Etude et caractérisation des VvLYKs : des récepteurs de l’immunité de la vigne reconnaissant différents types de chitooligosaccharides.

Study and characterization of VvLYKs: grapevine immune receptors recognizing different chitooligosaccharides.

• Auteur / Autrice : Thibault Roudaire
• Direction : Benoît Poinssot, Marie-Claire Heloir
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Leborgne-castel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Poinssot, David Lecourieux, Benoit Lefebvre, Sylvain La camera, Marie-Claire HéLOIR
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Lecourieux, Benoit Lefebvre

Mots clés

Mots clés libres

LysM-RLK (LysM-PRR)

Chitosan

Résistance induite

CRISPR-Cas9

Facteurs Myc (LCO. CO4)

Vitis vinifera

LysM-RLK (LysM-PRR)

Chitosan

Induced resistance

CRISPR-Cas9

Myc factors (LCO. CO4)

Vitis vinifera

Résumé

La mise en place de réactions de défense pour protéger les plantes contre les agents pathogènes nécessite d'abord la reconnaissance de motifs d'invasion (IPs), détectés par les récepteurs PRRs (Pattern Recognition Receptors) liés à la membrane plasmique. Ces motifs moléculaires, également appelés éliciteurs, sont utilisés dans plusieurs produits de biocontrôle développés pour réduire l'utilisation de pesticides chimiques en agriculture. La chitine, composant majeur des parois cellulaires des champignons, ainsi que son dérivé désacétylé, le chitosan, sont des chitooligosaccharides (COS) éliciteurs que l'on retrouve dans certains de ces produits. Les mécanismes permettant leur perception est encore mal connu chez la vigne, freinant ainsi le développement de ces produits de bio-protection. Chez Vitis vinifera, il a pour l'instant été démontré que la perception de COS reposait sur deux PRRs à domaines LysM (LysM-PRR), VvLYK1-1 et VvLYK1-2. Par une approche de complémentation fonctionnelle de mutants d'Arabidopsis thaliana insensibles aux COS, nous avons révélé l'implication de deux nouveaux récepteurs: VvLYK4-2, permettant de restaurer à la fois les réponses aux oligomères de chitine et de chitosan, et VvLYK5-1, qui est apparu plus spécifique de la chitine. Par la méthode du FRET-FLIM, nous avons pu démontrer qu’il existait in vivo une interaction entre VvLYK5-1 et VvLYK1-1 pour permettre la perception des oligomères de chitine grâce à la formation de ce récepteur hétérodimèrique. Une édition génomique du gène VvLYK4-2 par la méthode CRISPR-Cas9 a également été réalisée en utilisant des cellules embryogènes de Chardonnay. Une fois les plantules multipliées, ces dernières devraient nous permettre de confirmer l'importance de VvLYK4-2 pour la perception du chitosan chez la vigne. Enfin, une analyse phylogénétique complète des 20 LysM-PRRs de vigne a été réalisée afin d'identifier des candidats pour la perception de facteurs Myc (lipochitooligosaccharides (LCOs) et CO-courts), des signaux moléculaires associés aux champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA) dont certains peuvent inhiber la mise en place des réactions immunitaires chez la vigne. Pris ensemble, ces résultats nous permettent de mieux décrypter les mécanismes de perception des COS chez la vigne et améliorent notre compréhension des mécanismes moléculaires existant entre immunité et symbiose.

The establishment of defense reactions to protect plants against pathogens first requires the recognition of invasion patterns (IPs) detected by plasma membrane-bound pattern recognition receptors (PRRs). These molecular patterns, also termed elicitors, are used in several biocontrol products developed to reduce the use of chemical pesticides in agriculture. Chitin, a major component of fungal cell walls, and its deacetylated derivative, chitosan, are eliciting chitooligosaccharides (COS) contained in some of these products. In Vitis vinifera, the mechanisms allowing their perception are still poorly understood, thus hampering the development of these bio-protection products. In grapevine, it has so far been demonstrated that the COS perception was based on two PRRs with LysM domains (LysM-PRR), VvLYK1-1 and VvLYK1-2. By functional complementation of Arabidopsis thaliana mutants insensitive to COS, we revealed the involvement of two new receptors: VvLYK4-2, allowing to restore both responses to chitin and chitosan oligomers, and VvLYK5-1, which appeared to be more specific for chitin. By the FRET-FLIM method, we demonstrated an in vivo interaction between VvLYK5-1 and VvLYK1-1 for the perception of chitin oligomers via the formation of this heterodimeric receptor. Genomic editing of the VvLYK4-2 gene by the CRISPR-Cas9 method was also performed using embryogenic Chardonnay cells. Once the plantlets will be propagated, they should allow us to confirm the importance of VvLYK4-2 for the perception of chitosan in grapevine. Finally, a complete phylogenetic analysis of the 20 grapevine LysM-PRRs was achieved to identify candidates for the perception of Myc factors (lipochitooligosaccharides (LCOs) and short-COs), molecular signals associated with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) which some of them can inhibit the setup of the grapevine immune responses. Taken together, these results enable deciphering the mechanisms of COS perception in grapevine and improve our knowledge of the molecular mechanisms existing between immunity and symbiosis.