Chez la levure et les mammifères le complexe rétromère est impliqué dans différentes étapes de trafic intracellulaire qui modulent divers processus cellulaires et développementaux. Chez les mammifères, le rétromère se compose des protéines Vacuolar Protein Sorting (VPS) 35, VPS26, VPS29 et d’un dimere de Sorting Nexins (SNX). Les composants du rétromère sont conservés chez les plantes et sont localisés dans le même endosome de tri. Dans ce travail, nous avons étudié le mécanisme d’assemblage et de recrutement du complexe à la membrane et analysé le rôle du rétromère dans le développement d’Arabidopsis. Nos resultsts montrent que chez les plantes, contrairement aux mammifères, VPS35 recrute le sous-complexe VPS à la membrane, indépendamment des SNXs. Ceci nous a permis de proposer un modèle d’assemblage du rétromère très original. L’analyse de mutants perte de fonction pour le rétromère révèle que VPS26, VPS29 et VPS35 n’ont pas de fonctions indépendantes, mais agissent ensemble dans la régulation de processus développementaux. De plus, par un crible double hybride chez la levure, nous avons isolé un interacteur de VPS35 : Ethylene Insensitive 2 (EIN2). EIN2 est une protéine localisée au Réticulum Endoplasmique et impliquée dans la voie de signalisation d’une hormone végétale : l’éthylène. Nous montrons que des mutants perte de fonction pour le rétromère présentent des défauts dans la réponse à l’éthylène, indiquant un rôle du rétromère dans la perception de cette hormone par les plantes. Ces résultats, combinés avec nos données antérieures montrant que le rétromère est impliqué dans la voie de signalisation de l’auxine, révèlent un lien entre signalisation de l’auxine et de l’éthylènevia le complexe rétromère. / In yeast and mammals, the retromer complex mediates various steps of intracellular trafficking and regulates a variety of cellular and developmental processes. In mammals, it is composed of Vacuolar Protein Sorting (VPS) 35, VPS26, VPS29 and a dimer of Sorting Nexins (SNX). Retromer components are conserved in plants and we showed that they colocalize to the same sorting endosome. In this work, we have investigated the mechanism of assembly and recruitment of the retromer to the endosomal membrane and studied its function in Arabidopsis development. We report that, unlike animals, plant VPS35 recruits the other VPS retromer components to the membrane of endosomes, independently of SNXs. This data allowed us to propose an original model of assembly of the plant retromer complex. By analyzing a series of retromer loss-of-function mutants, we show that VPS26, VPS29 and VPS35 always act together in modulating developmental processes. To identify retromer partners, we carried out a Yeast-2-Hybrid (Y2H) screen using VPS35 as a bait. We found that VPS35 can bind, among other proteins, Ethylene Insensitive 2 (EIN2). EIN2 is an Endoplasmic Reticulum-located protein involved in the signaling pathway of a plant hormone: ethylene. We demonstrate that retromer mutants are affected in ethylene signaling, which indicates that the retromer complex participates in a proper perception of ethylene by plants. Combined with our previous data in which we showed that the retromer is involved in the auxin signalling pathway, our present work reveals a link between auxin and ethylene signaling through the retromer complex.

Toxoplasma gondii, comme Plasmodium falciparum appartiennent au phylum des Apicomplexes. Ce groupe de parasites ont comme dénominateurs communs, trois organites apicaux : rhoptries, micronèmes et granules denses contenant des facteurs indispensables pour la reconnaissance, l’entrée et la survie du parasite au sein de la cellule hôte. Le récepteur transmembranaire de type 1 appelé TgSORTLR ("Toxoplasma gondii Sortilin-Like Receptor") est nécessaire à la biogenèse des organelles de sécrétion rhoptrie et micronème (Sloves et al., 2012). Le domaine C-terminale de la TgSORTLR, lie TgVps26 et TgVps35 deux protéines appartement au complexe Rétromère essentiel au recyclage protéique chez les mammifères et S. cerevisiae. Nous avons construit le premier interactome du CRC de T. gondii et des autres Apicomplexes. Contrairement aux mammifères, le Rétromère de T. gondii est composé du CRC (Complexe de Reconnaissance du Cargo) TgVps35-TgVps26-TgVsp29 et l’absence du dimère de Sorting Nexin (SNX). Nous avons identifié plusieurs protéines connues de l’ELC (Endosomal-like compartment) ainsi que des protéines parasitaires spécifiques. La déplétion conditionnelle de TgVps35 démontre que le complexe Rétromère n’est pas seulement crucial pour la biogenèse des rhoptries, micronèmes et granules denses, mais aussi pour l’architecture et l’intégrité du parasite. Nous avons montré que le recyclage de la TgSORTLR entre l’ELC et le TGN (Tans-Golgi-Network) est essentiel au trafic des protéines de sécrétion rhoptries et micronèmes. Par ailleurs nous avons décrit deux nouvelles protéines hypothétiques TgHP12 et TgHP03 pouvant être impliquées respectivement dans le trafic vers l’ELC et vers la membrane plasmique. Afin nous avons identifié et caractérisé une protéine chimérique TgHP25 avec les domaines BAR et SBF2, pouvant être impliquée dans la biogenèse de l’organite rhoptrie. En somme notre travail souligne l’importance du recyclage protéique et l’implication de protéines spécifiques dans la maturation des organites et l’intégrité du parasite. / Toxoplasma gondii, like Plasmodium falciparum are belong to the Apicomplexan phylum. This group of parasites have as a common denominator, three apical organelles: rhoptries, micronemes and dense granules containing the essential factors for recognition, entry and survival into the host cell. The Toxoplasma gondii Sortilin-Like Receptor (TgSORTLR), is essential for the biogenesis of apical secretory organelles rhoptries and micronemes (Sloves et al., 2012). The C-terminal tail of TgSORTLR specifically binds to TgVps26 and TgVps35 proteins, two components of a pentameric complex called retromer (RC), and known to play an essential role in retrograde transport in yeast and mammals. We now report the first retromer-trafficking interactome in T. gondii and other apicomplexan parasites. In contrast to yeast and mammals, T. gondii RC harbors a singular architecture typified by a Vps35-Vps26-Vps29 trimer complex and the absence of the dimer of sorting nexins. Rather, we identified several known endosomal-like compartment (ELC) proteins and unrelated parasite-specific proteins. The conditional ablation of TgVps35 demonstrates that the Retromer complex is not only crucial for the biogenesis of rhoptries, micronemes and dense granules but also for maintaining a proper parasite architecture and integrity. We showed that the recycling of TgSORTLR between ELC and Trans-Golgi Network (TGN), is essential for proper protein trafficking to secretory organelles rhoptries and micronemes. Furthermore, we will describe two novel parasite-specific proteins TgHP12 and TgHP03, whose functions are likely related to ELC and plasma membrane. So we identified and characterized a chimeric protein TgHP25 with the BAR and SBF2 domains, may be involved in the biogenesis of the organelle rhoptrie. In short our work emphasizes the importance of protein recycling and involvement of specific proteins in the maturation of organelles and integrity of the parasite.

Le rétromère est un complexe multiprotéique qui régule le trafic intracellulaire et qui est conservé chez les eucaryotes. Chez la levure et les animaux, le complexe rétromère est impliqué dans le recyclage des régulateurs de la polarité cellulaire. Chez Arabidopsis thaliana, les travaux de notre équipe ont démontré que ce complexe est requis pour la localisation polaire des transporteurs d’auxine de la famille PIN. Au cours de mon travail de thèse, j’ai approfondi la caractérisation de la fonction du composant AtVPS29 du rétromère et démontré son rôle dans la régulation de la croissance cellulaire polarisée et dans la polarité planaire chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Les mutants perte de fonction vps29 présentent des défauts de croissance polaire des tubes polliniques et des poils absorbants, et également des défauts de morphogenèse des cellules épidermiques des cotylédons. Les petites GTPases ROP (Rho-Of-Plant) sont les régulateurs majeurs de la polarité cellulaire chez les plantes. ROP1 est requis pour la croissance du tube pollinique, et ROP2 pour la morphogenèse des poils absorbants et des cellules épidermiques des cotylédons. Le travail décrit ici est destiné à comprendre les liens fonctionnels et moléculaires entre AtVPS29 et les protéines ROP. Mes résultats suggèrent que l’activité de ROP2 est dépendante de VPS29. J’ai également établi que VPS29 était nécessaire pour assurer la localisation subcellulaire de ROP1 et de ROP2. Chez les mutants vps29, l’analyse de la voie de signalisation ROP2 suggère que l’activité de ROP2 est fortement dérégulée. Ainsi, nos données montrent que le complexe rétromère de plante régule le trafic membranaire des protéines ROP, assurant la localisation de leur activité dans les bons territoires cellulaires, et in fine, la croissance polaire des cellules. Ces données suggèrent que le complexe rétromère de plante pourrait réguler la formation et/ou le maintien de la polarité chez différents types de cellules végétales. Ils soulignent également l’importance du trafic endocytique dans la régulation de la polarité cellulaire chez les plantes. / The retromer complex is a coat pentameric complex, strongly conserved among eukaryotes and involved in intracellular trafficking. In yeast and animals, the retromer complex participates in the polar targeting of regulators of cell polarity. Our group has previously shown that the retromer is required for the polar localization of auxin carrier proteins of the PIN-FORMED (PIN) family in Arabidopsis thaliana. Here, I demonstrate that the plant retromer component AtVPS29 regulates cell polarity, with a specific focus on polar cell growth and planar cell polarity in the model plant A. thaliana. Null vps29 mutants display defects in both pollen tube and root hair tip growth, as well as in the diffuse polar growth of epidermal pavement cells. Rho-of-plant (ROP) small GTPases are master regulators of cell polarity in plants. ROP1 is required for pollen tube growth, while ROP2 coordinates root hair and pavement cell morphogenesis. The aim of my work was focused on the functional and the molecular links between the AtVPS29 and ROP proteins. My results indicate that ROP2 signaling activity is VPS29-dependent in root hairs and in pavement cells. They also suggest that VPS29 is required for the proper localization of ROP1 and ROP2. The analysis of ROP2 signaling pathway in the vps29 mutant, suggest that ROP2 activity is completely deregulated in the absence of VPS29. Altogether, my data indicate that the plant retromer mediates ROP membrane trafficking to allow the proper localization of its activity, a prerequisite for cell polar growth. These findings suggest that the plant retromer might regulate maintenance and/or establishment of cell polarity in various cell types and further emphasize the importance of endocytic recycling in the regulation of polarity in plants.