Soutenance de thèse : Zoé Bomsel
division cellulaire végétale
cytosquelette de microtubules
cycle cellulaire
morphogenèse
protéines TRM
Lundi 8 décembre à 14h00 - INRAE, Versailles
Régulation de réseaux de microtubules pré-mitotiques chez les plantes : caractérisation de protéines TRM interphasiques
La division et l’élongation cellulaires sont des acteurs majeurs du développement et de la morphogenèse des organismes. Les cellules végétales possèdent, en plus de leur membrane plasmique, une paroi pectocellulosique semi-rigide impliquée entre autres dans les processus d’élongation cellulaire. Cette paroi soude les cellules entre elles, et empêche toute migration cellulaire. Le positionnement du plan de la division cellulaire, qui sépare deux cellules filles lors de la cytokinèse en fin de mitose par la mise en place d’une nouvelle paroi, est donc un facteur crucial du développement, de la morphogenèse et de l’organisation des tissus végétaux.
Le plan de la division cellulaire est régulé à plusieurs échelles, par des facteurs géométriques, physiques et biomoléculaires. Chez les plantes, ce plan de division est déterminé avant la mitose, et préfiguré à la transition des phases G2/M, par un anneau de préprophase (PPB) de microtubules. Des études récentes ont cependant montré que la localisation du plan de la division cellulaire était relativement indépendante de la formation du PPB. Les voies de régulation impliquées dans la détermination du plan de la division cellulaire restent donc peu connues chez les plantes.
Cette thèse vise à explorer les mécanismes interphasiques susceptibles de réguler la détermination du plan de la division cellulaire en amont de la formation du PPB, à travers l’étude de protéines TRM du complexe TTP chez Arabidopsis thaliana. Le complexe TTP, composé de TON1 (TONNEAU1), de protéines TON1-Recruiting Motif (TRM) et d’une phosphatase PP2A, est impliqué dans la régulation des réseaux corticaux de microtubules, et est sujet à des régulations transcriptionnelles et post-traductionnelles. La diversité de séquence et d’expression des TRM, une famille multigénique de 34 membres chez A. thaliana, suggère une grande diversité fonctionnelle du complexe TTP dans la régulation de réseaux de microtubules, à différentes étapes du cycle cellulaire et dans différents contextes développementaux.
Dans un premier temps, pour faciliter l’étude dynamique de réseaux interphasiques de microtubules dans des cellules cyclantes tout en intégrant des paramètres de morphologie et de cycle cellulaire, j’ai développé une lignée stable d'Arabidopsis thaliana exprimant de façon simultanée des marqueurs des microtubules, du noyau et de la membrane plasmique. Cette lignée permet l’observation des réseaux de microtubules à une haute résolution spatio-temporelle, et la quantification de paramètres morphologiques en 2D et en 3D dans des tissus variés.
Dans un second temps, en m’appuyant sur des données transcriptomiques, j’ai sélectionné 5 TRM susceptibles de réguler les réseaux interphasiques de microtubules dans les cellules méristématiques cyclantes. La caractérisation de TRM5, TRM17, TRM19, TRM22 et TRM29 a révélé que ces gènes étaient impliquées dans la régulation de l’élongation dans plusieurs organes.
Une analyse approfondie de TRM5 a confirmé son expression in vivo dans des tissus méristématiques, et en particulier pendant la phase G1 du cycle cellulaire. En revanche, TRM5 n’était plus présent au moins trois heures avant l’entrée en mitose, et pendant toute la division cellulaire. Ces résultats suggèrent une dégradation de la protéine en amont de la mitose, et donc une fonction cellulaire de TRM5 très précoce par rapport à la division cellulaire. L’étude de mutants trm5 à l’échelle cellulaire a révélé des altérations morphologiques des cellules, et à l’échelle macroscopique, sur l’architecture des organes aériens. L’ensemble de ces phénotypes, en lien avec les fonctions interphasiques et mitotiques des réseaux de microtubules, peuvent être reliés à des régulations de l’élongation interphasique, ou à des régulations de la division cellulaire en lien avec l’interphase. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives quant à l’importance d’évènements interphasiques pour la régulation précoce de la division cellulaire.
Directeur de thèse : David Bouchez, équipe "Contrôle spatial de la division cellulaire" SPACE, INRAE, IJPB, Versailles
Co-dencadrante : Magalie Uyttewaal, équipe "Contrôle spatial de la division cellulaire" SPACE, INRAE, IJPB, Versailles
Composition du jury
> Nathalie Gonzalez (Rapportrice) - INRAE, BFP, FDFE, Villenave d'Ornon
> Benoît Landrein (Rapporteur) - CNRS, ENS Lyon, RDP, Seed mechanism group
> Marianne Delarue (Examinatrice) - IPS2, Université Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette
> Stéphanie Drevensek (Examinatrice) - École polytechnique, Palaiseau
La division et l’élongation cellulaires sont des acteurs majeurs du développement et de la morphogenèse des organismes. Les cellules végétales possèdent, en plus de leur membrane plasmique, une paroi pectocellulosique semi-rigide impliquée entre autres dans les processus d’élongation cellulaire. Cette paroi soude les cellules entre elles, et empêche toute migration cellulaire. Le positionnement du plan de la division cellulaire, qui sépare deux cellules filles lors de la cytokinèse en fin de mitose par la mise en place d’une nouvelle paroi, est donc un facteur crucial du développement, de la morphogenèse et de l’organisation des tissus végétaux.
Le plan de la division cellulaire est régulé à plusieurs échelles, par des facteurs géométriques, physiques et biomoléculaires. Chez les plantes, ce plan de division est déterminé avant la mitose, et préfiguré à la transition des phases G2/M, par un anneau de préprophase (PPB) de microtubules. Des études récentes ont cependant montré que la localisation du plan de la division cellulaire était relativement indépendante de la formation du PPB. Les voies de régulation impliquées dans la détermination du plan de la division cellulaire restent donc peu connues chez les plantes.
Cette thèse vise à explorer les mécanismes interphasiques susceptibles de réguler la détermination du plan de la division cellulaire en amont de la formation du PPB, à travers l’étude de protéines TRM du complexe TTP chez Arabidopsis thaliana. Le complexe TTP, composé de TON1 (TONNEAU1), de protéines TON1-Recruiting Motif (TRM) et d’une phosphatase PP2A, est impliqué dans la régulation des réseaux corticaux de microtubules, et est sujet à des régulations transcriptionnelles et post-traductionnelles. La diversité de séquence et d’expression des TRM, une famille multigénique de 34 membres chez A. thaliana, suggère une grande diversité fonctionnelle du complexe TTP dans la régulation de réseaux de microtubules, à différentes étapes du cycle cellulaire et dans différents contextes développementaux.
Dans un premier temps, pour faciliter l’étude dynamique de réseaux interphasiques de microtubules dans des cellules cyclantes tout en intégrant des paramètres de morphologie et de cycle cellulaire, j’ai développé une lignée stable d'Arabidopsis thaliana exprimant de façon simultanée des marqueurs des microtubules, du noyau et de la membrane plasmique. Cette lignée permet l’observation des réseaux de microtubules à une haute résolution spatio-temporelle, et la quantification de paramètres morphologiques en 2D et en 3D dans des tissus variés.
Dans un second temps, en m’appuyant sur des données transcriptomiques, j’ai sélectionné 5 TRM susceptibles de réguler les réseaux interphasiques de microtubules dans les cellules méristématiques cyclantes. La caractérisation de TRM5, TRM17, TRM19, TRM22 et TRM29 a révélé que ces gènes étaient impliquées dans la régulation de l’élongation dans plusieurs organes.
Une analyse approfondie de TRM5 a confirmé son expression in vivo dans des tissus méristématiques, et en particulier pendant la phase G1 du cycle cellulaire. En revanche, TRM5 n’était plus présent au moins trois heures avant l’entrée en mitose, et pendant toute la division cellulaire. Ces résultats suggèrent une dégradation de la protéine en amont de la mitose, et donc une fonction cellulaire de TRM5 très précoce par rapport à la division cellulaire. L’étude de mutants trm5 à l’échelle cellulaire a révélé des altérations morphologiques des cellules, et à l’échelle macroscopique, sur l’architecture des organes aériens. L’ensemble de ces phénotypes, en lien avec les fonctions interphasiques et mitotiques des réseaux de microtubules, peuvent être reliés à des régulations de l’élongation interphasique, ou à des régulations de la division cellulaire en lien avec l’interphase. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives quant à l’importance d’évènements interphasiques pour la régulation précoce de la division cellulaire.
Directeur de thèse : David Bouchez, équipe "Contrôle spatial de la division cellulaire" SPACE, INRAE, IJPB, Versailles
Co-dencadrante : Magalie Uyttewaal, équipe "Contrôle spatial de la division cellulaire" SPACE, INRAE, IJPB, Versailles
Composition du jury
> Nathalie Gonzalez (Rapportrice) - INRAE, BFP, FDFE, Villenave d'Ornon
> Benoît Landrein (Rapporteur) - CNRS, ENS Lyon, RDP, Seed mechanism group
> Marianne Delarue (Examinatrice) - IPS2, Université Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette
> Stéphanie Drevensek (Examinatrice) - École polytechnique, Palaiseau
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