Determination du rôle de la processivité des polygalacturonases (pg) dans la régulation fine de la structure des pectines et du développement chez physcomitrium patens // determination of the role of polygalacturonase (pg) processivity in the fine regulat

Topic description

La paroi primaire végétale, qui constitue la majeure partie de la biomasse terrestre, est composée de différents polysaccharides (cellulose, hémicelluloses et pectines), ainsi que de protéines, qui s'assemblent pour former une structure compacte mais très dynamique. La paroi cellulaire végétale joue un rôle clef dans le contrôle du développement des plantes mais également dans la modulation de leurs réponses face à des stress biotiques et abiotiques. Dans la paroi végétale, les pectines sont l'un des constituants majeurs, et sont composées jusqu'à 65% d'homogalacturonane (HG), un polymère linéaire d'acides galacturoniques liés en -(1→4) qui peuvent être méthylestérifiés et/ou acétylés. Les enzymes de dégradation des pectines sont couramment appelées « pectinases » incluant notamment les polygalacturonases (Endo-PGs, EC 3.2.1.15 et Exo-PGs, EC 3.2.1.67, 68 gènes chez Arabidopsis). Les PGs hydrolysent les HGs de degrés de polymérisation, de méthylation/acétylation variables, induisant ainsi un relâchement pariétal, et produisant des fragments pectiques, les oligogalacturonanes (OGs), de structures spécifiques. Le projet de thèse DEPOSIT vise à comprendre comment la modulation fine de la structure des pectines par les PGs au sein de la paroi végétale permet de réguler les propriétés mécaniques de celle-ci et ainsi de contrôler le développement. Des études ont permis de caractériser le rôle de certaines PG dans la croissance cellulaire ou le développement des stomates chez Arabidopsis, mais les approches de génomique fonctionnelle sont rendues difficiles par la taille des familles multigéniques et les compensations géniques qui en résultent. Il est donc nécessaire de proposer des approches et/ou modèles de développement alternatifs. Si le rôle des PGs a été assez largement étudié chez les plantes vasculaires, leurs fonctions chez les bryophytes (mousses), restent encore peu documenté
Compte tenu de ces éléments, l'originalité de DEPOSIT réside dans le fait de proposer d'étudier le rôle des PGs chez une bryophyte modèle, Physcomitrium patens. Cette mousse constitue un modèle particulièrement pertinent, en raison de son cycle de développement à dominance haploïde, de son organisation simple, de la conservation des composants pariétaux et des gènes codants pour des PGs, ainsi que des outils génétiques et cellulaires performants applicables à son étude. Ce modèle offre ainsi un cadre expérimental privilégié pour analyser le rôle du remodelage pectique dans la morphogénèse. DEPOSIT permettra de relier la processivité des différentes isoformes de PG à leur rôle in planta, et ainsi de positionner le projet de thèse dans un contexte pluridisciplinaire (modélisation structurale, enzymologie, chimie analytique, génomique fonctionnelle).
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The primary plant cell wall, which constitutes the majority of terrestrial biomass, is composed of various polysaccharides (cellulose, hemicelluloses, and pectins), as well as proteins, which assemble to form a compact yet highly dynamic structure. The plant cell wall plays a key role in controlling plant development, as well as in modulating responses to both biotic and abiotic stresses. Within the plant cell wall, pectins are among the major components and are composed of up to 65% homogalacturonan (HG), a linear polymer of galacturonic acids linked by α-(1→4) bonds, which may be methyl-esterified and/or acetylated.
Enzymes involved in pectin degradation are commonly referred to as “pectinases,” including in particular polygalacturonases (endo-PGs, EC 3.2.1.15 and exo-PGs, EC 3.2.1.67; 68 genes in Arabidopsis). PGs hydrolyze HGs with varying degrees of polymerization and methylation/acetylation, thereby inducing cell wall loosening and producing pectic fragments—oligogalacturonides (OGs)—with specific structures. The DEPOSIT PhD project aims to understand how the fine modulation of pectin structure by PGs within the plant cell wall regulates its mechanical properties and thereby controls development. Studies have characterized the role of certain PGs in cell growth and stomatal development in Arabidopsis, but functional genomics approaches are challenged by the large size of multigene families and the resulting genetic redundancy. It is therefore necessary to develop alternative approaches and/or developmental models. While the role of PGs has been extensively studied in vascular plants, their functions in bryophytes (mosses) remain poorly documented.
In this context, the originality of the DEPOSIT project lies in investigating the role of PGs in a model bryophyte, Physcomitrium patens. This moss represents a particularly relevant model due to its haploid-dominant life cycle, simple organization, conservation of cell wall components and PG-encoding genes, and the availability of efficient genetic and cellular tools. This model thus provides a powerful experimental framework to analyze the role of pectin remodeling in morphogenesis. DEPOSIT will make it possible to link the processivity of different PG isoforms to their roles in planta, positioning the PhD project within a multidisciplinary framework (structural modeling, enzymology, analytical chemistry, and functional genomics).
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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Concours pour un contrat doctoral