Mécanismes moléculaires impliqués dans la modulation de la production de trichothécènes de type B par Fusarium graminearum en réponse au stress oxydant

Molecular mechanisms involved in the modulation of type B trichothecene biosynthesis by Fusarium graminearum in response to oxidative stress

• Auteur / Autrice : Mathilde Montibus
• Direction : Florence Forget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 29/11/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MYCSA - INRA UPR 1264 - Mycologie et Sécurité des Aliments
• Jury : Président / Présidente : Michel Hernould
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Revers, Muriel Viaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Massimo Reverberi, Philippe Silar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Trichothécènes

Céréales -- Maladies

Stress oxydatif

Fusarium

Mots clés libres

Fusarium graminearum

Stress oxydant

Fgap1

Gènes Tri

Fusarium graminearum

Oxidative stress

Fgap1

Tri genes

Résumé

Fusarium graminearum est un champignon phytopathogène responsable de la fusariose de l’épi, maladie affectant les céréales telles que le blé ou le maïs. Le champignon peut également produire des métabolites secondaires toxiques ou mycotoxines, tels que les trichothécènes de type B qui sont stables d’un point de vue chimique et thermique. Ces mycotoxines peuvent contaminer les grains avant récolte. Aucun procédé à l’heure actuelle ne permet de les éliminer ou de limiter leur toxicité. Un moyen de lutte efficace est donc de limiter la biosynthèse de ces toxines. Cette voie implique les gènes Tri qui sont regroupés dans un cluster dont la régulation est complexe. Lors de l’infection de la plante hôte, le champignon se retrouve potentiellement en contact avec des molécules pro ou antioxydantes intervenant dans les mécanismes de défense de la plante. In vitro, ces molécules prooxydantesactivent la production de trichothécènes via la surexpression des gènes Tri alors que les composés antioxydants la répriment, via la répression des gènes Tri.Le facteur de transcription Fgap1, homologue au facteur Yap1 de levure impliqué dans la réponse austress oxydant, a été identifié chez F. graminearum et son rôle potentiel dans la régulation de labiosynthèse des trichothecenes a été étudié. Des souches recombinantes ont été construites et ontpermis de montrer l’implication de ce facteur non seulement dans l’activation de l’expression des gènes de détoxification, mais aussi dans la modulation de la production de trichothécènes en réponseau stress oxydant. Ce facteur n’intervient cependant pas dans la réponse aux composés antioxydants.Une analyse RNA-seq a été entreprise pour identifier plus globalement les réseaux de régulation impliqués en réponse aux variations redox.

Fusarium graminearum is a pathogenic fungus responsible for “Fusarium Head Blight”, a diseaseaffecting cereals, including wheat or maize. The fungus can produce toxic secondary metabolitesbelonging to the type B trichothecene family. These metabolites are heat and chemically stablemolecules. These toxins can be found in grains before harvest and no available decontaminationprocess can eliminate or detoxify trichothecenes. The best way to restrict their occurrence is to limittheir biosynthesis. The Tri genes involved in the biosynthetic pathway are clustered and theirregulation is complex. During plant/pathogen interaction, the fungus must cope with pro orantioxidants, involved in plant defense mechanisms. In vitro, prooxidant molecules stimulatetrichothecenes biosynthesis via Tri genes overexpression, whereas antioxidants compounds repress Trigenes expression and toxin accumulation.The transcription factor Fgap1, homologous to Yap1 in yeast and involved in response to oxidativestress, was identified in F. graminearum and its potential role in the regulation of trichothecenesbiosynthesis was investigated. Using recombinant strains, we demonstrated that, in response tooxidative stress, Fgap1 is not only involved in expression of detoxifying activities, but also in themodulation of trichothecene accumulation. Nonetheless, Fgap1 is not involved in response toantioxidant compounds. RNA-seq analysis has been initiated to identify regulatory network involvedin response to redox variations.