Soutenance de thèse : Vincent Salis
Corps Lipidique
Stress à la chaleur
Lipidomique et Autophagie
Lundi 1er décembre à 14h00 - INRAE, Versailles
Implication des Corps Lipidiques dans la réponse au stress à la chaleur et lors de la phase de récupération chez Arabidopsis thaliana
Les corps lipidiques (CL) sont les organites de stockage des triacylglycérols (TG). Ils sont présents en faible quantité dans les tissus végétatifs, mais s’accumulent fortement en réponse à divers stress, notamment thermique. Ce stress induit une accumulation rapide de TG et une prolifération de CL . Dans les tissus végétatifs, les CL sont associés à des protéines LDAP (LDAP1–3 chez Arabidopsis thaliana). Parmi elles, LDAP1 est spécifiquement induite par la chaleur, mais sa fonction reste inconnue. L’accumulation transitoire de CL s’accompagne d’un remodelage du lipidome, relativement bien décrit durant le stress, mais encore peu étudié pendant la phase de récupération post-stress, ce qui limite notre compréhension du rôle des CL dans l’homéostasie membranaire et la tolérance des plantes à la chaleur. En effet, après la levée du stress thermique, les CL sont rapidement remobilisés, possiblement pour fournir l’énergie nécessaire à la reprise de la croissance ou pour remodeler des membranes fonctionnelles. Les mécanismes impliqués dans cette remobilisation, via la lipolyse ou l’autophagie, ainsi que le rôle précis de LDAP1, restent à élucider. Dans ce contexte, les objectifs de mes travaux de thèse étaient (i) de caractériser la dynamique du lipidome au cours du stress à la chaleur et de la phase de récupération post-stress ; (ii) de déterminer l’implication de LDAP1 dans ce remodelage lipidique et dans la dynamique des CL ; (iii) d’identifier les voies de dégradation mobilisées lors de la récupération, avec une attention particulière portée au rôle potentiel de l’autophagie dans ce processus. Pour répondre à ces objectifs, nous avons mis en œuvre une approche intégrée combinant analyses lipidomiques, études biochimiques et observations par microscopie confocale, sur des jeunes plantules d’Arabidopsis thaliana soumises à un stress court de 3 h à 37 °C suivi d’une phase de récupération à 22 °C étudiée sur 24 h.
Nous avons caractérisé finement l’évolution du lipidome et mis en évidence des espèces lipidiques présentant des dynamiques spécifiques au cours des phases de stress et de récupération, notamment l’accumulation de galactolipides à faible degré d’insaturation pendant la phase de récupération. Nous avons également montré l’induction très précoce et transitoire de l’expression de LDAP1 en réponse à une élévation de température. LDAP1 s’accumule et perdure pendant la phase de stress, avant d’être dégradé en phase de récupération, suivant une cinétique similaire à celle des TG. La déficience en LDAP1 est associée à une altération de la dynamique du lipidome, notamment une moindre accumulation de TG pendant le stress et une suraccumulation de certains galactolipides en phase de récupération. Ces observations suggèrent un rôle de LDAP1 dans les flux de lipides entre chloroplastes et CL, hypothèse renforcée par l’observation d’un co-fractionnement subcellulaire de LDAP1 avec les plastes. Concernant la voie de remobilisation des CL, nos données, encore préliminaires, suggèrent un rôle de l’autophagie dans la dynamique des TG, sans toutefois être impliquée dans la dégradation de LDAP1, contrairement à LDAP3. L’analyse des interactions de LDAP1 et LDAP3 avec ATG8 conforte cette observation. L’analyse interactomique révèle également PUX10 comme interactant des LDAP, offrant de nouveaux candidats de la régulation des CL en réponse à la chaleur. En résumé, nos travaux montrent que LDAP1 est un marqueur précoce du stress à la chaleur, affectant la dynamique du lipidome, potentiellement en participant aux interactions CL-chloroplaste. Ils contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes de résilience thermique chez les plantes.
Les corps lipidiques (CL) sont les organites de stockage des triacylglycérols (TG). Ils sont présents en faible quantité dans les tissus végétatifs, mais s’accumulent fortement en réponse à divers stress, notamment thermique. Ce stress induit une accumulation rapide de TG et une prolifération de CL . Dans les tissus végétatifs, les CL sont associés à des protéines LDAP (LDAP1–3 chez Arabidopsis thaliana). Parmi elles, LDAP1 est spécifiquement induite par la chaleur, mais sa fonction reste inconnue. L’accumulation transitoire de CL s’accompagne d’un remodelage du lipidome, relativement bien décrit durant le stress, mais encore peu étudié pendant la phase de récupération post-stress, ce qui limite notre compréhension du rôle des CL dans l’homéostasie membranaire et la tolérance des plantes à la chaleur. En effet, après la levée du stress thermique, les CL sont rapidement remobilisés, possiblement pour fournir l’énergie nécessaire à la reprise de la croissance ou pour remodeler des membranes fonctionnelles. Les mécanismes impliqués dans cette remobilisation, via la lipolyse ou l’autophagie, ainsi que le rôle précis de LDAP1, restent à élucider. Dans ce contexte, les objectifs de mes travaux de thèse étaient (i) de caractériser la dynamique du lipidome au cours du stress à la chaleur et de la phase de récupération post-stress ; (ii) de déterminer l’implication de LDAP1 dans ce remodelage lipidique et dans la dynamique des CL ; (iii) d’identifier les voies de dégradation mobilisées lors de la récupération, avec une attention particulière portée au rôle potentiel de l’autophagie dans ce processus. Pour répondre à ces objectifs, nous avons mis en œuvre une approche intégrée combinant analyses lipidomiques, études biochimiques et observations par microscopie confocale, sur des jeunes plantules d’Arabidopsis thaliana soumises à un stress court de 3 h à 37 °C suivi d’une phase de récupération à 22 °C étudiée sur 24 h.
Nous avons caractérisé finement l’évolution du lipidome et mis en évidence des espèces lipidiques présentant des dynamiques spécifiques au cours des phases de stress et de récupération, notamment l’accumulation de galactolipides à faible degré d’insaturation pendant la phase de récupération. Nous avons également montré l’induction très précoce et transitoire de l’expression de LDAP1 en réponse à une élévation de température. LDAP1 s’accumule et perdure pendant la phase de stress, avant d’être dégradé en phase de récupération, suivant une cinétique similaire à celle des TG. La déficience en LDAP1 est associée à une altération de la dynamique du lipidome, notamment une moindre accumulation de TG pendant le stress et une suraccumulation de certains galactolipides en phase de récupération. Ces observations suggèrent un rôle de LDAP1 dans les flux de lipides entre chloroplastes et CL, hypothèse renforcée par l’observation d’un co-fractionnement subcellulaire de LDAP1 avec les plastes. Concernant la voie de remobilisation des CL, nos données, encore préliminaires, suggèrent un rôle de l’autophagie dans la dynamique des TG, sans toutefois être impliquée dans la dégradation de LDAP1, contrairement à LDAP3. L’analyse des interactions de LDAP1 et LDAP3 avec ATG8 conforte cette observation. L’analyse interactomique révèle également PUX10 comme interactant des LDAP, offrant de nouveaux candidats de la régulation des CL en réponse à la chaleur. En résumé, nos travaux montrent que LDAP1 est un marqueur précoce du stress à la chaleur, affectant la dynamique du lipidome, potentiellement en participant aux interactions CL-chloroplaste. Ils contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes de résilience thermique chez les plantes.
Directrice de thèse : Sabine D'Andréa, équipe "Dynamique et Ingénierie des Compartiments Lipidiques" DECLIC, INRAE, IJPB, Versailles
Co-direction : Céline Masclaux-Daubresse, équipe "Senescence, Autophagie, Recyclage Nutritionnel et Efficacité d'Utilisation de l'Azote" SATURNE, INRAE, IJPB, Versailles
Composition du jury
> Morgane Michaud (Rapportrice) - CNRS, LPCV, Lipid, Grenoble
> Sébastien Mongrand (Rapporteur) - CNRS, LBM, Villenave d’Ornon
> Arnould Savouré (Examinateur) - IEES Paris, APCE, Sorbonne Université, Paris
> Sébastien Baud (Examinateur) - CNRS, INRAE, IJPB, SEED-DREAM, Versailles
Une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal.
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