Role of extensin glycosylation in root defence

Rôle des extensines et leur glycosylation dans la défense racinaire

Romain Castilleux (1)

1 Glyco-MEV - Laboratoire de Glycobiologie et Matrice Extracellulaire Végétale

Extensins are cell wall glycoproteins involved in various biological processes including plant protection. However, their mode of action in plant immunity response is not clearly established and remains to be elucidated. Extensins are able to strengthen the cell wall, one of the first cellular barriers against pathogens, through intra- and intermolecular cross-links. This cross-linking is catalysed by specific peroxidase enzymes and requires a correct conformation of extensins conferred by their glycan moiety. This PhD project aimed to investigate the impact of extensin glycosylation in root defence and to characterize, as a preliminary study, the peroxidases potentially involved in the extensin crosslinking in Arabidopsis thaliana. Through immunocytochemistry techniques on mutants impaired with extensin glycosylation, we have revealed that a modulation of extensin distribution occurs in A. thaliana root in response to elicitation with the bacterial peptide, flagellin 22. We have also showed that extensin arabinosylation plays a major role, although probably indirect, in the root colonization by the pathogen oomycete Phytophthora parasitica. We have therefore elaborated a model proposing to illustrate the importance of extensin arabinosylation in the cell wall organization and architecture, modulating pathogen adhesion on root cells and influencing in fine root colonization.

Les extensines sont des glycoprotéines pariétales appartenant à la famille des HRGPs (Hydroxy prolin-rich glycoproteins) impliquées dans plusieurs fonctions telles que la croissance, le développement et la défense des plantes contre les pathogènes. Toutefois, leur mode d’action dans la réponse immunitaire végétale n’est pas encore bien connu et reste à élucider. Les extensines interviennent dans le renforcement de la paroi, un des premiers remparts cellulaires contre les pathogènes, en se liant entre elles de manière intra- et intermoléculaire. Ce « cross-linking » est catalysé par des enzymes peroxydases spécifiques et nécessite une correcte conformation des extensines, laquelle est conférée par leur partie glycosylée. Dans ce projet de thèse, nous avons donc entrepris d’étudier l’impact de la glycosylation des extensines sur la défense racinaire et tenté de caractériser, de manière préliminaire, des peroxydases potentiellement impliquées dans le « cross-linking » chez Arabidopsis thaliana. Des techniques d’immunocytochimie réalisées sur une sélection de mutants affectés dans la glycosylation des extensines ont révélé une modulation de la distribution des extensines dans la racine d’A. thaliana en réponse à une élicitation avec un peptide bactérien, la flagelline 22. L’un des résultats majeurs de cette étude a été de montrer l’importance de l’arabinosylation des extensines dans la colonisation de la racine par l’oomycète pathogène Phytophthora parasitica. Ainsi, l’ensemble de ces résultats nous a permis d’élaborer un modèle proposant d’illustrer l’importance de l’arabinosylation des extensines dans l’organisation et l’architecture de la paroi, modulant ainsi l’adhésion du pathogène sur les cellules de la racine et influençant in fine la colonisation de cette dernière.

Mots clés: Arabinosylation; Root defence; Cell wall; Glycosylation; Elicitor; Arabidopsis Thaliana; phytophtora parasitica; Extensin

Mots clés: extensines; Arabinosylation; Défense racinaire; Paroi cellulaire végétal; éliciteur; Arabidopsis Thaliana; Phytophtora parasitica

Domaines: Biochimie, Biologie Moléculaire; Botanique

Romain Castilleux. Rôle des extensines et leur glycosylation dans la défense racinaire. Biochimie, Biologie Moléculaire. Université de Rouen Normandie, 2017. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02302069⟩