Plasmodesme, Communication cellulaire, Dynamique moléculaire, Mctp, Nanopore, Modélisation moléculaire, Simulation, Martini, Prédiction de structure 3D, Interaction protéine-membrane

Dans les plantes, la communication intercellulaire se fait principalement par le biais des plasmodesmes. Ces pores membranaires traversent la paroi cellulaire et créent une continuité symplastique entre les cellules. Les plasmodesmes jouent un rôle crucial dans la coordination des processus de développement et des mécanismes de défense contre les pathogènes. Les plasmodesmes possèdent une organisation membranaire unique : ils sont traversés par un "tube" de réticulum endoplasmique (RE), en contact étroit avec la membrane plasmique (MP), délimitant ainsi les pores. Les deux membranes ne sont séparées que de quelques nanomètres (environ 10 nm) et sont connectées par des "ponts" cellulaires. La famille des protéines, multiples domaines C2 et région transmembranaire (MCTP), régulateurs clés de la signalisation intercellulaire chez les plantes, agit comme des protéines d'attache entre le RE et la MP, spécifiquement au niveau des plasmodesmes. Cependant, le mécanisme d'interaction avec les membranes au sein des plasmodesmes reste inconnu. De plus, la structure tridimensionnelle des protéines MCTP est encore peu étudiée. Ainsi, nous avons d'abord généré des modèles structurels de MCTP chez Arabidopsis thaliana en utilisant différentes méthodes de prédiction basées sur l'apprentissage profond, avec une approche par consensus, afin de créer divers points de départ pour des simulations de dynamique moléculaire (DM) gros grains (CG) utilisant le champ de force MARTINI3. Le mouvement des régions transmembranaires au sein de la bicouche lipidique, mimant le réticulum endoplasmique, a été caractérisé par des simulations de DM. Nous avons ensuite étudié les interactions entre les domaines C2 et une membrane mimant la composition de la membrane plasmique. À partir de nos simulations, nous avons extrait des conformations représentatives et identifié des interactions importantes avec les lipides PI4P chargés négativement. Enfin, nous avons identifié et caractérisé des poches de fixation du calcium dans les protéines MCTP grâce à des simulations de DM tout-atome. Grâce à cette approche combinant prédictions par apprentissage profond, simulations de dynamique moléculaire, et les validations expérimentales fournies par nos collaborateurs, nous apportons de nouvelles connaissances sur l'organisation structurelle de MCTP4 et ses interactions moléculaires aux plasmodesmes. Pour la première fois, nous présentons des prédictions structurelles tridimensionnelles des protéines MCTP générées par des outils d'apprentissage profond, révélant différents états conformationnels et assemblages oligomériques. La combinaison des prédictions par apprentissage profond et des simulations moléculaires nous a permis de caractériser le rôle du PI4P et du calcium dans la modulation de l'association membranaire des MCTP, faisant ainsi progresser notre compréhension de la régulation de l'architecture des plasmodesmes.