Caracterisation of the mecanisms regulating membrane structuration modifications induced during defense response signalisation in plants
Caractérisation des mécanismes régulant les modifications de la structuration membranaire induites dans la signalisation des réponses de défense des plantes
Résumé
Spatial distribution of pasma membranes (PM) components is tightly regulated to provide the cell an optimal physiological state. The level of order degree is a suitable parameter to study PM organization, reflecting the intensity of interactions taking place between PM components and so the level of their packing. During our work, we used the environment sensitive probe di-4-ANEPPDHQ to assess the level of order degree of tobacco BY-2 cells PM in different situations: during the time-course of cell regeneration and in the particular case of an elicitation by cryptogein.We measured that the level of order degree of PM is modulated during the slow process of cell regeneration. This regulation isn’t related to the cell wall neo-synthesis neither the cell morphology, but is correlated to the differentiation state. The mapping of the level of order degree along the PM perimeter of protoplasts and suspension cells revealed a global common organization with a mosaic like distribution of domains (288X288 nm) exhibiting high diversity of level of order degree. The two models differed by the organization of this mosaic, the cell PM exhibiting enrichment in highest ordered domains in a specific area between two adjacent cells. Then, we discus about a possible involvement of membrane trafficking in the regulation of the level of order degree allowing specific targeting of lipids/proteins, and subsequent cellular identity acquisition.A pharmacological approach allowed the identification of the reactive oxygen species involved in the PM reorganization observed at the surface of tobacco BY-2 cells in response to cryptogein. We report that H2O2 has similar effects on the PM level of order degree compared to cryptogein’s one, both acting doses dependently. Furthermore, a partial inhibition of the H2O2 accumulation occurring in response to cryptogein is linked to a partial inhibition in the increase of the level of order degree usually induced by cryptogein. Those results suggest that H2O2 could finely regulates The PM level of order degree during the response of tobacco cells to cryptogein. The potential mechanisms involved has been studied. Two current hypotheses were studied in parallel, and both were rejected. The first one involves a modification of PM composition by an arrival of ordered domain to the PM. In the second one, a de novo formation of PM component structure. So, we discuss about a new role for H2O2, which would act directly on the PM level of order degree.
Afin d’assurer un état physiologique optimal des cellules, l’organisation de tous les composants de leur membrane plasmique (MP) est finement régulée. L’un des paramètres permettant de rendre compte de l’agencement des composants entre eux et du niveau d’organisation de la MP est le degré d’ordre. Ici, nous avons utilisé, la di-4-ANEPPDHQ, une sonde fluorescente sensible à son environnement, pour suivre le degré d’ordre de la MP de cellules de tabac BY-2 dans deux contextes différents ; lors de la régénération de cellules à partir de protoplastes et dans le cadre d’une élicitation par la cryptogéine.Nous avons ainsi mesuré que le degré d’ordre de la MP de cellules de tabac BY-2 est modulé au cours du lent processus de leur régénération. Cette régulation est découplée de la néosynthèse de la paroi et indépendante de la forme des cellules, mais est corrélée au niveau de différenciation cellulaire. A cette dimension temporelle, s’ajoute une dimension locale de la régulation de l’organisation de la MP. De fait, la cartographie des périmètres de protoplastes et de cellules en suspension de tabac a montré une organisation sous forme de mosaïque de petits domaines (288X288 nm) aux niveaux d’ordre très variés. Les deux modèles étudiés diffèrent par l’organisation de cette mosaïque. En effet, les cellules en suspension présentent une zone, à dimension micrométrique, d’enrichissement en domaines de degré d’ordre plus élevé, située entre deux cellules adjacentes. Nous discutons l’implication du trafic membranaire dans la modulation du RGM des cellules, via un adressage de lipides/protéines à la MP, qui mènerait à l’acquisition d’une identité cellulaire.Une approche pharmacologique a permis d’identifier les formes actives d’oxygènes responsables de la réorganisation rapide de la MP chez les cellules de tabac BY-2 observée en réponse à la cryptogéine. Ainsi, l’effet du H2O2 sur le degré d’ordre présente des similarités avec celui de la cryptogéine, dont un effet dose dépendant. De plus, une inhibition partielle de l’accumulation de H2O2 en réponse à la cryptogéine est associée à une inhibition partielle de la hausse du degré d’ordre membranaire normalement induite chez les cellules de tabac BY-2. Ces résultats suggérant que le H2O2 soit capable de réguler finement le degré d’ordre membranaire des cellules lors de la réponse à la cryptogéine. Le mécanisme d’action du H2O2 a été étudié, et deux hypothèses classiques ont pu être éliminées. La première implique une modification de la composition de la MP via une arrivée de domaines ordonnés à la MP et la seconde une formation de novo de ces domaines à la surface de la MP via une modification directe des composants membranaires. Nous discutons l’existence d’un nouveau rôle pour le H2O2 qui agirait directement sur le degré d’ordre de la MP.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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