Les cellules eucaryotes contiennent de nombreux compartiments et cette compartimentation participe activement au contrôle des processus biologiques. L'un des compartiments essentiels de la cellule végétale est le chloroplaste, siège, entre autres fonctions, de la photosynthèse. Pour réaliser cette compartimentation, la cellule a mis en place des mécanismes précis qui permettent d’adresser spécifiquement une protéine codée par un gène nucléaire dans un compartiment cellulaire ciblé. Il arrive pourtant que la fonction catalysée par une protéine soit requise dans plusieurs compartiments cellulaires. Dans ce cas, la cellule produit généralement des isoformes de cette protéine, isoformes qui peuvent être adressées à des compartiments cellulaires distincts. Un nouveau mécanisme vient d’être mis à jour, qui permet à une protéine unique d’être adressée à plusieurs compartiments.

Dans les cellules de plantes, il est admis que la régulation de l’adressage des protéines au chloroplaste est essentielle au contrôle des grandes fonctions de cet organite (photosynthèse, synthèse de vitamines, de sucres, de lipides, d’acides aminés…). Lorsque les conditions environnementales fluctuent (lumière, température, hygrométrie…), les cellules végétales adaptent la composition protéique du chloroplaste afin d’optimiser son fonctionnement. Des chercheurs de notre institut ont montré que la dynamique du contenu protéique du chloroplaste ne résulte pas seulement de variations en abondance de chaque protéine plastidiale, mais aussi du contrôle de la localisation de certaines protéines au sein de la cellule. Certaines protéines du chloroplaste peuvent en effet être piégées dans un autre compartiment cellulaire (le cytosol) par le biais d’une interaction avec une protéine partenaire (une calmoduline). L’abondance de la calmoduline régule, de ce fait, la capacité des protéines plastidiales concernées à rejoindre, ou pas, le chloroplaste.

Cette étude apporte un nouvel éclairage sur le contrôle de la biogenèse du chloroplaste, et ouvre de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes qui régulent son fonctionnement. Plus généralement, ces travaux posent la question de l’utilisation, par la cellule végétale, de ce processus pour contrôler la composition d’autres compartiments cellulaires, voire de la présence de ce mécanisme chez d’autres règnes pour orchestrer l'adressage protéique à d'autres compartiments cellulaires puisque les calmodulines sont des protéines conservées chez tous les eucaryotes.


Localisation différentielle de la même protéine chloroplastique selon sa capacité à lier son partenaire cytosolique (calmoduline). Rouge : autofluorescence de la chlorophylle présente dans les chloroplastes. Vert : fluorescence de la GFP (Green Fluorescence Protein) fusionnée à la protéine plastidiale analysée. À gauche, la protéine est localisée dans le cytosol où elle fluoresce en vert. Les chloroplastes apparaissent en rouge. À droite, la fluorescence orange indique que la protéine est adressée dans le chloroplaste où le mélange des fluorescences rouge de la chlorophylle et verte de la protéine se confondent.