Étude des mécanismes d'adhésion des tubes polliniques d'Arabidopsis thaliana par une approche de génétique chimique

Au cours de la reproduction sexuée des plantes, la germination du pollen et la croissance des tubes polliniques sont soumises à un contrôle spatio-temporel dans les tissus femelles afin d'acheminer les gamètes mâles jusqu'aux ovules. Le tube pollinique est une cellule à croissance rapide entourée d'une matrice extracellulaire riche en polysaccharides. La croissance polarisée des tubes polliniques et leurs capacités à percevoir des signaux externes permettent de les guider à travers le tissu de transmission de l'organe femelle. Parmi ces signaux, un mécanisme de guidage par adhésion a été postulé chez le lys. Peu de travaux concernent les tubes polliniques de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Dans le but d'identifier les interactions impliquées dans l'adhésion des tubes polliniques, nous avons entrepris 1- de caractériser les composés pariétaux des tubes et des cellules du tissu de transmission qui sont la première interface de contact entre ces cellules ; 2 - d'utiliser une approche de génétique chimique pour identifier des molécules impliquées dans l'adhésion cellulaire. Nos résultats indiquent que la paroi des tubes polliniques d'Arabidopsis se compose d'une double paroi riche en callose, pour la paroi interne et en pectines et xyloglucanes pour la paroi externe. Nous avons alors caractérisé la structure des xyloglucanes et mis en évidence que ce polymère est fortement fucosylé et O-acétylé. Cette caractéristique structurale semble être conservée parmi les espèces. L'abondance de l'arabinose provenant des chaînes latérales du rhamnogalacturonane de type 1 a été également mise en évidence. Pour étudier l'adhésion, nous avons reconstitué une matrice à partir de polysaccharides pariétaux extraits de fleurs mais aussi d'organes végétatifs de la plante. Les tubes polliniques adhèrent sur des pectines extraites à l'imidazole de fleurs et de feuilles d'Arabidopsis. Cette matrice nous a permis de constituer un test d'adhésion assez efficace et significatif pour le soumettre à une analyse de génétique chimique. Cette méthode consiste à étudier des processus biologiques en les perturbant via le criblage de petites molécules chimiques. Parmi les 258 molécules en notre possession, cinq ont montré des résultats prometteurs en réduisant significativement l'adhésion des tubes polliniques. De plus, avec certaines molécules, un effet dose-réponse a pu être mis en évidence.During sexual plant reproduction, pollen germination and pollen tube growth require a tight spatial and temporal control while traveling through the female tissues in order to deliver properly the sperm cells to the ovules. Pollen tubes are unique, fast growing cells surrounded by a cell wall enriched in polysaccharides. They are tip-polarized cells able to perceive external signal cues to guide them through the transmitting tract of the female organs. Among these signals, guidance by adhesion has been postulated in lily. Few data are available concerning the cell wall of the pollen tube in the model plant Arabidopsis Thaliana. In order to identify the interactions implicated in pollen tube adhesion, we first characterized the cell wall components from the pollen tube and the transmitting tract tissue. Secondly, we used a chemical genetic approach to disturb cell adhesion. Our data indicate that Arabidopsis pollen tube cell wall is composed of a double cell wall, enriched in callose in the inner layer and pectins and xyloglucans in the outer layer. Characterization of the xyloglucan structure showed that it was highly fucosylated and O-acetylated. These structural features seemed to be preserved among species. In addition, the cell wall is composed of a large amount of arabinosyl residues coming from the rhamnogalacturonan-1 side chains. In order to identify molecules involved on pollen tube adhesion, we have used a chemical genetic approach. This new method uses small molecules to alter a specific biological process and identify protein(s) involved. To this end, we elaborated an artificial matrix where pollen tubes were able to adhere. The matrix constitutes of cell wall pectins extracted with imidazole from Arabidopsis flowers and vegetative organs. Then, the assay was used to screen 258 small molecules from our library. Our data showed that five out of the 258 tested molecules, were able to disturb pollen tube adhesion in a dose-dependent manner