Phototropines: Module Croissance et Développement des Plantes 2023-2024 PDF

Département de Biologie Filière SVI_S5 - Module Croissance et Développement des Plantes LA PHOTOMORPHOGÉNÈSE Les Phototropines Année 2023-2024 PLAN DU COURS: I. INTRODUCTION II. LES PHOTORECEPTEURS III. ACTION DE LA LUMIERE SUR LA GERMINATI...

Département de Biologie Filière SVI_S5 - Module Croissance et Développement des Plantes LA PHOTOMORPHOGÉNÈSE Les Phototropines Année 2023-2024 PLAN DU COURS: I. INTRODUCTION II. LES PHOTORECEPTEURS III. ACTION DE LA LUMIERE SUR LA GERMINATION DES GRAINES IV. ACTION DE LA LUMIERE SUR LA FLORAISON V. ROLE DE LA LUMIERE DANS LES MOUVEMENTS DES PLANTES 2 PLAN DU COURS: II. LES PHOTORECEPTEURS 1. Les phytochromes 2. Les phototropines 1. Structure des phototropines 2. Fonctionnement 3. Répartition 4. Rôles des phototropines 3. Les cryptochromes 3 II. LES PHOTORECEPTEURS 2. Les Phototropines q La phototropine est un photorécepteur végétal intervenant dans les phénomènes de croissance et de développement. q C’est un photorécepteur de la lumière bleue (400-500 nm). q Il peut également absorber les longueur d’ondes plus basses (320-400 nm). q Il est de ce fait modulé par la lumière UV-A 4 II. LES PHOTORECEPTEURS 1. Structure des Phototropines q La phototropine est une flavoprotéine composée d’un chromophore et d’une apoprotéine. q Le chromophore est une flavine: la FMN (Flavin mononucléotide) appelée également riboflavin-5′-phosphate. Flavin mononucleotide (FMN) II. LES PHOTORECEPTEURS 1. Structure des Phototropines q L’apoprotéine de la phototropine est composée de 2 régions: § Une région N-terminal à activité photoréceptrice § Une région C-terminal à activité kinase 6 II. LES PHOTORECEPTEURS 1. Structure des Phototropines § La partie N-terminal de la phototropine contient 2 domaines LOV (Light-Oxygen- Voltage), LOV1 et LOV2 dont chacun est lié au chromophore flavin monophosphate (FMN). § Le domaine kinase de la partie C-terminal a spécifiquement une activité serine/thréonine kinase. Région N-terminal à activité photoréceptrice Région C-terminal à activité kinase II. LES PHOTORECEPTEURS II.2.2 Fonctionnement Etat Inactif A l’obscurité q Les molécules (chromophore) de FMN ne sont pas liées de manière covalente aux domaines LOV. q Le domaine LOV2 ’’emprisonne’’ et inhibe (ou bloque) l’activité du domaine kinase 8 II. LES PHOTORECEPTEURS II.2.2 Fonctionnement Après absorption de la lumière bleue : Lumière bleue Ø La molécule FMN se lie de manière covalente au domaine Liaisons LOV. covalentes Ø Il en résulte un changement conformationnel de la protéine et une activation des domaines LOV. Ø Il en résulte un déploiement (ou détachement) de l’hélice Ja qui bloquait le domaine kinase (le domaine kinase libéré). Ø Ceci induit l’activation du domaine kinase Détachement de l’hélice du Ø Ce déploiement (détachement) permet l’autophosphorylation domaine kinase du domaine kinase au niveau de multiples résidus sérine. Ø Il y a alors activation de la phototropine et déclenchement du processus de signalisation (réactions en cascade). Etat Actif 9 II. LES PHOTORECEPTEURS II.2.2 Fonctionnement Obscurité A l’obscurité q La protéine phosphatase PP2A intervient dans la déphosphorylation et l’inactivation de la phototropine Obscurité : Déphosphorylation & Inactivation de la phototropine 10 II. LES PHOTORECEPTEURS II.2.2 Fonctionnement de la Phytotropine: récapitulatif Lumière Bleue Obscurité Protéine Kinase Phosphatase Lumière bleue Obscurité Protéine kinase Phosphatase Phosphorylation Déphosphorylation Activation Désactivation 11 II. LES PHOTORECEPTEURS 3. Répartition des Phototropines q Les phototropines sont présentes dans la plupart des plantes allant des algues aux angiospermes. q Chez les plantes terrestres, on les trouve principalement au niveau des feuilles. q Chez Arabidopsis, 2 types de phototropines ont été identifiées: PHOT1 et PHOT2. 12 II. LES PHOTORECEPTEURS 4. Rôles des Phototropines q Les phototropines PHOT1 et PHOT2 ont des fonctions communes et d’autres spécifiques : § Les deux phototropines ont pour rôle d’augmenter l’efficacité de la photosynthèse et stimulent la croissance de la plante sous la lumière bleue. § La PHOT1 est plus sensible aux basses intensités lumineuses bleues. § La PHOT2 est plus sensible aux intensités lumineuses élevées bleues. II. LES PHOTORECEPTEURS 4. Rôles des Phototropines qLes phototropines sont à l'origine de : § L'orientation de la plante vers la lumière (Phototropisme), § L'adaptation à la quantité de lumière reçue, en induisant le mouvement des chloroplastes dans la cellule, qui s'étalent pour capter une faible lumière ou s'empilent pour éviter la lumière en excès, § L'ouverture des stomates. 14  Mouvement des chloroplastes dans la cellule PHOT1 & PHOT2 PHOT2 PHOT2 Pour capter le plus de lumière Eviter la lumière Phototropisme Ouverture des stomates PLAN DU COURS: II. LES PHOTORECEPTEURS 1. Les phytochromes 2. Les phototropines 3. Les cryptochromes 17