Étude de partenaires protéiques d'une protéine associée aux microtubules, MAP65-3, indispensable à la formation des cellules géantes induites par le nématode à galles Meloidogyne incognita : caractérisation du complexe de surveillance de la mitose chez Arabidopsis
Résumé
Root-knot nematodes from the genus Meloidogyne are obligate biotrophic plant parasites. During a compatible interaction, they induce the redifferentiation of root cells into multinucleated and hypertrophied feeding cells to ensure their growth and reproduction. The study of molecular and cellular mechanisms underlying giant cell ontogenesis has led to the identification of a Microtubule-Associated Protein, MAP65-3, essential for giant cell ontogenesis and nematode development. One of the MAP65-3 interacting partners is a BUB3 homologue, member of the Mitotic Checkpoint Complex (MCC). The MCC is a surveillance mechanism ensuring that chromosomes undergoing mitosis do not segregate until they are properly attached to the microtubules of the mitotic spindle. During my thesis, I have characterized the Arabidopsis thaliana orthologs of the MCC, BUB3.1, MAD2 and the multigenic family composed of BUBR1, BRK1 et BUB1.2. I have demonstrated that MAP65-3 and all the MCC members interact together in planta, some interactions taking place within the nuclei or at the centromeres. As MAP65-3, all these genes are expressed in dividing cells. The study of the subcellular localization of the protein showed a cytoplasmic localization for BUB3.1, BUB1.2 and MAD2, nuclear for BUBR1 and centromeric for BRK1. Thus, the MCC proteins did not relocalize to the kinetochore during a normal mitosis in planta. BUB3.1, BUBR1 and MAD2 localize to the unattached kinetochores following defects in spindle assembly as observed in cells treated with microtubule poisons. The functional analysis of BUB1/BUBR1 multigenic family showed that the knock-out mutants were more sensitive to microtubule-destabilizing drugs. Furthermore, analysis of mitosis revealed that BUBR1 is essential for an error-free mitosis in Arabidopsis. This work represents the first characterization of the MCC in A. thaliana.
Les nématodes à galles du genre Meloidogyne sont des parasites obligatoires des plantes. Lors de l’interaction compatible, ils induisent la formation de cellules nourricières hypertrophiées et plurinucléées leur permettant d’assurer croissance et reproduction. L'étude des mécanismes moléculaires impliqués dans la formation de ces cellules géantes a permis d’identifier une protéine associée aux microtubules, MAP65-3, essentielle à la formation de ces cellules géantes et au développement du nématode. Un des partenaires protéiques de MAP65-3 est un homologue de BUB3, membre du « Mitotic Checkpoint Complex » (MCC). Le MCC est un point de contrôle de la mitose assurant la fidélité de la ségrégation des chromosomes. Au cours de ma thèse, j'ai caractérisé chez la plante modèle Arabidopsis thaliana les homologues du MCC: BUB3.1, MAD2 et la famille multigénique composée de BUBR1, BRK1 et BUB1.2. J’ai démontré les interactions in planta entre les membres du complexe, certaines interactions ayant lieu au niveau des noyaux, voire au niveau des centromères. J’ai réalisé l’analyse fonctionnelle de ces gènes et montré qu’ils étaient exprimés dans les tissus enrichis en cellules en division comme MAP65-3. L’étude de la localisation subcellulaire des protéines a révélé une localisation cytoplasmique pour BUB3.1, BUB1.2 et MAD2, nucléaire pour BUBR1 et centromérique pour BRK1. Nous avons pu également montrer que lorsque des défauts d’attachement des microtubules du fuseau mitotique sont provoqués, BUB3.1, BUBR1 et MAD2 se relocalisent au niveau des kinétochores. L’étude de la famille BUB1/BUBR1 a révélé que l’inactivation des gènes correspondants induisait une sensibilité accrue à un traitement chimique déstabilisant les réseaux de microtubules. L’étude de la mitose chez ces mutants a révélé que BUBR1 est essentielle à la réalisation d’une mitose sans erreur chez Arabidopsis. Ce travail a ainsi permis de caractériser pour la première fois le MCC chez A. thaliana.