Squelette membranaire chez Paramecium Tetraurelia : analyse structurale et fonctionnelle de la famille multigénique des épiplasmines

Cortex in most ciliate protozoan contains a membrane skeleton mainly composed of epiplasm, a layer closely apposed to the inner alveolar membrane. In Paramecium, this layer is segmented into independent scales centered on each ciliary apparatus; the epiplasm is composed by a multigenic family of protein called epiplasmins. We performed a structural analysis of this multigenic family. Phylogenic analysis supports a clustering of epiplasmins in 5 groups, each of them subdivided in 2 sub-groups a and b. Using HCA method, we show that these proteins are modular, and that they present various arrangements of their structural domains. Epiplasmins can be regrouped into three classes symmetrical, asymmetrical, and atypical. Analysis of the 5'UTR sequences shows that putative expression regulative elements are present in most of the members of this multigenic family. Comparison of Paramecium epiplasmins with their orthologs in Tetrahymena shows a structural relationship between groups 1, 2, 3, and 5 and EpiT1, 2, 3, and 5, respectively, suggesting that both epiplasms evolved from a common ancestor. We present a functional analysis of epiplasmins, using RNA interference and GFP-labeled epiplasmins. Decreasing the expression of symmetrical and asymmetrical epiplasmins induces a common cellular response: change in rounded pear-shaped cells and cytokinesis blockage leading to a 'Boomerang' cell shape, later followed by plasmodial forms. Analysis of cortex by fluorescence microscopy shows that the alteration of cortical units using various RNAi conditions depends on the epiplasmin structural type. Expression of GFP-epiplasmins shows that these proteins are differentially localized around the basal body, defining a territory which conforms to a centrifugal organization model. Epiplasmins are thus defined as kinetosomal, peri-kinetosomal, core, and peripheral. We discuss this model in relation to the phenotypes we obtained from functional analysis. This model provides a way to integrate the different levels of relationship between the basal body, its territory, and the epiplasm in its entirety.Le cortex de la plupart des protistes ciliés contient un squelette membranaire dont le principal élément est l'épiplasme, une structure apposée à la membrane alvéolaire interne. Chez la paramécie, l'épiplasme se présente sous forme d'écailles indépendantes disposées autour de chaque appareil ciliaire ; il est composé d'une famille multigénique de protéines appelées épiplasmines. Nous avons réalisé une étude structurale de cette famille multigénique. L'analyse phylogénétique a permis de confirmer l'existence de 5 groupes d'épiplasmines divisé chacun en deux sous-groupes a et b. L'utilisation de la méthodologie HCA nous a permis de montrer que ces protéines sont modulaires et présentent un arrangement de leurs domaines structuraux. Elles peuvent ainsi être regroupées en trois classes symétriques, asymétriques et atypiques. L'analyse des régions 5'UTR des membres de cette famille multigénique montre la présence d'éléments putatifs de régulation d'expression. La comparaison des épiplasmines de la paramécie avec leurs orthologues de Tetrahymena montre une relation structurale entre les groupes 1,2,3 et 5 et les EpiT 1,2,3, et 5 respectivement suggérant l'existence d'un ancêtre commun pour l'épiplasme de Paramecium et Tetrahymena. Nous avons réalisé l'analyse fonctionnelle des épiplasmines à partir d'approche par ARN interférence et par localisation couplée à la GFP. La perturbation de l'expression des épiplasmines symétriques et asymétriques, aboutit à une réponse cellulaire commune qui se traduit par un changement de la forme cellulaire, un blocage de la cytocinèse et enfin l'apparition de formes plasmodiales. L'analyse du cortex par microscopie à fluorescence montre une altération des unités corticales qui est fonction des types structuraux des épiplasmines. Les épiplasmines se localisent de manière différentielle autour du corps basal définissant un territoire dont le modèle d'organisation est centrifuge. On définit alors des épiplasmines cinétomosales, péricinétomosales, core et enfin périphériques. Ce modèle est discuté en relation avec les phénotypes obtenus par l'analyse fonctionnelle. Il permet d'intégrer les différents niveaux de relation entre le corps basal, son territoire et l'ensemble de l'épiplasme