LIPID REMODELING IN PLANT CELL IN PHOSPHATE DEPRIVATION
ETUDE DES REMANIEMENTS LIPIDIQUES DES CELLULES VEGETALES EN CARENCE DE PHOSPHATE
Résumé
Phosphate is often a limiting factor for plant growth in soil. In plant cell, phosphate deprivation induces a decrease of phospholipid amount, mobilizing phosphate present in theses molecules. This decrease is compensated by an increase of non phosphorous plastidic glycolipid amount such as digalactosyldiacylglycerol (DGDG). We have shown that under phosphate deprivation a part of phospholipids is transformed into phosphatidylcholine (PC), producing a transitory increase of PC in short time of deprivation. Then, PC is hydrolyzed into diacylglycerol (DAG) that increases and feeds DGDG synthesis. Our results suggest a direct transfer of DAG from non plastidic membranes to plastid envelope, where DGDG synthesis is located. Then, newly synthesized DGDG is exported to extraplastidic membranes. We have shown that DGDG is present in mitochondria and is transferred from plastids to mitochondria by contact between specialized plastid envelope domains and mitochondria outer membrane. Finally, in order to identify proteins involved in lipid remodeling, we collaborated to a transcriptomic analysis of Arabidopsis thaliana genome under phosphate deprivation. We have selected from this analysis a phospholipase D, PLDzéta2, that is likely involved in intracellular amount of inorganic phosphate and in PC hydrolysis for DAG feeding of galactolipid synthesis.
Dans de nombreux sols, le phosphate est un élément limitant pour la croissance des plantes. Au niveau cellulaire, la carence de phosphate induit une diminution de la teneur en phospholipides, permettant la mobilisation du phosphate contenu dans ces molécules. Cette baisse est compensée par une augmentation de la teneur en glycolipides plastidiaux non phosphorés tels que le digalactosyldiacylglycérol (DGDG). Nous avons montré qu'au cours de la carence de phosphate, une partie des phospholipides est reconvertie en phosphatidylcholine (PC), produisant, au temps court de carence, une accumulation transitoire de PC dans les cellules. La PC est ensuite hydrolysée en diacylglycérol (DAG) qui s'accumule en carence de phosphate et nourrit la synthèse du DGDG. Nos résultats suggèrent un transfert direct du DAG à partir des membranes non plastidiales vers l'enveloppe des plastes, lieu de synthèse du DGDG. Le DGDG est ensuite exporté dans des membranes extraplastidiales. Nous avons mis en évidence la présence de DGDG dans les mitochondries et son transfert des plastes vers les mitochondries à partir de contacts entre des domaines spécialisés de l'enveloppe des plastes et des mitochondries. Enfin, pour identifier des protéines impliquées dans ces mécanismes de remaniement des lipides, nous avons collaboré à une analyse transcriptomique du génome d'Arabidopsis thaliana en carence de phosphate. Nous avons notamment sélectionné une phospholipase D, PLDzéta2, qui semble impliquée dans le contrôle de la teneur intracellulaire en phosphate inorganique et dans l'hydrolyse de la PC pour l'approvisionnement en DAG de la synthèse des galactolipides.
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