Identification à l'échelle génomique des effecteurs dépendant du système de sécrétion de type III de la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum

Genomewide identification of type III secretion system effectors from the bacterial plant pathogen Ralstonia solanacearum

• Auteur / Autrice : Sébastien Cunnac
• Direction : Stéphane Génin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biosciences végétales
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ralstonia solanacearum

Virulence (microbiologie)

Nicotiana

Plantes -- Régulation génétique

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Ralstonia solanacearum GMI1000

Arabidopsis thaliana

Nicotiana spp

Gènes hrp

HrpB

Pouvoir pathogène

Boite hrpII

Régulation génique

Gène d'avirulence

Effecteur de type III.

Ralstonia solanacearum GMI1000

Arabidopsis thaliana

Nicotiana spp

Hrp genes

HrpB, pathogenicity

HrpII box

Gene regulation

Avirulence gene

Type III effector

Résumé

La bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum est l'agent causal du flétrissement bactérien des solanées. Les gènes hrp codent pour un appareil de sécrétion de protéines, dit de type III, qui permet l'injection d'effecteurs du pouvoir pathogène à l'intérieur des cellules végétales hôtes. Le gène régulateur hrpB contrôle l'expression des composants de la machinerie Hrp et des substrats qui l'empruntent. La caractérisation du mécanisme d'action de HrpB a permis de définir un motif cis-opérateur conservé, la boite hrpII, indispensable à l'activité des promoteurs du régulon. Une liste de 114 gènes candidats a été constituée suite à la recherche de ce motif sur la séquence du génome de R. Solanacearum GMI1000. Dans un deuxième temps, l'analyse fonctionnelle des candidats identifiés par les approches in silico a été entreprise : 48 de ces gènes font partie du régulon hrpB. Neuf brg (gènes hrpB-régulés) sont homologues à des effecteurs de type III précédemment décrits chez d'autres bactéries phytopathogènes. Les 31 brg restants codent pour des protéines originales qui arborent un signal d'injection potentiel. La translocation hrp-dépendante de cinq protéines candidates dans des cellules végétales a été confirmée. L'étude du pouvoir pathogène des mutants d'insertion générés vis-à-vis de deux espèces hôtes indique que l'interaction n'est modifiée que pour un petit nombre d'entre eux. Finalement, nous avons caractérisé le gène avrA, qui conditionne l'aptitude de la bactérie à déclencher une réponse hypersensible sur différentes espèces de Nicotiana. L'ensemble de ces travaux suggère que le génome de R. Solanacearum héberge un répertoire d'effecteurs de type III considérable (50 à 70). La compréhension de leur contribution respective au pouvoir pathogène de R. Solanaceraum nécessitera l'élucidation de leur activité moléculaire sur le métabolisme de la cellule végétale.

Ralstonia solanacearum is the causal agent of bacterial wilt disease. Hrp genes encode a type III protein secretion apparatus that allows virulence effectors injection into the host plant cell. The regulatory gene hrpB controls expression of the structural components of the secretion machinery as well as its substrates. Characterization of the mode of action of HrpB allowed the definition of the hrpII box, a conserved cis-operator motif required for activity of the promoters belonging to this regulon. A search for this motif on R. Solanacearum GMI1000 genome sequence produced a list of 114 candidate genes. The next step involved the functional analysis of a group of these candidate genes : 48 of them were shown to belong to the hrpB regulon. Nine brg (hrpB-regulated genes) are homologous to known type III effectors from other plant pathogenic bacteria. The remaining 31 brg encode unknown or hypothetical proteins harbouring a putative type III-translocation signal. Hrp-dependent translocation into plant cells was confirmed for five candidate proteins. Only a few of the insertion mutants generated displayed an altered virulence when tested onto two host species. Finally, we identified and characterized the avrA gene which is necessary for elicitation of the hypersensitive response on some Nicotiana species. Altogether, these data suggest that R. Solanacearum genome contains a large type III effector repertory (50 to 70). Understanding their relative contribution to R. Solanacearum pathogenicity will await future elucidation of their molecular activity on the plant cell metabolism.