Résistance induite chez arabidopsis thaliana : la résistance à Fusariumoxysporum et la potentialisation des réponses de défense par le Phosphite

Induced resistance in Arabidopsis thaliana : resistance to Fusarium oxysporum and priming of defence responses by phosphite

• Auteur / Autrice : Kamal Massoud
• Direction : Patrick Saindrenan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 17/06/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Végétal (1992-2015 ; Orsay, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie des Plantes (Orsay, Essonne ; 1994-2014)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Langin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Saindrenan, Thierry Langin, Brigitte Mauch-Mani, Claude Alabouvette, Marc-Henri Lebrun
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brigitte Mauch-Mani, Claude Alabouvette

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fusarioses

Plantes -- Métabolites

Résistance aux maladies

Arabidopsis

Mots clés libres

Arabidopsis thaliana

Fusarium oxysporum

Hyaloperonospora arabidopsidis

Phosphite

Résistances basale et non-hôte

Potentialisation

Défenses racinaires

Métabolites secondaires

Arabidopsis thaliana

Fusarium oxysporum

Hyaloperonospora arabidopsidis

Phosphite

Basal and non-host resistance

Priming

Root defences

Secondary metabolites

Résumé

: Les plantes ont développé au cours de leur évolution un système d’immunité innée constitué de barrières préformées et de réponses de défense induites contre les agents pathogènes. Ce travail s’inscrit dans l’étude des résistances induites chez Arabidopsis thaliana soit naturellement contre les agents pathogènes racinaires Fusarium oxysporum spp. (Fo), ou après application de phosphite (Phi), contre le parasite foliaire Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa). Dans la première partie du travail, les rôles des métabolites secondaires (MS) et des formes réactives de l’oxygène (ROS) dans les résistances racinaires basale et non-hôte, respectivement aux formes spéciales conglutinans (Foco) et melonis (Fom) de Fo, ont été analysés. Nous avons démontré la participation de la camalexine, une phytoalexine indolique, dans la résistance basale d’Arabidopsis à Foco. En revanche, la scopolétine, une phytoalexine phénolique, et les ROS jouent des rôles essentiels dans la résistance non-hôte à Fom. Ces données soulignent le rôle clé des MS et des ROS dans les résistances hôte et non-hôte d’Arabidopsis. Dans une deuxième partie de ce travail, le mode d’action du Phi, un oxyanion de l’acide phosphoreux (H3PO3) protégeant Arabidopsis contre l’isolat Noco2 de Hpa, a été étudié. L’effet de faibles doses de Phi est aboli chez des mutants d’Arabidopsis affectés dans la voie de transduction du signal acide salicylique (SA) indiquant que l’induction de résistance à Hpa est médiée par des mécanismes dépendants du SA. Le Phi potentialise les réponses de défense contre Hpa Noco2 via EDS1-PAD4, deux composants essentiels de la résistance basale, NPR1 et la protéine de défense PR1. L’expression de la MAP kinase MPK4, un régulateur négatif de la résistance à Hpa, est diminuée par le Phi, lors de l’inoculation par Hpa Noco2. Nos résultats démontrent que la potentialisation des réponses de défense par le Phi est associée à la régulation négative de MPK4.

Plants have developed during their evolution an innate immunity system consisting of preformed barriers and induced defence responses against pathogens. This work studies resistances in Arabidopsis thaliana induced either naturally against the root pathogen Fusarium oxysporum spp. (Fo), or after application of phosphite (Phi) against the leaf pathogen Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa). In a first part, roles of secondary metabolites (SM) and reactive oxygen species (ROS) in basal and non-host resistances of roots to the special forms conglutinans (Foco) and melonis (Fom) of Fo, respectively, were analyzed. We demonstrated the involvement of the indolic phytoalexin camalexin, in basal resistance of Arabidopsis to Foco. In contrast, the phenolic phytoalexin, scopoletin, and ROS play essential roles in non-host resistance to Fom. These data underscore the key role of MS and ROS in basal and non-host resistances of Arabidopsis. In a second part, the mode of action of Phi, an oxyanion of phosphorous acid (H3PO3) protecting Arabidopsis against the Hpa isolate Noco2 was studied. Effect of low doses of Phi is abolished in Arabidopsis mutants affected in salicylic acid (SA) signalling, indicating that induced resistance to Hpa is mediated by SA-dependent mechanisms. Phi primes defence responses against Hpa Noco2 via EDS1-PAD4, two essential components of basal resistance, as well as NPR1 and PR1. Expression of the MAP kinase MPK4, a negative regulator of resistance to Hpa, is decreased by Phi after inoculation with Hpa Noco2. Our results demonstrate that priming of defence responses by Phi is associated with down-regulation of MPK4.