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Culture in vitro, en boite de pétri sur milieu gélosé, d'une lignée d'Arabidopsis thaliana (génération T2) issue de la collection de transformants ADN-T de l'Unité d'Amélioration des Plantes de Versailles. Certains phénotypes mutants sont ainsi mis en évidence. Ici, mise en évidence de plantules présentant un phénotype albinos (feuille de couleur blanche).. © Inra, WEBER Jean

Un réseau de protéines contrôle la division des cellules végétales

L’orientation des divisions cellulaires joue un rôle essentiel dans l’organisation spatiale des tissus végétaux. Pour la première fois, des chercheurs de l’INRA Versailles-Grignon ont mis en évidence un complexe multi-protéique qui joue un  rôle central dans le contrôle de ce mécanisme. Ces résultats sont publiés en ligne le 14 mai 2013 dans la revue Nature Communications.

Mis à jour le 12/06/2013
Publié le 15/05/2013

L’organisation spatiale des divisions cellulaires est un élément majeur pour la construction d’une plante. C’est avec l’élongation cellulaire, le seul moteur de l’organisation tridimensionnelle des tissus végétaux, car les cellules de plantes, liées les unes aux autres par une paroi rigide formée de cellulose, sont incapables de toute motilité.

Des chercheurs de l’INRA Versailles-Grignon se sont intéressés aux mécanismes qui régissent la formation de l’anneau de préprophase, une structure cellulaire déterminante pour l’organisation spatiale des divisions chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, plus connue sous le nom d’Arabette des dames.

Un complexe très très performant

En combinant des approches de génétique et de protéomique, ils ont d’abord mis en évidence un complexe, appelé TTP, constitué de plusieurs familles de protéines :
* TON1, un régulateur central ;
* TRM, une vaste famille de 34 protéines connues pour se lier aux microtubules chez A. thaliana ;
* PP2A,  une phosphatase qui comporte une sous-unité régulatrice, dont la fonction est d'enlever un groupe phosphate d'une  molécule.

Ils ont ensuite montré que ce complexe intervient dans la formation de l’anneau de préprophase : TON1 contribuerait à l’assemblage ou à l’activation du complexe, PP2A serait responsable de l’activité enzymatique tandis que TRM interviendrait pour positionner le complexe dans la cellule, mettant alors en contact l'activité PP2A avec sa protéine cible. Cette dernière jouerait alors sur la dynamique et  le réarrangement spatial des microtubules qui constituent l’anneau de préprophase.

Enfin, les scientifiques ont révélé que les protéines du complexe TTP partagent des similitudes plus ou moins importantes avec des protéines animales du centrosome, une structure commune à de nombreux eucaryotes mais absente chez les plantes, à partir de laquelle les microtubules s’organisent.

Des microtubules à tout faire ou presque…

Chez les plantes supérieures, le cytosquelette est présent dans le cytoplasme et dans l’espace cellulaire sous-membranaire.  Il est le siège de réorganisations permanentes qui accompagnent, voire déterminent chacune des étapes de la vie des cellules. Il est constitué d’actine et de microtubules. Ces derniers sont les acteurs clé de l’élongation et de la division. Dans une cellule en croissance, les microtubules sont alignés en faisceau, ils interviennent dans la formation de la paroi cellulosique. Lors de l’entrée en division, les microtubules s’assemblent en un réseau transitoire très dense et hautement structuré, l’anneau de préprophase, qui encercle le noyau de la cellule. Structure caractéristique des plantes terrestres, il préfigure l’orientation du plan de division et contribue à définir la position de la future paroi qui séparera à terme les deux cellules filles. 

 

Une première scientifique

Cette étude a permis d’identifier et de caractériser pour la première fois un réseau de protéines impliqué dans l’organisation des microtubules et dans le contrôle spatial de la division cellulaire chez les plantes supérieures via l’organisation des microtubules. Plus avant, elle suggère d’une part un lien fonctionnel et évolutif entre cytosquelette végétal et centrosome animal et d’autre part, la persistance de ce mécanisme à travers 500 millions d’années d’évolution des plantes terrestres, ouvrant ainsi la voie à des approches comparatives entre organismes.

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Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon

Référence

Référence

Lara Spinner, Astrid Gadeyne, Katia Belcram, Magali Goussot, Michaël Moison, Yann Duroc, Dominique Eeckhout, Nancy De Winne, Estelle Schaefer, Eveline Van De Slijke, Geert Persiau, Erwin Witters, Kris Gevaert, Geert De Jaeger, David Bouchez, Daniel Van Damme and Martine Pastuglia. 2013. A protein phosphatase 2A complex spatially controls plant cell division. Nature Communications, 14 mai 2013.