Thèse soutenue

Comprendre l'implication de familles d'effecteurs du champignon phytopathogène Leptosphaeria maculans dans l'infection du colza

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Auteur / Autrice : Nacera Talbi
Direction : Isabelle Fudal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences agronomiques
Date : Soutenance le 28/06/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie Gestion des Risques en agriculture (Palaiseau ; 2007-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Jacqui Shykoff
Examinateurs / Examinatrices : Thomas Kroj, Elodie Gaulin, Bruno Favery
Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Kroj, Elodie Gaulin

Résumé

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Les organismes phytopathogènes sécrètent au moment de l'infection un ensemble de molécules collectivement regroupées sous le terme d'effecteurs, éléments clés de la pathogénie qui modulent l'immunité de l'hôte et facilitent l'infection. Un effecteur peut être reconnu par une protéine de résistance végétale, qu'on qualifiera alors de protéine d'avirulence (AVR). Les effecteurs fongiques ont généralement été décrits comme présentant peu ou pas d'homologies dans les bases de données. Cependant, ces dernières années, des familles d'effecteurs conservées entres les espèces fongiques ont pu être identifiées. C'est notamment le cas de Leptosphaeria maculans, l'ascomycète hémibiotrophe responsable de la nécrose du collet du colza, chez qui plusieurs protéines AVR appartiennent à des familles d'effecteurs. Ainsi, AvrLm10A et AvrLm10B, deux protéines AVR toutes deux nécessaires pour induire une reconnaissance par la protéine de résistance Rlm10, présentent quatre couples de paralogues chez L. maculans, ainsi que plusieurs homologues chez d'autres champignons phytopathogènes. De même, AvrLm3 et AvrLm5-9, présentent des homologies de séquence entre elles et ont également des homologues chez plusieurs champignons phytopathogènes. Sur ces bases, l'objectif de ma thèse était de caractériser fonctionnellement ces deux familles d'effecteurs. AvrLm10A et AvrLm10B sont des gènes voisins organisés en orientation inverse. Les quatre paralogues du couple identifiés chez L. maculans sont retrouvés dans différents environnements génomiques mais partagent tous cette même organisation ainsi qu'une coexpression des deux gènes formant chaque couple. AvrLm10A présente des homologues chez 30 champignons phytopathogènes de la famille des Dothidomycètes et des Sordariomycètes qui sont associés à au moins huit familles d'effecteurs putatifs distinctes, ce qui suggère une capacité d'AvrLm10A et de ses homologues à coopérer avec plusieurs familles d'effecteurs. Un des homologues d'AvrLm10A est l'effecteur SIX5 de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici qui interagit physiquement avec l'effecteur Avr2 qu'il transporte de cellule a cellule via les plasmodesmes afin de promouvoir la virulence. Nous avons mené des analyses fonctionnelles sur trois des couples de la famille AvrLm10 (AvrLm10A/AvrLm10B, Lmb_jn3_08094/ Lmb_jn3_08095 et Lmb_jn3_09745/Lmb_jn3_09746), révélant une forte analogie structurale entre AvrLm10A et ses homologues ainsi que SIX5. Lmb_jn3_09745 et Lmb_jn3_09746, tout comme AvrLm10A et AvrLm10B, ont la capacité d'interagir physiquement. AvrLm10A et ses homologues sont également capables de transporter de cellule à cellule, non seulement leur protéine partenaire (à l'exception de Lmb_jn3_08094), mais également Avr2. AvrLm10A et Lmb_jn3_09745 pourraient intervenir lors de l'infection sur cotylédons en limitant le développement des macules. Enfin, Lmb_jn3_08095 serait capable d'inhiber fortement la PTI. AvrLm3 et AvrLm5-9 sont des gènes AVR très conservés dans les populations de L. maculans. Des homologues de ces gène ont été identifiés chez d'autres champignons, dont un gène AVR de Fulvia fulvum ECP11-1 et des effecteurs de F. oxysporum et Zymoseptoria ardabiliae. J'ai montré qu'Ecp11-1 et un effecteur de F. oxysporum f.sp. narcissi étaient reconnus par Rlm3 et que cette reconnaissance était masquée par la présence du gène AVR AvrLm4-7. J'ai également identifié des acides aminés nécessaires à la reconnaissance d'AvrLm3 et d'Ecp11-1 par Rlm3. Mes travaux ont permis de mettre en évidence la conservation protéique ou structurale de famille d'effecteurs pouvant potentiellement cibler les mêmes protéines végétales ou processus cellulaire, ou être reconnues par un même gène de résistance. Il s'agit d'une première étape vers le développement de résistances à large spectre permettant une reconnaissance multi-effecteurs et / ou multi-pathogènes, ou de diminuer la sensibilité du colza à l'infection.