Deux séminaire IJPB / SPS : Prof. Daniel J. Cosgrove

Lundi 1er juillet 2024 10h00

Depuis plus d'un siècle, les biologistes des plantes ont étudié les propriétés mécaniques des parois cellulaires, cherchant à les relier à la croissance et à la structure des parois. Les progrès ont été limités par l'absence de modèles moléculaires des parois cellulaires primaires qui prédisent quantitativement les propriétés mécaniques des parois et la manière dont les forces de traction sont transmises entre les polymères des parois. Les modèles de dynamique moléculaire, en combinaison avec des études mécaniques détaillées, ont commencé à combler cette lacune. Dans les essais de traction expérimentaux, les parois épidermiques d'oignon montrent de l'élasticité et de la plasticité, mais peu de dépendance au taux de déformation, différant ainsi des notions classiques de matériaux viscoélastiques comme la pectine. Les tiges d'Arabidopsis se comportent de manière similaire. Un modèle moléculaire à grains grossiers offre des perspectives sur la structure, l'assemblage et la mécanique des parois cellulaires primaires. L'adhésion non covalente entre les microfibrilles de cellulose permet la formation d'un réseau fibrillaire à la fois solide et extensible, potentiellement modulé par les pectines et les hémicelluloses. L'élasticité des parois est basée sur le redressement/le pliage du réseau de cellulose, la plasticité émerge du glissement des jonctions cellulose-cellulose alignées sous l'effet de la force et le seuil de rupture dépend de la force d'adhésion entre les microfibrilles de cellulose. La plasticité et le fluage sont deux formes de déformation irréversible des parois qui diffèrent par leurs rôles biologiques, l'échelle de temps de la déformation, les conditions de contrainte des parois sous lesquelles la déformation se produit et l'implication de l'assouplissement des parois médié par des protéines (par exemple, par les expansines).

Séminaire en anglais

Invitation : Rawen Ben Malek et Grégory Mouille, contact, équipe"Adhésion Cellulaire et Communication Intercellulaire " ACCI


Lundi 8 juillet 2024 14h00

Les expansines forment un ancien groupe de protéines de relâchement des parois cellulaires, omniprésent chez les plantes terrestres et leurs ancêtres les algues. Pendant la croissance cellulaire, elles facilitent le relâchement passif (fluage) du réseau de cellulose des parois sous l'effet des contraintes de traction générées par la turgescence, sans preuve d'activité enzymatique. Les expansines sont également impliquées dans le ramollissement des fruits et d'autres processus de développement ainsi que dans les réponses adaptatives aux stress environnementaux et aux pathogènes. Les principales familles d'expansines chez les plantes comprennent les α-expansines (EXPAs) qui agissent sur les jonctions cellulose-cellulose et les β-expansines (EXPBs) qui peuvent agir sur les xylanes, mais peuvent également avoir d'autres cibles. Les EXPAs sont des médiateursde  la « croissance acide » qui contribue à l'expansion des parois sous l'action de l'auxine et d'autres acteurs impliqués dans la croissance. Chez arabidopsis, les EXPAs sont codées par 26 gènes divisés en 11 clades anciens basés sur leur séquence et leur microsynténie. Une question de longue date est de savoir si les différentes expansines sont fonctionnellement équivalentes en termes de leur activité de relâchement des parois. En raison des difficultés rencontrées pour l'expression recombinante des expansines végétales, il a été difficile de répondre de manière satisfaisante à cette question. Au cours de cette présentation seront discuté lles tentatives récentes de Daniel J. Cosgrove et al. pour résoudre ce point. EXPA7 et EXPA18 sont spécifiquement exprimées et nécessaires à l'élongation des poils racinaires au-delà du stade initial précoce. En utilisant CRISPR, un double mutant sans poils expa7/expa18 a été créé pour tester la fonctionnalité des gènes d'expansine par complémentation génétique du phénotype poils racinaires. Les résultats ont apporté quelques surprises qui seront discutées. Le deuxième groupe majeur d'expansines végétales sont les EXPBs dont les activités sont principalement connues à partir d'une protéine de pollen de maïs. Sa fonction diffère de celle des EXPA caractérisées à ce jour, en ce sens qu'elle libère des arabinoxylanes des parois cellulaires des graminées, en particulier de la lamelle moyenne qui peut être sa cible principale dans le stigmate et le style des graminées. Les expansines microbiennes (désignées EXLX) forment un troisième groupe de protéines diverses. Les génomes de divers microbes, y compris de nombreux pathogènes des plantes, codent pour des EXLXs, qui sont largement inexplorées. Nous avons étudié 200 gènes d'expansines microbiennes pour leur expression dans E. coli et leur capacité à se lier à la cellulose et à relâcher les parois cellulaires, ce qui est très différent de l'action des expansines végétales. Il reste encore beaucoup à découvrir sur le mécanisme et les rôles biologiques de ces protéines inhabituelles.

Séminaire en anglais

Invitation : Herman Höfte, équipe "Paroi primaire" PAR

Prof. Daniel J. Cosgrove, Department of Biology, Penn State University, USA


En relation avec une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal.