Projet ANR-07-BLAN-0111 – ERGO : ER-to-Golgi transport in plants
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : christophe RITZENTHALER (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ALSACE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Université de Rouen
Montant : 380000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Le complexe COPII permet le transport antérograde de cargos sécrétoires depuis le réticulum endoplasmique (RE) vers le Golgi chez les eucaryotes. L'assemblage des vésicules COPII se produit en surface de domaines spécialisés du RE dénommés sites d'exports du RE (ERES). Mis à part les multiples composants COPII (essentiellement Sec12 Sar1, Sec23, Sec24, Sec13 et Sec31), la formation des ERES requiert d'autres protéines incluant les cargos sécrétoires ainsi que Sec16, une grande protéine du RE nécessaire à l'organisation des complexes COPII en ERES. La sélection des cargos transmembranaires au niveau des ERES est complexe et nécessite la reconnaissance spécifique par les composants COPII, de signaux d'export présents dans la queue cytoplasmique des cargos transmembranaires (TMC). Une grande variété de sites d'export de RE a été identifiée et classifiés en trois catégories principales selon les résidus impliqués : di-acide, hydrophobes ou di-basique. Sec24 est majoritairement responsable de la liaison avec les cargos par l'implication de 3 sites. L'existence de multiples isoformes de Sec24 (3 chez la levure, 4 chez l'homme) est aussi à l'origine de combinaisons supplémentaires dans la sélection de motifs d'export. La rupture des sites de reconnaissance de Sec24 n'abolit pas l'accumulation des tous les cargos au sein des complexes COPII suggérant qu'il existe d'autres sites de liaisons. Sec23 est structurellement proche de Sec24 et pourrait assurer cette fonction. Il en va de même pour Sar1 et Sec13/31. -  Chez les plantes la compréhension des transports COPII et la sélection de cargo est loin d'être aussi avancée que chez l'humain ou la levure. La plupart des gènes COPII de plante a été identifié sur la base d'études in silico par similarité avec leurs homologues humains et de levure. Ainsi, la machinerie COPII d'Arabidopsis est composée d'au moins 23 gènes dont 17 (5 gènes Sar1, 10 Sec23/Sec24 et 2 Sec16 putatifs) présentent un intérêt majeur pour nous du fait de leur probable implication dans la formation des ERES et dans la sélection des cargos. L'identification récente des ERES dans les plantes sur la base de la visualisation in situ des protéines COPII, soit par immunofluoresence ou par la fusion avec les protéines fluorescentes, est à l'origine de la publication de résultats contradictoires obtenus dans différents organismes. Ainsi, dans les cellules d'épiderme de tabac, les ERES et le Golgi sont constamment associés pour former des unités sécrétoires alors que dans les suspensions cellulaires de cellules de tabac BY2, le nombre de ERES est largement supérieur à celui des Golgi et l'association ERES- Golgi est transitoire. Les raisons de ces divergences ne sont pas encore clairement comprises. De même, des signaux d'export des TMC n'ont été caractérisés que récemment et la manière dont ceux-ci sont sélectionnés reste obscure. -  Les objectifs de ce projet sont (i) l'étude de la dynamique spatio-temporelle de tous les composants majeurs COPII d'Arabidopsis, (ii) la détermination du mécanisme d'assemblage des ERES, (iii) la compréhension du mécanisme de sélection des TMC. Pour ce faire, deux systèmes modèles, Arabidopsis and Saccharomyces cerevisiae, seront utilisés. En l'absence d'un modèle plante adéquat permettant de valider la fonction de la plupart des gènes COPII (absence de phénotype chez les knock out probablement liée à redondance génique, probable léthalité des knock out multiples ou faisabilité irréaliste : 7 gènes Sec23) la levure sera utilisée prioritairement pour examiner la fonctionnalité des candidats COPII de plantes. Il s'agira notamment de vérifier que les protéines COPII d'Arabidopsis sont capables de complémenter la léthalité de mutants thermosensibles (ts) COPII de levure. En transplantant de multiples gènes d'Arabidopsis dans des souches de levure ts multi déficientes, nous espérons ainsi créer dans la levure une architecture de type plante et identifier un ensemble de gènes fonctionnels définissant la