Caractérisation fonctionnelle d'effecteurs du nématode phytoparasite Meloidogyne incognita participant au succès de l'infection et à la suppression des défenses de l'hôte

Functional characterization of nematode effectors targeted to different plant cell compartments for root infection and basal defense suppression

• Auteur / Autrice : Maëlle Jaouannet
• Direction : Marie-Noëlle Rosso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Moyens de défense

Relations plante-parasite

Meloidogyne

Résumé

Les nématodes à galle, Meloidogyne sp. , phytoparasites biotrophes obligatoires, ont la particularité de maintenir une interaction compatible avec leur hôte durant plusieurs semaines et d’induire la différentiation de cellules parenchymateuses en cellules nourricières leur permettant d’assurer croissance et reproduction. L’interaction plante-Meloidogyne incognita, dont le génome a été récemment séquencé, est un modèle particulièrement intéressant pour comprendre le succès du parasitisme. Les effecteurs du parasitisme, molécules injectées dans le tissu végétal par le stylet du nématode participent au succès du parasitisme. J’ai identifié trois nouveaux effecteurs de M. Incognita spécifiquement exprimés dans les phases précoces de l’interaction. Parmi eux, deux sont des gènes pionniers sans homologue dans les bases de données publiques et un code une métallopeptidase putative. J’ai observé que les deux gènes pionniers, nommés EFF14 et EFF25, étaient adressés dans des compartiments cellulaires différents, respectivement le noyau et le cytoplasme, après expression hétérologue en cellule végétale. L’analyse fonctionnelle d’EFF14 et de la calréticuline Mi-CRT protéine sécrétée dans l’apoplasme du site nourricier, a montré que ces deux effecteurs sont capables de réprimer les défenses basales de la plante. Mon hypothèse est que Mi-CRT agit sur les signaux calciques tandis que EFF14 agit dans le noyau des cellules végétales pour réprimer les défenses de la plante. Il apparaît donc que le nématode sécrète une panoplie d’effecteurs ayant des cibles différentes et agissant dans des compartiments subcellulaires différents pour maintenir son interaction avec la plante.

Root-knot nematodes (RKN), Meloidogyne sp. , are obligate biotrophic parasites that maintain a compatible interaction with their host during the 5-8 weeks and induce the differentiation of parenchyma root cells into hypertrophied and polynucleated feeding cells that provide the nematode with the nutrients necessary for development and reproduction. The interaction plant-Meloidogyne incognita, whose genome was recently sequenced, provides a fascinating model for studying fundamental aspects of parasitism success. The nematode effectors produced in the esophageal glands and secreted via the stylet in the plant tissues play a major role in this interaction. I identified in M. Incognita three new effectors specifically expressed during the early steps of the interaction. Among them, two are encoded by pioneer genes with no homolog in databanks and one is a putative metallopeptidase. The two pioneer effectors EFF14 and EFF25 localized respectively in the nucleus and the cytoplasm of tobacco cells after heterologous expression. The calreticulin Mi-CRT, an effector previously identified in the group, is secreted in the apoplasm of giant cells. In this work, the functional analysis of EFF14 and Mi-CRT showed that the two effectors are able to suppress plant basal defenses. The current hypothesis is that Mi-CRT is modulating calcium signaling in the apoplasm whereas EFF14 is active in the nucleus for plant defense suppression. This work provides the first demonstration that a nematode effector is targeted to the nucleus of infected cells and the first functional characterization of plant defense suppression by nematode effectors. This work shows that a panel of effectors active in different compartments of plant cells contributes to the success of infection.