Identification et caractérisation de la première N-acylphosphatidyléthanolamine synthase chez Arabidopsis thaliana, Discovery and characterization of an A. thaliana N-acylphosphatidyléthanolamine synthase

Lionel Faure

Description

Sous la direction de Denis Coulon
Thèse soutenue le 27 novembre 2009: Bordeaux 2
Identification et caractérisation de la première N-acylphosphatidyléthanolamine synthase chez A. thaliana. Les N-acylphosphatidyléthanolamines (NAPE) sont des phospholipides complexes peu abondants au sein des membranes biologiques mais largement répandues dans différents organismes. Outre ses fonctions de stabilisation des membranes ce lipide est davantage connu pour être le précurseur des N-acyléthanolamines (NAE) qui sont impliquées dans de très nombreuses voies de signalisation chez les plantes (lors de la germination, du développement racinaire, de l’induction de gène de défense, etc.) comme chez les animaux (apoptose, ligand des récepteurs endocannabinoïdes, notion de satiété, etc.). Au début de ma thèse, les gènes codant pour les enzymes impliquées dans les différentes étapes de la voie métabolique des NAE (e.g NAPE-PLD, FAAH1 et 2) ont été caractérisées exceptées le ou les gène(s) codant pour l’enzyme catalysant la synthèse de NAPE précurseurs de ces lipides. Une étude bioinformatique a permis d’identifier de nouvelles séquences codantes pour des acyltransférases putatives chez A. thaliana dont celle du gène At1g78690. La caractérisation fonctionnelle de cette enzyme a été déterminée après son expression hétérologue chez E.coli sur fractions membranaires et protéines purifiées. Puis le profil d’expression génique, la localisation cellulaire de la protéine ainsi que son activité ont été étudiés chez les plantes à partir notamment de mutants d’A. thaliana (ADN-T et « 35S »). Les résultats obtenus au cours de cette étude ont permis d’identifier et de caractériser la première NAPE synthase chez les plantes.
-NAPE-synthase
-NAPE
-N-acyléthanolamine (NAE)
-Signalisation
-Lipides
-Arabidopsis thaliana
Discovery and characterization of an A. thaliana N-acylphosphatidylethanolamine synthase. N-acylphosphatidylethanolamine (NAPE) is a widespread, albeit minor, membrane phospholipid in various organisms. Besides its stabilizing properties to membranes bilayers, NAPE is known to be the precursor for N-acylethanolamine (NAE) synthesis. NAE have been shown to regulate a variety of physiological functions in both plants (germination, root development, gene induction, etc.) and animals (apoptosis, ligand for cannabinoid receptors, satiety properties, etc.) At the beginning of my PhD, the genes encoding the enzymes involved in the different steps of NAE metabolism were well characterized (e.g NAPE-PLD, FAAH 1 and 2), with the exception of the NAPE synthase gene(s). A bioinformatic study allowed the identification of coding sequences for putative new acyltransferases in A. thaliana, such as the At1g78690 gene. After expression in E. coli, the functional characterization of At1g78690p was carried out by analyses of the lipid content and by enzymatic assays using membrane fractions or purified proteins. The localisation of the protein and its activity were also studied in A. thaliana mutants (ADN-T and “35S”). This study shows the identification and characterization of the first NAPE-synthase in plants.
-NAPE-synthase
-N-acylethanolamine (NAE)
-Signaling
Source: http://www.theses.fr/2009BOR21630/document

Sujets

• Signalisation
• Lipide

Informations

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• Poids de l'ouvrage: 81 Mo

Extrait

Université Victor Segalen Bordeaux 2


Année 2009 Thèse n°1630




THESE

Pour le

DOCTORAT DE L’UNIVERSITE DE BORDEAUX 2


Mention : Sciences, Technologie, Santé
Option : Biochimie




Par Lionel FAURE










Identification et caractérisation de la première
N-acylphosphatidyléthanolamine synthase
chez Arabidopsis thaliana.




Thèse dirigée par : Denis Coulon

Présentée et soutenue publiquement : Le 27 novembre 2009



Membres du jury :

M. HERNOULD Professeur à l’Université Victor Ségalen Bordeaux 2 Président
E. JEANNETTE Maître de conférence à l’Université Pierre et Marie Curie, Paris Rapporteur
JL. MONTILLET Directeur de recherche au CEA, Cadarache Rapporteur
T. FERREIRA Maître de conférence à l’Université de Poitiers Examinateur
JJ. BESSOULE Directeur de recherche au CNRS à l’Université Victor Ségalen Bordeaux 2 Examinateur
D. COULON Maître de conférence à l’ESTBB à l’Université Victor Ségalen Bordeaux 2 Directeur de thèse

























































Remerciements


L’ensemble de ces travaux de recherche a été réalisé au laboratoire de Biogenèse
Membranaire – UMR 5200 CNRS- à Bordeaux. Je tiens à remercier Monsieur René
LESSIRE pour m’avoir accueilli au sein de son laboratoire.

Je remercie les membres du jury : Monsieur Michel HERNOULD d’en avoir accepté la
présidence, Madame Emmanuelle JEANNETTE, Monsieur Jean-Luc MONTILLET et
Monsieur Thierry FERREIRA pour avoir accepté de juger mon travail.

J’adresse mes remerciements au Conseil Régional d’Aquitaine pour son aide
financière durant ces trois années de thèse.

Comment remercier celui qui a toujours été là dans les très bons moments et les
moins bons. Celui qui a toujours trouvé les mots pour réinsuffler le courage quand il me
faisait défaut, celui qui a accepté de partager son savoir et son temps. Denis merci pour ton
altruisme, ta gentillesse, ton impavide bonne humeur, ta patience et tous tes précieux
conseils.

Je tiens à remercier chaleureusement Jean-Jacques BESSOULE pour m’avoir
accueilli au sein de son équipe « Homéostasie membranaire ». Je lui serai éternellement
reconnaissant pour ses conseils et sa patience durant ces trois années de thèse.

Merci également à Jean-Marie SCHMITTER et Xavier SANTARELLI pour leur aide
lors de ce travail.

Un immense merci à tous les membres du laboratoire : Agnès, Amélie, Anne-Marie,
Auriane, Eric, Fabienne. B, Fransiska, Françoise, Frédo, Frédérique, Jeanny, Jérôme,
Myriam, Patrick, Rémi, Sébastien, Sophie, Stéphanie, Su, Sylvain, Sylvette, Valérie, Vincent,
Yongua, pour leurs conseils et tous les merveilleux moments passés ensemble.

Merci à Lilly MANETA-PEYRET pour m’avoir permis de réaliser mes premiers pas
dans le monde passionnant de l’enseignement.

Un grand merci à Marina et Fabienne deux ‘’anciennes collègues’’ devenues
aujourd’hui deux amies précieuses.

Choupette, Nanou, MC, Linux, David, et Popo, merci de votre amitié et de votre
soutien.

Enfin je dédie ce mémoire à mes parents et mes sœurs ainsi qu’à Loïc et Igor qui
m’ont toujours fait confiance, qui ne m’ont jamais jugé sur mes choix, et qui ont toujours été
là pour moi, merci de tout cœur.








































TABLE DES MATIERES



Lexique __________________________________________________________________1
Introduction ______________________________________________________________5
Données bibliographiques________________________________________________13
1. Distribution des NAE et NAPE dans les cellules eucaryotes ________________ 13
1.1 Chez les animaux _____________________________________________________ 13
1.1.1 Distribution des NAPE______________________________________________ 13
1.1.2 Distribution des NAE _______________________________________________ 14
1.2 Chez les plantes ______________________________________________________ 16
1.2.1 Distribution des NAPE______________________________________________ 16
1.2.2 Distribution des NAE _______________________________________________ 17
2. Fonctions des NAPE et des NAE _________________________________________ 18
2.1 Fonctions des NAPE chez E. coli _________________________________________ 18
2.2 Fonctions des NAPE chez les cellules eucaryotes ____________________________ 19
2.3 Fonctions et effets des NAE _____________________________________________ 21
2.3.1 Chez les animaux _________________________________________________ 21
2.3.1.1 Implication des NAE dans la notion de satiété et sur la prise de poids __________ 21
2.3.1.2 Implication des NAE sur le comportement ________________________________ 23
2.3.1.3 Implication des NAE dans les phénomènes de mémorisation _________________ 23
2.3.1.4 Implication des NAE dans l’induction du sommeil___________________________ 23
2.3.1.5 Implication des NAE sur la prolifération cellulaire, l’apoptose et la nécrose_______ 24
2.3.1.6 Implication des NAE et des récepteurs CB1 dans l’implantation de l’embryon chez la
souris __________________________________________________________________ 25
2.3.1.7 Implication des NAE dans les processus anti-inflammatoires__________________ 26
2.3.1.8 NAE et perception de la douleur ________________________________________ 26
2.3.2 Chez les plantes ______________________________________________________ 26
2.3.2.1 Activation des réponses courtes et longues de défense des plantes lors d’attaques
pathogènes_______________________________________________________________ 26
a. Rappels ___________________________________________________________ 26
b. Effet du NAE-14:0 dans la mise en place des réponses de défense lors d’attaques
pathogènes_______________________________________________________________ 27
2.3.2.2 Interactions NAE/Phospholipase D____________________________________ 29
a. Effet sur la fermeture des stomates chez A. thaliana ______________________ 30
b. Effets sur la germination et le développement des jeunes plantules __________ 31
c. Effet des NAE sur le ralentissement de la chute des fleurs chez Dianthus
caryophyllus__________________________________________________________ 33
2.3.2.3 Interactions NAE/acide abscissique dans le développement des plantules d’A.
thaliana _______________________________________________________________ 34
3 Métabolisme des N-Acyléthanolamines et de leurs précurseurs_____________ 35
3.1 Synthèse de NAPE chez les animaux ______________________________________ 35
2+3.1.1 L’activité NAPE-synthase Ca dépendante _____________________________ 35
2+3.1.2 L’activité NAPE-synthase Ca indépendante ___________________________ 36
3.2 Synthèse de NAPE chez les plantes _______________________________________ 38
3.3 Synthèse des NAE_____________________________________________________ 41
3.3.1 Chez l’animal_____________________________________________________ 41
3.3.1.1 Synthèse de NAE via la voie NAPE-PLD _______________________________ 41
3.3.1.2 Voies alternatives de synthèse des NAE chez les animaux_________________ 42
3.3.2 Synthèse de NAE chez les plantes____________________________________ 44
3.4 Dégradation des NAE __________________________________________________ 45
3.4.1 Chez les animaux via la Fatty Acid Amide Hydrolase (FAAH) _______________ 45
3.4.2 Dégradation des NAE chez les plantes ________________________________ 46
3.4.2.1 Identification de la première FAAH d’Arabidopsis thaliana ____________________ 46
3.4.2.2 Dégradation des NAE par la voie des lipoxygénases chez A. thaliana __________ 47
4 Les acyltransférases ____________________________________________________ 49
4.1 Généralités___________________________________________________________ 49
4.2 Caractéristiques des séquences protèiques des acyltransférases impliquées dans le
métabolisme lipidique _________________________________________________________ 49