Résumé
Les aquaporines sont des canaux facilitant le passage de l'eau au travers des membranes biologiques. Chez les plantes, elles contribuent de façon majeure au transport de l'eau dans tous les organes. Le maintien de l'équilibre hydrique de la plante entière dépend ainsi, en grande partie, de la régulation des AQP. Chez Arabidopsis, nous nous sommes intéressés au contrôle de la dynamique et de la localisation sub-cellulaires des PIP (Plasma membrane Intrinsic Protein). Ce contrôle semble être un mécanisme original de modulation de la fonction de nutrition hydrique des organes, et en particulier de la racine. La première partie nous a permis de mettre en évidence une relation entre l'effet du traitement salin sur l'inhibition du transport d'eau dans la racine et l'internalisation des PIP de la membrane plasmique (MP) vers des endosomes. En effet, dans ses étapes précoces, le traitement salin provoque une endocytose accrue des membranes lipidiques qui s'accompagne de celle des PIP. Cette découverte a été rendue possible grâce à l'utilisation de la technique de Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) qui nous a permis de discriminer entre des fusions PIP-GFP présentes dans la MP de celles présentes dans les compartiments endosomiaux, malgré leur très grande proximité. Précisément, nous avons, dans un premier temps, confirmé que les aquaporines cyclent de manière constitutive via une voie d'endocytose dépendante de l'adaptateur AP-2 et de la clathrine et via une voie d'exocytose dépendante de GNOM. Dans les étapes précoces du traitement salin, le pool d'endosomes et peut-être le cyclage entre ce pool et la MP sont augmentés selon une voie indépendante d'AP-2, mais par contre dépendante d'une Phosphatidyl-inositol-3 kinase. Ces données nous suggèrent l'existence de deux populations d'endosomes cyclant avec des dynamiques différentes pourrait, en partie, expliquer l'inhibition du transport d'eau de la racine observée en traitement salin, mais nous proposons également un mécanisme concomitant d'inhibition de l'activité intrinsèque des PIP. Par des approches de mutagenèse dirigées et de fusions à la GFP, la seconde partie de ce travail a permis de mettre en évidence un motif di-acide DXE (Asp4Val5Glu6) impliqué dans l'export hors du RE et situé sur l'extrémité N-terminale de PIP2;1. La mutation de l'un et/ou l'autre de ses résidus acides conduit à une rétention de la PIP2;1 dans le RE. Nous avons également étudié le rôle sur l'export hors du RE de modification post-traductionelles (MPT) originales que sont la di- et la mono-méthylation portées, respectivement, par les résidus Lys3 et Glu6. La Lys3 et la di-méthylation qu'elle porte ne sont pas impliquées dans l'export hors du RE de PIP2;1 et la question du rôle de la méthylation du Glu6 reste en suspens. Nous avons également mis en évidence des interactions entre sites où des mutations d'un résidu conduisent à des changements de nature des MPT des résidus à proximité. Enfin, la sur-expression d'une PIP2;1-GFP mutée sur le motif di-acide et retenue dans le RE, perturbe l'adressage à la MP des PIP2 et des PIP1 endogènes. Ce résultat suggère des interactions entre ces deux sous-groupes dans leur adressage à la MP. Nos études montrent qu'il existe de nombreux moyens de réguler la localisation et la dynamique sub-cellulaires des PIP, dans une cellule végétale. Il nous semble la mise en place de différentes voies d'endocytoses en réponse à des stimuli de l'environnement est un mécanisme de régulation des aquaporines crucial à explorer.