Plant plasma membranes: on the front line of pathogen attacks

Plants are constantly being attacked by fungi, bacteria, or other types of parasites. As a result, they have developed adaptive responses that enhance their survival. These pathogens produce a specific class of molecules—called elicitors—that plants recognize: elicitors trigger plant resistance mechanisms. “If we want to control this defense mechanism, we need a better understanding of how it is activated,” says Associate Professor Patricia Gerbeau-Pissot. She continues, “For this reason, we have been looking at plant cell plasma membranes, to determine the role they play in the early stages of plant defense.”

La membrane : une mosaïque de micro-territoires…

 La membrane cellulaire est formée par une double couche de lipides dans laquelle sont insérées des protéines. « Le développement d’une méthode d’imagerie innovante nous a permis de montrer pour la première fois que la membrane des cellules végétales n’est pas une structure uniforme, mais une mosaïque hétérogène de territoires de très petite taille » poursuit Patricia Gerbeau-Pissot. Certains d’entre eux, enrichis en constituants protéiques et lipidiques spécifiques, apparaissent comme plus rigides et ordonnés car ils sont le siège d’interactions fortes entre les différentes molécules, notamment les lipides, qui les constituent.

…qui réagit aux attaques des pathogènes

Lorsque l’on traite les cellules avec un éliciteur produit par un oomycète, la cryptogéine, on observe des modifications dans les minutes qui suivent le traitement. Parmi les plus précoces, d’une part, on mesure que la membrane devient globalement plus fluide, d’autre part, on constate, de manière très localisée, une augmentation de la proportion de micro-territoires ordonnés. De manière intéressante, le traitement par un autre éliciteur, la flagelline, provenant cette fois d’une bactérie, provoque uniquement le deuxième effet, à savoir une augmentation de la proportion de micro-territoires ordonnés.

Une différence entre les deux éliciteurs réside dans le fait que la cryptogéine est, contrairement à la flagelline, un éliciteur nécrosant, entrainant une mort cellulaire locale de manière à freiner la progression du microorganisme.

On peut donc faire l’hypothèse que l’augmentation de la proportion de micro-territoires ordonnés, observée avec les deux éliciteurs, serait un phénomène générique associé au déclenchement de la signalisation de défense, alors que l’augmentation de fluidité, propre à la cryptogéine, serait plus spécifiquement associée à la mort cellulaire.

Ces résultats suggèrent que la perception des signaux par la membrane plasmique pourrait orienter la réponse cellulaire, suivant la manière dont la membrane réagit et modifie sa structure intime. Reste à explorer par quels mécanismes ces modifications structurales de la membrane sont traduites en réactions de défense. Ces travaux permettent de porter à un niveau jamais encore atteint la description de l’organisation de la membrane végétale, et mettent en évidence sa dynamique au cours de la signalisation cellulaire associée à la défense.

RÉFÉRENCES