Caractérisation des petits ARN régulateurs impliqués dans la formation des cellules géantes induites par les nématodes phytoparasites du genre Meloidogyne

Characterization of small regulatory RNA involved in the development of giant cells induced by plant parasitic nematodes of the genus Meloidogyne

• Auteur / Autrice : Clémence Medina
• Direction : Bruno Favery, Stéphanie Jaubert-Possamai
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 03/07/2017
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Institut Sophia Agrobiotech [Sophia Antipolis]
• Jury : Président / Présidente : Paola Furla
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Favery, Stéphanie Jaubert-Possamai, Paola Furla, Andreas Niebel, Marie-Noëlle Rosso, Sébastien Cunnac, Christine Lelandais-Brière
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andreas Niebel, Marie-Noëlle Rosso

Mots clés

Mots clés contrôlés

Meloidogyne

Arabidopsis thaliana

Petits ARN

Mots clés libres

Cellules géantes

Petits ARN

A. thaliana

Nématodes à galles

Giants cells

Small RNAs

A. thaliana

Root-knot nematodes

Résumé

Les nématodes à galles du genre Meloidogyne sont des parasites obligatoires des plantes capables d’infecter un large panel de plantes d’intérêt agronomique. Ces parasites ont la capacité d’induire la différenciation de cinq à sept cellules racinaires en cellules géantes, hypertrophiées, métaboliquement actives et multinucléées. Ces cellules géantes constituent le site nourricier indispensable au nématode, et sur lequel il va s’alimenter jusqu’à sa reproduction. Le développement de ces cellules entraine une déformation racinaire appelée « galle » qui va perturber l’absorption de nutriments de la plante et l’affaiblir. Des études transcriptomiques ont montré qu’une vaste reprogrammation transcriptionnelle a lieu lors de la formation de la galle. Cette thèse vise à caractériser le rôle des petits ARN, des ARN non codants, au cours de la formation des galles induites par M. incognita. Les petits ARN non codants sont des régulateurs clés de l’expression génique et comprennent deux grandes familles : les microARN (miARN) et les petits ARN interférents (siARN). Pour cela, les petits ARN de racines de la plante modèle Arabidopsis thaliana saines et infectées par le nématode à galle M. incognita ont été caractérisés par séquençage haut débit à 7 et 14 jours après infection, deux stades importants du développement des cellules géantes. Cette étude a permis d’identifier 24 miARN d’Arabidopsis différentiellement exprimés dans les galles en comparaison aux racines non infectées. L’analyse fonctionnelle de ces miARN a permis de valider le profil d’expression dans les galles de cinq miARN et de démontrer le rôle de miR159 dans la réponse de la plante à M. incognita. De plus, une approche pangénomique a été réalisée afin d’identifier les gènes susceptibles d’être régulés par les siARN lors de l’interaction. En conclusion, ce travail a contribué à démontrer d’une part l’implication des miARN dans l’interaction plante - nématode à galles et a permis l’identification des gènes potentiellement régulés par les siARN lors de l’interaction et impliqués dans la formation des cellules géantes induites par les nématodes à galles.

Root-Knot-Nematodes are obligate plant parasites able to infect a large panel of cultivated plants. These parasites have the ability to induce redifferentiation of five to seven root cells into specialized giant cells, hypertrophied, multinucleated and metabolically overactive. These giant cells form the feeding site upon which nematodes feed continuously until reproduction. Giant cells development leads to a root deformation, named gall, which disturbs plant nutrients absorption causing its weakening. Transcriptomic studies showed that a huge transcriptional reprogramming occurs during gall development. This project aims to characterize the role of small RNAs, non-coding RNAs, during gall development induced by M. incognita. Small non-coding RNAs are key regulators of gene expression and include two major families: microRNAs (miRNAs) and small interfering RNAs (siRNAs). Thus, small RNAs from roots of the model plant Arabidopsis thaliana healthy or infected by M. incognita were characterized by Next Generation Sequencing at 7 and 14 days after infection, two important stages of gall development. This study led to the identification of 24 plant microRNAs differentially expressed in galls compared to uninfected roots. Functional analysis of these miRNAs validated the expression pattern in galls of five miRNAs and demonstrated the role of miR159 in the plant response to M. incognita. In addition, a genome-wide approach was used to identify genes that could be regulated by siRNAs during the interaction. In conclusion, this work contributed todemonstrate, on one hand, the involvement of microRNAs in the plant - RKN interaction and allowed the identification of genes potentially regulated by small interfering and involved in the formation of giant cells induced by root-knot nematodes.