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Identification des protéines de remodelage des polysaccharides pariétaux du grain de blé en développement et caractérisation d’une XTH abondante dans le grain de Brachypodium distachyon.

Composition du jury :

• Grégory Mouille, Directeur de recherches INRA Versailles - Rapporteur
• Jerome Pelloux,  Professeur Université de Picardie Jules Verne- Rapporteur
• Philipe Simier, Professeur Université de Nantes- Président
• Elisabeth Jamet, Directrice de recherche CNRS Toulouse - Examinatrice
• Valérie Lullien-Pellerin, Directrice de recherche INRA Montpellier - Examinatrice   
• Fabienne Guillon, Directrice de recherche INRA Nantes - Dir. de thèse
• Mathilde Francin-Allami, Chargée de recherche INRA Nantes - Co-dir. de thèse

Résumé : 

La paroi cellulaire est un compartiment extracellulaire propre au règne végétal. Majoritairement composée de polysaccharides, elle a une influence majeure sur la qualité nutritionnelle et les propriétés technologiques du grain de céréale. Sa composition et la structure chimique de ses constituants ainsi que leur arrangement au sein de la paroi évoluent tout au long du développement du grain ou en réponse aux facteurs biotiques ou abiotiques. Ces processus biologiques sont contrôlés en grande partie par des protéines pariétales. Une analyse quantitative du protéome pariétal de l’albumen et des enveloppes externes du grain de blé à deux stades précoces du développement a été réalisée dans l’objectif d’identifier ces acteurs protéiques. Un total de 693 protéines pariétales a été identifié, parmi lesquelles de nombreuses protéines potentiellement impliquées dans les modifications des polymères pariétaux. Des variations d’abondance des protéines de la paroi ont été mises en évidence soulignant ainsi les différences de métabolisme pariétal en fonction des tissus et du stade de dévelopemment du grain. Parmi les enzymes de remodelage des polysaccharides, les xyloglucanes endotransglycosylases/hydrolases (XTHs) jouent un rôle important dans la dynamique pariétale. Différentes approches in vitro et in vivo ont été mises en œuvre pour caractériser une XTH abondante dans le grain de la plante Brachypodium distachyon dans l’objectif de préciser le rôle énigmatique des XTHs dans les parois des céréales particulièrement pauvres en xyloglucanes.

Abstract:

 Identification of cell wall remodeling proteins of wheat developing grain and characterization of a xyloglucan endotransglycosylase/hydrolase (XTH) particularly abundant in Brachypodium distachyon's grain.

The cell wall is an extracellular compartment specific to the plant kingdom. Mainly composed of polysaccharides, it has a major impact on the nutritional quality and the technological properties of cereal grain. Its composition and the chemical structure of its constituents as well as their arrangement within the wall evolve throughout the development of the grain or in response to biotic or abiotic factors. These biological processes are largely controlled by cell wall proteins. A quantitative analysis of the cell wall proteome of wheat grain endosperm and outer layers at two early stages of development was carried out in order to identify these protein actors. A total of 693 cell wall proteins has been identified, including many proteins potentially involved in the remodeling of the cell wall polymers. Variations in the cell wall protein abundance were revealed, thus highlighting the differences in cell wall metabolism depending on tissues and stages of grain development. Amongst the polysaccharide remodeling enzymes, xyloglucan endotransglycosylases/hydrolases (XTHs) play an important role in cell wall dynamics. Different in vitro and in vivo approaches have been carried out to characterize an abundant XTHs in the grain of the model plant Brachypodium distachyon in order to decipher the enigmatic role of XTHs in the cell walls of cereal, which contain low amount of xyloglucans.