Rôle du système de sécrétion de type III SPI-1 et des mégaenzymes NRPS dans le cycle de vie de Xanthomonas albilineans, lagent causal de l'échaudure des feuilles de la canne à sucre

Role of the SPI-1 type III secretion system and of the NRPS megaenzymes in the life cycle of Xanthomonas albilineans, the causal agent of sugarcane leaf scald

• Auteur / Autrice : Mélanie Marguerettaz
• Direction : Monique Royer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 07/12/2010
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie et Génétique des interactions Plantes-parasites pour la Protection Intégrée/UMR BGPI Montpellier (Montpellier ; 1999-2020)
• Jury : Président / Présidente : Alain Givaudan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Monique Royer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie-Agnès Jacques, Guy Condemine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Canne à sucre -- Maladies

Xanthomonas

Mots clés libres

Xanthomonas albilineans

Nrps

Système Sécrétion Type III SPI-1

Xanthomonas albilineans

Nrps

Type III SSystème Sécrétionecretion System SPI-1

Résumé

Xanthomonas albilineans est l'agent causal de l'échaudure des feuilles de la canne à sucre. Peu d'éléments sont connus sur les bases moléculaires de l'invasion du xylème de la canne à sucre par cette bactérie. Nous manquons également d'informations sur l'écologie de X. albilineans qui, dans certaines zones de culture et dans des conditions climatiques particulières, est capable d'infecter la canne à sucre par voie aérienne. La découverte récente dans le génome de X. albilineans de clusters de gènes spécifiques à cette espèce ouvre de nouvelles perspectives. Bien qu'aucune association de X. albilineans avec un hôte animal n'ait été décrite à ce jour, cette bactérie possède un système de sécrétion de type III SPI-1 (Salmonella Pathogenicity Island-1). Nous avons montré que ce système n'est pas indispensable à la multiplication de X. albilineans in planta. Des analyses de phylogénie, de recombinaison et de sélection de ce système au sein de souches représentatives de la diversité de X. albilineans permettent de proposer de nouvelles hypothèses sur l'écologie de cette bactérie. X. albilineans possède aussi plusieurs clusters de gènes NRPS (NonRibosomal Peptide Synthetase), dont l'un est impliqué dans la biosynthèse de l'albicidine, une phytotoxine responsable de l'apparition de symptômes foliaires. Des analyses in silico ont permis de montrer que les autres clusters de gènes NRPS de X. albilineans sont impliqués dans la biosynthèse et la sécrétion de nouvelles petites molécules. Le rôle de ces molécules reste inconnu mais, d'après l'analyse fonctionnelle des NRPS de X. albilineans, au moins une de ces molécules influence la multiplication de la bactérie in planta.

Xanthomonas albilineans is a systemic, xylem-invading pathogen that causes leaf scald disease of sugarcane. Very little is currently known about the molecular bases of the invasion of the sugarcane xylem by this bacterium. Information is also lacking on the ecology of X. albilineans which is able, in certain geographical locations and under certain climate conditions, to infect sugarcane after aerial transmission. The recent discovery in the genome of X. albilineans of gene clusters specific to this species offers new research perspectives. X. albilineans, which is not known to be animal-associated, possesses a type III secretion system (T3SS) belonging to the SPI-1 (Salmonella Pathogenicity Island-1) injectisome family. Functional analyses confirmed that this system is not required by X. albilineans to spread within xylem vessels and to cause disease symptoms. Based on phylogenetic, recombination and selection analyses of T3SS SPI-1 sequences from strains spanning the genetic diversity of X. albilineans, new hypotheses were proposed regarding the ecology of this bacterium. X. albilineans possesses also several NRPS (NonRibosomal Peptide Synthetase) gene clusters, including a gene cluster which was previously shown to be involved in the biosynthesis of albicidin, a phytotoxin causing foliar symptoms. In silico analyses indicated that other NRPS gene clusters of X. albilineans are involved in biosynthesis and secretion of new small molecules with unknown function. However, functional analyses of NRPSs showed that at least one these new small molecules influence the spreading of X. albilineans in planta.