Thèse de Doctorat de l’Université de Montpellier

Mercredi 8 novembre 2023 à 14h – Amphi 208

Rôle et fonction des plateformes de signalisation membranaires contenant la Rho GTPase ROP6 lors de la signalisation cellulaire

Equipe: Aqua

La membrane cellulaire est composée d’une myriade de lipides et de protéines différentes. Elle est connue pour être à la fois hétérogène (juxtaposition de domaines) et dynamique (diffusion de ces constituants). En outre, la membrane plasmique est l’interface de la cellule permettant la perception et l’intégration des signaux biologiques. Les acteurs moléculaires membranaires peuvent être compartimentés pour répondre à différents signaux (Jaillais et Ott, 2020). C’est le cas des GTPases Rho of Plant (ROP) qui ont été décrites comme une famille d’acteurs clés dans la réponse à différents signaux : Auxine, ABA, réponse aux pathogènes, signalisation osmotique, symbiose (Basu et al., 2008 ; Lin et al., 2012 ; Poraty-Gavra et al., 2013 ; Choi et al., 2014 ; Lin et al., 2015 ; Engelsdorf et al., 2018 ; Feiguelman et al., 2018 ; Platre et al., 2019 ; Smokvarska et al., 2020). De manière intéressante, ce rôle pléiotrope existe également à l’échelle d’une seule isoforme de ROP. En effet, ROP6 a été décrite comme régulateur de la signalisation auxinique et osmotique (Platre et al., 2019 ; Smokvarska et al., 2020). Dans les racines, nous avons constaté que ROP6 forme des nanodomaines lors ces deux signalisations. Lors de la signalisation osmotique, ROP6 forment des nanodomaines en association avec RBOHD et F permettant l’accumulation d’espèce réactive de l’oxygène ou ROS. En revanche, en réponse à l’auxine, les nanodomaines de ROP6 ne s’associent pas avec RBOH (Platre et al., 2019 ; Smokvarska et al., 2020). Une question émerge : comment l’organisation des nanodomaines de ROP6 peut-elle induire une réponse spécifique en aval de différents signaux ?

Nous avons donc cherché à déterminer comment les activateurs de ROP6 peuvent participer à encoder une réponse spécifique au niveau cellulaire. Par un crible génétique inverse, nous avons découvert que le facteur d’échange de guanine 14 (GEF14) est nécessaire et spécifique pour induire la signalisation osmotique dans les cellules végétales. Sur la base d’expériences génétiques et de senseurs d’activation des GTPases, nous montrons que GEF14 agit comme un activateur de ROP6 in planta. Par microscopie à super-résolution, nous avons montré que les nanodomaines ROP6 induits par le signal osmotique, mais pas ceux induits par l’auxine, ont besoin de GEF14 pour se former. Enfin, nous montrons que GEF14 se restructure en cluster sous l’effet d’un signal osmotique. Nous avons étendu notre modèle à la signalisation immunitaire où nous avons identifié de la même manière un isoforme GEF agissant spécifiquement. Dans une seconde partie, j’ai cherché à déterminer comment GEF14 était activé par le signal osmotique. Par une approche de biochimique comparative, j’ai mis en évidence 5 sites de phosphorylations dans le domaine PRONE de GEF14. L’interactome de GEF14 nous a orienté sur des kinases candidates qui devront être confirmées par des approches de génétique inverse.

Ainsi, nos résultats suggèrent que l’activation d’une isoforme GEF peut déterminer les premières étapes de la signalisation et agir sur le recrutement spécifique de protéines effectrices. Ce mécanisme permettant de maintenir et contrôler la signalisation cellulaire précoce chez les plantes.