Plasma membrane dynamics during tobacco defense reaction
Rôle de la dynamique de la membrane plasmique dans la mise en place des réactions de défense chez le tabac
Résumé
The binding of cryptogein, a plant defense elicitor secreted by an oomycete, to an unknown receptor triggers well-known biochemical events of early signal transduction at the plasma membrane of tobacco cells. One of these early events is the transient production of Reactive Oxygen Species (ROS) by an NADPH oxidase, NtrbohD. We were thus interested to analyze the dynamic of the plasma membrane during these early stages. We determined that internalization of the endocytotic marker FM4-64 is stimulated a few minutes after addition of cryptogein to tobacco BY-2 cells. This stimulation is specific to the signal transduction pathway elicited by cryptogein since a lipid transfer protein, which binds to the same receptor as cryptogein but without triggering signaling, does not increase endocytosis. To define the nature of the stimulated endocytosis, we quantified clathrin-coated pits (CCPs) formation on the plasma membrane of BY-2 cells. A transitory stimulation of this morphological event occurs within the first 15 min of cryptogein treatment. The kinetics of this transient increase in CCPs at the plasma membrane coincides with that of ROS production occurring after elicitation. Moreover, in BY-2 cells expressing NtrbohD antisense cDNA, which are unable to produce ROS when treated with cryptogein, the CCP stimulation is inhibited. These results indicate that the endocytic process, a new-described early event induced by cryptogein in tobacco is due, at least partly, to clathrin-mediated endocytosis and is correlated to ROS production by the NADPH oxidase, NtrbohD.
Chez le tabac, la fixation de la cryptogéine, un éliciteur protéique sécrété par un oomycète, sur un récepteur non identifié de la membrane plasmique des cellules déclenche une cascade d'événements de signalisation, notamment la production transitoire de Formes Actives de l'Oxygène (FAO) par une NADPH oxydase, NtrbohD. L'interaction de cet éliciteur avec la membrane plasmique ainsi que les phénomènes très précoces qui y sont liés correspondent à des étapes clés du processus de défense chez le tabac. Nous nous sommes donc intéressés à caractériser la dynamique de la membrane plasmique au cours de ces phases précoces. Nous avons ainsi démontré, par microscopie confocale à balayage laser, que les cellules de tabac BY-2 soumises à la cryptogéine ont une endocytose accrue. Cette stimulation est spécifique du signal de transduction car elle n'est pas déclenchée par une protéine de transfert lipidique, antagoniste de la cryptogéine pour la liaison au récepteur mais qui n'induit pas de signalisation identique à celle induite par la cryptogéine. La nature de l'endocytose a été révélée par microscopie électronique à transmission : une formation de novo transitoire d'invaginations de la membrane plasmique tapissées de clathrine (clathrin-coated pits ou CCPs) a été mise en évidence dans les 15 premières minutes en réponse à l'éliciteur. La cinétique d'augmentation des CCPs coïncide avec celle de la production de FAO après élicitation. De plus, dans des cellules BY-2 exprimant le gène codant NtrbohD en orientation antisens, et ne produisant plus de FAO après élicitation, cette stimulation des CCPs ne se produit pas. Ces résultats indiquent que l'endocytose, en partie clathrine dépendante, est un nouvel événement précoce déclenché par la cryptogéine en lien avec la production de FAO par la NADPH oxydase, NtrbohD.