Caractérisation de l'étape de pénétration des tissus végétaux via le développement de l'appressorium chez Colletotrichum lindemuthianum, champignon phytopathogène responsable de l'anthracnose du haricot

Characterisation of plant tissue penetration via appressorium development in Colletotrichum lindemuthianum, the fungal causal agent of the anthracnose of common bean

• Auteur / Autrice : Claire Veneault-Fourrey
• Direction : Thierry Langin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Phaseolus vulgaris

Résumé

Colletotrichum lindemuthianum est un champignon phytopathogène, responsable de l'anthracnose du haricot commun, Phaseolus vulgaris, et qui différencie une structure spécialisée pour pénétrer les tissus végétaux : l'appressorium. L'analyse morphologique, biochimique, biophysique et microscopique de trois mutants de pénétration de C. Lindemuthianum, a permis de montrer que la mise en place de l'appressorium chez ce champignon se décompose en trois étapes fonctionnelles: la différenciation, la maturation et l'acquisition de la fonctionnalité. De façon surprenante, l'analyse des réponses de défense élicitées chez le haricot par ces trois mutants montre que la maturation de l'appressorium, mais pas sa fonctionnalité, est nécessaire et suffisante pour provoquer la production d'ions superoxides, l'expression de gènes de défense (PAL3, CHS et PvPR2) et la sécrétion dans l'apoplasme de protéines PR. En revanche, la fonctionnalité de l'appressorium (e. G. La pénétration perse du tissu végétal) est nécessaire pour l'obtention d'une réaction hypersensible dans an moins trois relations gène à gène indépendantes. Deux approches de type ''transcriptome'' (hybridation de filtres moyenne densité a l'aide de sondes différentielles, hybridation soustractive) ont été conduites afin d'identifier des gènes potentiellement impliqués dans la mise en place de l'appressorium, et des gènes potentiellement sous le contrôle de la voie de signalisation à laquelle appartient la Serine/Threonine kinase CLK1, impliquée dans l'acquisition de la fonctionnalité de l'appressorium. Nos résultats suggèrent que la mise en place de l'appressorium chez C. Lindemuthianum nécessite la régulation i) du métabolisme des réserves carbonées, ii) de la synthèse des acides amines, iii) de l'endocytose, et iv) du contrôle du cycle cellulaire. Par ailleurs, la voie de signalisation incluant la kinase CLK1 serait impliquée dans i) le choix de la voie de dégradation des protéines (autophagie versus proteasome), ii) la régulation de l'activité mitochondriale, et iii) la réorganisation du cytosquelette via l'actine. Enfin, une approche gène candidat orthologue a été menée sur le gène MgPLS1 de Magnaporthe grisea, champignon phytopathogène qui produit un appressorium, qui code pour une tetraspanine putative impliquée dans la fonctionnalité de I'appressorium. Clpls1, le gène orthologue de C. Lindemuthianum est un homologue fonctionnel de MgPLS1 chez M. Grisea,; est également nécessaire à la fonctionnalité de l'appressorium chez C. Lindemuthianum, et plus précisément an niveau de la formation du pore appressorial.

The fungus Colletotrichum lindemuthianum is the causal agent of anthracnose on common bean, Phaseolus vulgaris, that differentiates an appressorium, a specialised structure for penetration of plant tissue. Morphological, biochemical, biophysical and microscopical examination of three C. Lindemuthianum penetration mutants allowed to demonstrate that appressorium development by this fungus can be divided in three functional substeps: differentiation; maturation and functionality. Surprisingly, analyses of plant defence responses showed that appressorium maturation but not functionality is necessary for superoxyde ions production, defence genes induction (PAL3, CHS and PvPR2), and accumulation of PR-proteins in the apoplasm. However, appressorium functionality (e. G. Genuine penetration within plant tissue) is compulsory for hypersensitive response within at least three independent gene-for-gene relationships. Two transcriptomic-based approaches (hybridisation of macroarrays with differential probes and subtractive hybridisation) have been performed in order to identify genes potentially involved in the appressorium setup and genes putatively under the control of the signal transduction pathway CLK1, a Ser/Thr kinase involved in appressorium functionality, is part of. Results Suggest that appressorium setup in C. Lindemuthianum requires regulation of i) metabolism of carbon sources, ii) synthesis of aminoacids, iii) endocytosis, and iv) control of cell cycle. Besides, the signal transduction pathway including CLK1 appears to be involved in i) balance between two protein degradation pathways (autophagy versus proteasome), ii) the regulation of mitochondrial activity, and iii) cytoskeleton reorganisation via actin. A candidate othologue gene approach was done with PLS1, a tetraspanin-encoding gene from the appressorium-producing plant pathogen Magnaporthe grisea where it is involved in appressorium functionality. Clpls1, the orthologue in C. Lindemuthianum, is a functional homologue of PLS1 in M. Grisea; it is also involved in appressorium functionality in C. Lindemuthianum where it is compulsory for the appressorial pore development.