Aspects innovants du quorum quenching dans la rhizosphère

Novel aspects of quorum quenching in the rhizosphere : a tool to develop biocontrol strategies against plant pathogens

• Auteur / Autrice : Kashif Riaz
• Direction : Yves Dessaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Ecologie microbienne
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quorum sensing

Mots clés libres

Phytopathogènes

Métagénomique

Résumé

La régulation Quorum-sensing (QS) couple l'expression génique chez les bactéries, à la densité cellulaire par l'intermédiaire des molécules signal, dont les plus courantes sont les N-acyl homosérine lactones (NAHLs). L'analyse d'un métagénome bactérien de sol a permis l'identification d'un clone et d'un gène, qlcA codant une enzyme de 24kD de type NAHL lactonase à large spectre, définissant une nouvelle classe de ces lactonases. L'analyse bioinformatique du clone révèle l'existence de 20 orfs. Un cluster d'organisation inconnue chez les bactéries, composé de 9 orfs (argFJADBCRGH), est impliqué dans la synthèse de l'arginine. Neuf des protéines putatives codées par les 20 orfs sont orthologues à des protéines d'Acidobactéries (communes dans les sols, pour la plupart non cultivables) suggérant une telle origine pour le clone. Une souche sauvage de Pectobacterium carotovorum exprimant qlcA ne peut plus infecter les tubercules de pomme de terre, démontrant l'intérêt de l'approche métagénomique pour identifier des gènes d'intérêt agronomique. Les bactéries issues d'environnements naturels capables de dégrader l'ester méthylique du 3-hydroxy palmitate (3-OH PAME), le signal QS de Ralstonia solanacearum, ont été identifiées par enrichissement sur des analogues du 3-OH PAME. Co-inoculées aux végétaux avec R. Solanacearum, certaines de ces souches ralentissent la progression de la maladie et diminuent sa gravité. Les souches les plus efficaces appartiennent aux genres et espèces Acinetobacter sp. , Chryseobacterium daejeonense, Pseudomonas sp. , et Delftia spp. Ces travaux valident l'intérêt agronomique de stratégie d'interférence avec le QS, pour des signaux autres que les NAHLs.

Quorum sensing (QS) is a signal mediated cell-cell communication system that couples gene expression to bacterial cell density. Mostly, in Proteobacteria, signals are N-acyl-homoserine lactones (NAHLs). The natural or engineered attenuation of expression of QS dependent functions like virulence is called Quorum quenching (QQ). Ln this study, analyses of soil bacteria metagenome led to the identification of qlcA gene in a clone named p2H8. This gene encodes an enzyme of 24kD that defines a novel cluster among NAHL lactonases. Ln silico studies of 32kb insert in p2H8 revealed 20 orfs in both orientations. It showed an unusual and unique cluster of 9 orfs (argFJADBCRGH) involved in arginine synthesis. Phylogeneticaly, 9 putative proteins encoded by these orfs, originate from the members of Acidobacteria clad that gathers soil-borne, mostly yet uncultivable bacteria. Heterologous expression of qlcA in wild type Pectobacterium carotovorum strains attenuates their ability to infect potato tubers, showing the potential of the metagenomics to identify genes of agronomic interest. Ln addition, bacteria isolated from natural environments, were identified for their ability to degrade 3-hydroxypalmitic acid methyl ester (3-OH PAME), the Ralstonia solanacearum QS signal, by enrichment techniques using 3-OH PAME analogues and evaluated to quench the pathogenicity (wilts) of R. Solanacearum on tomato plants. The four most efficient strains that reduce disease aggressiveness belong to genera and species Acinetobacter sp. , Chryseobacterium daejeonense, Pseudomonas sp. , and Delftia spp, validating the application of QQ techniques to a pathosystem involving molecules other than NAHLs.