated in the development of an IC diagnostic test based on mass spectrometry analysis and quantification of a serum disaccharide derived from the metabolism of C. albicans glycans. Different local but also European cohorts have been set up to study the performance of this new test. A more fundamental side also highlighted trehalose as the disaccharide found in the sera of infected patients

Les arbres atteignent des hauteurs et des durées de vie considérables grâce aux propriétés remarquables de leur bois. En effet, le bois remplit trois fonctions principales : (i) la conduction de la sève brute de la racine au houppier, (ii) le soutien mécanique de la masse toujours en augmentation de l'arbre en croissance et (iii) le stockage de réserves temporaires, capitales pour la pérennité de l'arbre. Chez les angiospermes, les vaisseaux, les fibres et les rayons parenchymateux sont, respectivement, affiliés à ces fonctions. Chacune de ces cellules possède son propre schéma de développement. Par ailleurs, la composition et la structure des parois de ces cellules varient considérablement en fonction des stades de développement et des conditions environnementales. Cette complexité représente donc un frein à l’étude des mécanismes moléculaires de la formation du bois. Cette difficulté peut être contournée par le développement d’approches à l’échelle cellulaire.La thèse présentée ici vise à une caractérisation du développement des fibres, plus particulièrement de leurs parois secondaires, par le déploiement d’outils de caractérisation à l’échelle cellulaire et d’une analyse intégrative à cette échelle. Le développement d’une méthode de caractérisation des parois à l’échelle cellulaire, l’imagerie hyperspectrale en ATR-FTIR, a permis une analyse fine des différences entre types cellulaires au sein d’un arbre et entre types de bois pour un même type cellulaire. L’étude de données transcriptomiques obtenues par RNA-Seq de fibres et rayons micro disséqués a, elle, permis d’identifier des différences transcriptionnelles entre ces deux types cellulaires. La combinaison de ces deux résultats a permis d’identifier des acteurs semblant majeurs dans le développement des fibres de bois. Ce travail de thèse ouvre donc des perspectives de recherche permettant de mieux comprendre les mécanismes moléculaires associés à la formation des fibres de bois
Trees are able to grow high et survive many years thanks to their wood properties. Wood delivers three major functions in trees : (i) water conduction, (ii) mechanical support et (iii) nutrient storage. In Angiosperm trees, vessels, fibers et parenchyma rays are respectively assigned to these functions, each of them following their own development scheme. Cell wall composition et structure varies greatly depending on cell type, developmental stage et environmental conditions. This complexity therefore represents a hindrance to study the molecular mechanisms of wood formation. However, this can be circumvented by the development of cell-specific approaches.This work aims at characterizing fiber development, focusing on their secondary cell wall, developing cell-specific methods et integrative analysis at the cell level. Development of ATR-FTIR hyperspectral imaging enabled to finely characterize differences in cell wall composition between cell types in a tree et within cell types in different types of wood. Transcriptomics data obtained by RNA-Seq of microdissected fibers et rays gave rise to major differences in the transcriptome of these two cell types. Combining both kind of result led to the identification of key players in fibers development. Hence, this work opens up new research hypothesis, which could lead to a better understanding of the molecular mechanisms underlying wood fiber development, including from a dynamic perspective

Parmi les différentes activités enzymatiques qui participent à la modification des parois végétales se trouve un groupe de glycosylhydrolases particulier, les alpha-L-arabinofuranosidases (arabinofuranosidase). L'activité alpha-L-arabinofuranosidase est définie comme l'hydrolyse des alpha-L-arabinofuranoses terminaux nonréducteurs. Pourtant, malgré la simplicité de cette définition, le(s) substrat(s) in planta des arabinofuranosidases et, par conséquent, leur rôle dans la physiologie végétale, demeuraient à ce jour inconnus. Durant ce travail de thèse nous avons caractérisé deux gènes d'Arabidopsis, At3g10740 (ARAF1) et At5g26120 (ARAF2), annotés "alpha-L-arabinofuranosidase" dans les bases de données, et appartenant à la famille 51 de glycosylhydrolases. ARAF1 et ARAF2 sont exprimés dans des types cellulaires bien définis, en particulier dans les tissus vasculaires tels que le phloème, le cambium et le parenchyme du métaxylème. L'analyse des parois de mutants knockout et de transformants du gène ARAF1 montre que ce sont les arabinanes pectiques, et non les arabinanes présents dans les arabinogalactaneprotéines et les arabinoxylanes, qui sont un substrat probable de l'enzyme ARAF1. Finalement, l'observation des phénotypes des plantes mutantes et transformantes pour les gènes ARAF1 et ARAF2 nous amènent à penser que, au delà de la modification des parois, les arabinofuranosidases pourraient jouer un rôle dans la régulation du métabolisme du carbone, la synthèse des UDPsucres et, plus généralement, la réponse des plantes à leur environnement
Alpha-L-arabinofuranosidases (arabinofuranosidases) are a group of glycosylhydrolases that participate in the remodelling of plant cell walls. Alpha-L-arabinofuranosidase activity is defined as the hydrolysis of terminal, nonreducing alpha-L-arabinofuranoses. However, despite the simplicity of this definition, the in planta substrate(s) for arabinofuranosidases and, therefore, their role in plant physiology, have remained unknown to this day. During this PhD we undertook the charaterization of two family 51 Arabidopsis genes, annotated "alpha-L-abinofuranosidase", At3g10740 (ARAF1) and At5g26120 (ARAF2). ARAF1 and ARAF2 are expressed in particular cell types, including vascular tissues such as phloem, cambium and metaxylem parenchyma. Cell wall analysis from mutant and transformant plants showed that pectic arabinan, and not arabinogalactan proteins arabinan nor arabinoxylan, is an ARAF1 substrate. Finally, the phenotypes observed for ARAF1 and ARAF2 mutants and transformants suggest that arabinofuranosidases participate not only in cell wall remodelling, but also in carbon partition regulation, UDPsugar synthesis regulation and adaptation of plants to their environment

Le froid altère les processus physiologiques tels que la photosynthèse et d'autres voies métaboliques telles que le métabolisme pariétal conduisant alors à une réduction de la biomasse. Des lignées pures de maïs présentant des caractères contrastés dans la structure de la paroi ou dans le processus photosynthétique ont été étudiées. Ces lignées ont été exposées à un froid modéré de manière prolongée et les variations d'efficacité photosynthétique et les modifications pariétales ont été caractérisées via des approches physiologiques, biochimiques et de transcriptomique. Le mutant naturel F2bm3 dont la teneur en lignines est réduite, augmente sa teneur en acides hydroxycinnamiques (HCA) associés aux parois, ainsi que celle en chlorophylle a et en violaxanthine en réponse au froid, indiquant une tolérance au froid accrue. Deux autres lignées sœurs ont été caractérisées. Les plantes CS présentent une croissance réduite en réponse au froid. Les plantes CT ont une meilleure activité photosynthétique et une meilleure redistribution des photoassimilats. Aucune corrélation entre la teneur en sucres pariétaux et en nucléotides sucres, issus des photoassimilats, n'apparait pour les CS et CT. En revanche l'accumulation de nucléotides oses tels que l’UDP-Glc, le GDP-Man et l’ADP-Glc observée chez CS, pourrait être un signal de la mort cellulaire programmée
Chilling may affect maize during early seedling growth by altering physiological process including photosynthesis and cell wall properties, leading to a biomass reduction. In our study, we investigated the photosynthetic variations and cell wall modifications in maize in response to a long chilling exposure. For this purpose, maize lines contrasted for these traits were selected and characterized using physiological, biochemical and transcriptomic approaches. A lignin deficient maize natural mutant F2bm3 developed a strategy to enhance its tolerance to chilling by increasing chlorophylle a, violaxanthine, cell wall bound hydroxycinnamic acids (HCA). HCA could reinforce the cell wall structure but also function as photoprotector. Two other lines CT and CS were investigated. Under chilling exposure, CS displayed a strong reduction in growth compared to CT. Chilling tolerance in CT was associated with higher chlorophyll content and a greater carbon partitioning. Like the first pair, we observed non-significant changes in cell wall composition in both lines and there was no correlation between the cell wall sugars and the nucleotides sugars contents. A strong accumulation of ADP-Glc, GDP-Man and a high content of UDP-Glc observed in CS, could be putative signaling molecules of programmed cell death

La pectine, un composant de la matrice de la paroi primaire, joue un rôle dans le contrôle de la porosité de la paroi, l’élongation et l’adhésion cellulaire et est un facteur important dans le développement de la plante. Homogalacturonane (HG), le polymère pectique le plus abondant, est sécrété sous forme méthylestérifiée et ne porte donc peu ou pas de charges négatives. La déméthylestérification d’HG par des pectines méthylestérases (PMEs) expose ensuite des charges négatives et a des conséquences importantes sur les propriétés mécaniques de la paroi, affectant des processus physiologiques et développementaux comme l’ouverture des stomates, l’initiation d’organes et la croissance cellulaire anisotropique. De multiples PME existent (chez Arabidopsis thaliana) qui peuvent être inhibées par des « PME inhibitors » (PMEIs) endogènes. L’HG déméthylestérifiée peut former des liaisons Ca²⁺-pectate qui peuvent rigidifier la paroi, mais des études récentes montrent que la déméthylestérification de HG peut également promouvoir le relâchement de la paroi et l’expansion cellulaire à travers un mécanisme inconnu. Dans ma thèse j’ai adressé ce paradoxe en étudiant le lien entre le métabolisme des pectines, le pH et l’extensibilité de la paroi. À cette fin j’ai développé et utilisé des outils génétiques et pharmacologiques pour la manipulation in vivo de l’activité PME. J’ai généré des lignées permettant la surexpression inductible de deux PMEIs différents, mais qui malheureusement s’avéraient non fonctionnelles. J’ai produit PMEI3 dans une levure ce qui m’a permis de montrer que la protéine a une activité inhibitrice pH-dépendante sur un large éventail de PMEs. Par ailleurs, j’ai utilisé et développé des senseurs ratiométriques pour la mesure du pH à la surface de la cellule. En dehors des senseurs existants, j’ai aussi essayé d’adresser les mêmes biosenseurs à la paroi. À l’aide de ces outils, j’ai ensuite étudié l’impact de la modification de l’activité PME sur le pH et la croissance cellulaire. J’ai pu observer qu’un inhibiteur chimique de la PME, l’(-)-epigallocatechin gallate (EGCG) entraînait une augmentation du pH apoplastique (pHApo) dans la racine, et ceci indépendamment de la H⁺-ATPase ; une inhibition de la croissance et une perte de l’anisotropie des cellules. Par ailleurs, un traitement avec PMEI3 ralentissait la croissance et un apport de PME entraînait une réduction du pHApo et une augmentation de la croissance. Enfin, une induction de 24h de PMEI5 causait une réduction du pHApo, ce qui est en accord avec l’activation compensatoire d’autres PMEs suite à une signalisation liée eux brassinostéroide accrue décrit précédemment. En conclusion, nos résultats suggèrent que la démethylesterification des HG crée domaines anioniques qui peuvent séquestrer des protons ce qui pourrait activer localement des protéines qui stimulent le relâchement de la paroi avec un pH optimum acide entraînant une augmentation de la vitesse de croissance cellulaire
Pectin, a matrix component in the primary cell wall, plays a role in controlling cell wall porosity, cell elongation and cell adhesion and constitutes an important factor in plant development. The demethylesterification of homogalacturonan (HG), the most abundant pectic polymer, has vast consequences on the mechanical properties of the cell wall, and affects developmental processes such as stomata opening, organ initiation and anisotropic cell growth. HG is selectively demethylesterified in muro by pectin methylesterases (PME), which in turn can be inhibited by endogenous PME inhibitor proteins (PMEIs). Demethylesterified HG is thought to form Ca²⁺-pectate complexes, which contribute to wall stiffening, but recent evidence suggest that it can also promote cell wall loosening and expansion, through a so far unknown mechanism. In this study I addressed this paradox by investigating the link between pectin metabolism, cell wall pH and extensibility. To this end I developed and used genetic and pharmacological tools for the in vivo manipulation of PME activity. I generated inducible overexpression lines for two distinct PMEIs, which unfortunately were not functional. I also produced PMEI3 from Arabidopsis in a yeast and showed that the protein displayed an inhibiting activity on a broad range of PMEs. In addition, I developed and used tools to monitor the cell surface pH. In addition to using existing genetically-encoded ratiometric apoplastic pH sensors, I also tried to generate similar sensors targeted to the cell wall. Using these tools I then studied the impact of changes in pectin methylesterification on the cell wall pH and cell expansion. I discovered that a chemical inhibitor of PME, (-)-epigallocatechin gallate (EGCG), promoted an increase in apoplastic pH (pHApo) in root cells, independently from the inhibition of the H⁺-ATPase, and triggered root growth inhibition and abnormal cell shape. Exogenous PMEI3 application also inhibited root growth. In addition, PME application caused a decrease in pHApo and enhanced root growth. Interestingly, long-term induction of PMEI5 could reduce pHApo, consistent with the previously described activation of brassinosteroid signaling causing a compensatory increase in PME activity. Together, my study provides evidence that HG demethylesterification leads to a decrease in pHApo and an increase in cell growth in the Arabidopsis root. Our results support the view that the negatively charged pectate can sequester protons and thus may contribute to the activation of cell wall loosening proteins and cell growth

Le lin (Linum usitatissimum) fait partie des premières plantes cultivées dans le monde. Depuis toujours il est une source de fibres (périphloèmiennes) de très grande qualité pour l'industrie textile et connait actuellement un nouvel intérêt dans l'industrie des matériaux composites. Les fibres périphloèmiennes de lin possèdent des propriétés mécaniques remarquables grâce à la structure et la composition chimique de leurs parois cellulaires. Afin d'approfondir nos connaissances concernant la mise en place de la paroi cellulaire des fibres de lin, nous avons généré des ESTs à partir de tissus externes riches en fibres. La classification fonctionnelle des ESTs a permis l'identification de séquences codant une beta xylosidase potentielle (LuBXL1). La caractérisation fonctionnelle de plantes sous-exprimant (stratégie IR-PTGS) LuBXL1 n'as pas pu permettre la mise en évidence d'un phénotype macroscopique. En revanche, des analyses microscopiques ont suggéré des modifications éventuelles de la paroi des cellules xylèmiennes. La technique d'empreinte enzymatique a démontré une augmentation relative de l'oligoxyloglucanes XXXG dans les tissus internes de lignées sousexprimant LuBX1, associée une diminution dans la quantité relative de certains oligoxylanes. Ces observations suggèrent que chez le lin la sous-expression de LuBXL1 est associée à des modifications des hémicelluloses pariétales
Flax (Linum usitatissimum) has been a source of high quality fibers (bast fibers) for several thousand years. The fibers are currently used in the textile industry but also increasingly in the fabrication of composites. The interesting mechanical properties of these bast fibers depend upon the structure and chemical composition of their cell walls. ln order to improve our knowledge about the mechanisms underlying cell wall formation in flax fibers we produced ESTs from outer tissues, rich in fibers. Functional classification of ESTs allowed the identification of sequences coding a potential beta-xylosidase (LuBXL1). LuBXL1 down-regulated (IR-PTGS) plants did not show any visible phenotype. However, microscopie analysis suggested that down-regulation could have affected xylem cell wall structure. Enzymatic Fingerprinting indicated a relative increase in the relative quantity of the XXXG oligoxyloglucans in stem inner tissues of down-regulated lines, together with a relative decrease in the quantity of certain oligoxylans. These observations suggest that the down-regulation of LuBXL1 in flax is associated with modifications in cell wall hemicelluloses

Le lin (Linum usitatissimum L.) est cultivé pour ses fibres riches en cellulose utilisées dans l’industrie textile et pour l’élaboration des matériaux composites. La « qualité » des fibres dépend, en partie, de la structure de la paroi cellulaire et nous avons donc essayé de mieux comprendre les différents facteurs pouvant impacter sur la composition des parois cellulaires chez le lin. Dans un premier temps nous avons validé un nouvel support de microarray de type Nimblegen en passant d’un système à base d’oligonucléotides courts (25-mer) à une version avec oligonucléotides longs (60-mer) pour des analyses de transcriptomique. Ensuite une étude protéomique sur plusieurs organes végétatifs nous a permis d’identifier 1242 protéines non-redondantes dont 410 sont associées au métabolisme pariétal. En parallèle nous avons démontrés la présence des hémicellulose de type xyloglucane dans les parois des fibres de lin et mis en évidence une importante paralogie de la famille IIIA des XTHs (xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase) potentiellement impliqué dans la formation/structuration de la paroi des fibres de lin. Puis, une comparaison transcriptomique et protéomique entre différentes variétés de lin (fibre printemps, fibre hiver, huile hiver) cultivées au champ sur 2 années consécutives a permis d’identifier 659 gènes différentiellement exprimés (DEGs) au niveau variétale, et 1571 DEGs au niveau environnemental. Un nombre non-négligeable de ces gènes est impliqué dans le métabolisme pariétal permettant ainsi de fournir les premiers indices expliquant le lien entre variété et qualité. Cette dernière étude a également souligné l’importance potentielle de la protéine XTH dans le métabolisme pariétal du lin. Le rôle de l’environnement sur le métabolisme pariétale était explorée d’avantage dans une étude visant à disséquer l’impact d’un stress hydrique sur les transcriptomes de 3 organes végétatifs (tige, feuille, racine). Les analyses préliminaires ont identifié un nombre important de DEGs impliqués dans la biosynthèse et le remodelage de plusieurs polymères pariétaux
Flax (Linum usitatissimum L.) is grown for its cellulose-rich bast fibers used in the textile industry and for reinforcing composite materials. Fiber “quality” depends partly on the structure of the cell wall and we have therefore tried to obtain a better understanding of the different factors that can influence the structure of flax cell walls. We firstly confirmed the use of a new Nimblegen microarray changing from a system based on short (25-mer) oligonucleotides to a system based on long oligonucleotides (60 mers). A proteomics approach was then used and allowed us to identify 1,242 non-redundant proteins of which 410 could be related to cell wall metabolism. In parallel we demonstrated the presence of xyloglucan hemicelluloses in flax fiber cell walls and identified an important paralogy in the IIIA XTH (xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase) family potentially implicated in the formation/structuration of the flax fiber cell wall. Then a transcriptomic and proteomic comparison between different field-grown flax varieties (spring fiber, winter fiber, winter oil) over 2 consecutive years allowed us to identify 659 differentially-expressed genes (DEGs) at the variety level, and 1,571 genes at the environmental level. A non-negligible number of these genes is involved in cell wall metabolism thereby providing some initial clues allowing a link to be made between variety and quality. This study also underlined the potential importance of the XTH protein in flax cell wall metabolism. The role of the environment on cell wall metabolism was further explored in a study aiming to dissect the impact of drought stress on the transcriptomes of 3 vegetative organs (stem, leaf, root). Preliminary analyses identified an important number of DEGs involved in the biosynthesis and remodeling of several cell wall polymers

Le polymère de sporopollénine est un constituant majeur de l’exine, la partie externe de la paroi du grain de pollen. Son exceptionnelle résistance permet de les protéger des stress environnementaux de nature mécanique ou chimique. Il constitue une des clefs de la colonisation du milieu terrestre par les plantes. Au cours de ma thèse, j’ai caractérisé deux Polykétide Synthases (PKS-A et PKS-B) et deux Tétrakétide α-Pyrone Réductases (TKPR1 et TKPR2) d’Arabidopsis thaliana. Par immunolocalisation, hybridation in situ et des études de microscopie j’ai montré que ces protéines intervenaient dans la synthèse de la paroi pollinique. In vitro, les deux PKS catalysent la condensation de 2 ou 3 molécules de malonyl-CoA sur différents esters de CoA d’acide gras pour former les tri et tétrakétide α-pyrones correspondants, substrat de TKPR1 et TKPR2. In vitro, celles-ci réduisent la fonction cétone en alcool secondaire formant des composés hydroxylés, précurseurs du polymère de sporopollénine. Dans les cellules du tapétum, la synthèse des monomères de sporopollénine se déroule en quelques heures seulement. Par immunodétection et en fusionnant les protéines à la GFP, j’ai montré que ces enzymes se trouvent à la surface du réticulum endoplasmique à l’exception de TKPR2. Des expériences de HIS-pull-down, de FLIM-FRET et de double hybride nous ont ensuite permis de suggérer que ces protéines forment un métabolon. L’identification de gènes homologues dans de nombreuses espèces végétales y compris une mousse révèle que nous avons identifié une voie métabolique très ancienne conservée au sein des angiospermes
.onferes a high degree of resistance to various mechanical and chemical stresses. During the evolution, this properties enabled the plant to adapat to land conditions. We caracterized two Polyketide Sythases (PKSA and PKSB) and two Tetraketide -pyrone Reductases (TKPR1 and TKPR2). By immunolocalisation, in situ hybridization and microscopy analysis we showed those proteins are involved in the pollen wall synthesis.We investigated the in vitro activity of the recombinant proteins and showed that the two PKS catalyzed the condensation of 2 or 3 malonyl-CoA with various fatty acid CoA esters, producing the corresponding tri and tetraketides. We also demonstrated that the tetraketides produced by PKS were substrates of the TKPR1 and TKPR2. In vitro, they reduced the cetone function of the lateral chain to a secondary alcohol forming hydroxylated compounds involved in the polymerization of sporopollenin.In tapetum cells, the synthesis of sporopollenin monomers is achieved in a few hours. To explain the underlying metabolic rate, I studied the cellular organization of the metabolic pathway. By immunodetection and GFP fusion experiments I localized PKSA, PKSB and TKPR1 to the endoplasmic reticulum while TKPR2 was mainly cytosolic. Then, interaction studies by HIS pull-down, FLIM-FRET and double hybride experiments showed the occurrence of a metabolon localized to the ER. Finally, by phylogenetic analysis, we showed the conservation of the genes involved in sporopollenin biosynthesis pathway, from mosses to higher plants

Erwinia chrysanthemi est une entérobactérie phytopathogène responsable de la formation d'une pourriture molle sur un large spectre de plantes hôtes. Sa virulence est principalement due à une sécrétion d'exoenzymes permettant l'hydrolyse de la paroi des cellules végétales libérant des produits consommés ensuite par la bactérie. Nous avons caractérisé génétiquement et biochimiquement le locus gan codant 8 protéines permettant le transport et le catabolisme des galactanes, un des composants de la pectine. Chez E. Chrysanthemi, d'autres facteurs sont nécessaires à la virulence. Des mutants dépourvus de glucanes périplasmiques osmorégulés (OPG) présentent une absence totale de virulence sur les plantes hôtes et un phénotype pléiotrope indiquant une perturbation de l'enveloppe bactérienne. L'étude protéomique d'un mutant opg a confirmé la profonde modification de l'enveloppe et a révélé que l'absence d'OPG induit une réponse au stress. Une mutation ponctuelle dans le gène rcsC restaure la virulence sur tubercules de pomme de terre ainsi que la majorité des autres caractères du mutant opg. L'analyse protéomique de ce mutant rcsC dans un contexte Opg+ ne donne pas d'indication sur la raison de son hypervirulence. L'activation du système Rcs passe par l'interaction des protéines RcsC et RcsD, composant le capteur membranaire, avec une lipoprotéine de la membrane externe RcsF. Notre hypothèse est que les OPG moduleraient l'interaction entre les différents partenaires. Nous. Avons entrepris une étude, encore préliminaire, visant à déterminer les interactions existantes entre une version soluble de RcsF et les boucles périplasmiques de RcsC et RcsD

Yarrowia lipolytica a la particularité de pousser sur de nombreux substrats hydrophobes et de les métaboliser via la β-oxydation ou de les stocker dans des corps lipidiques. Le premier contact entre la cellule et les substrats hydrophobes se déroule sur la surface cellulaire. A cette étape, la composition de la paroi cellulaire en protéines, en β-glucane et en chitine pourrait jouer un rôle important sur l'adhésion et la prise en charge des substrats hydrophobes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié l'effet d'une source de carbone hydrophobe (par rapport au glucose) et de la composition du milieu de culture sur la structure pariétale et la production de mélanine chez Y. lipolytica. Les résultats de nos analyses biochimiques et moléculaires ont montré que l'oléate de méthyle (un composé utilisé comme modèle de source de carbone hydrophobe) a induit des modifications au niveau de la paroi cellulaire et que ces modifications ont conduit ou non à l'adhésion de gouttelettes lipidiques à la surface cellulaire ; à une modification du contenu des composés pariétaux ; à la résistance des cellules à des composés toxiques ayant pour cible la paroi cellulaire ; et à la modification des profils d'expression de 27 gènes analysés codant des protéines de paroi cellulaire. L'identité des gènes surexprimés suggère la participation de leurs protéines dans l'intégrité de la paroi cellulaire, dans l'adhésion des gouttelettes lipidiques et dans la réponse au stress par l'oléate de méthyle et/ou le manque d'azote. Nos résultats ont aussi montré que la présence d'oléate de méthyle, huile de ricin et ricinoléate de méthyle a induit la production de DHN-mélanine chez une souche génétiquement modifiée de Y. lipolytica (MTLY40-2p) dont la β-oxydation est affectée