Identification et caractérisation des acteurs protéiques de la membrane plasmique impliqués dans la perception des rhamnolipides chez Arabidopsis thaliana

Identification and characterization of plasma membrane proteins involved in the perception of rhamnolipids in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Romain Schellenberger
• Direction : Fabienne Baillieul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 22/03/2019
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Résistance Induite et Bioprotection des Plantes sites (Reims, Marne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabienne Baillieul, Françoise Simon-Plas, Benoît Poinssot, Marc Ongena, Stéphan Dorey, Jérôme Crouzet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Françoise Simon-Plas, Benoît Poinssot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux maladies

Plantes -- Membranes

Écomorphose

Brassicacées

Mots clés libres

Immunité innée

MAMPs

Brassicacées

Protéines membranaires

Rhamnolipides

Mamp

Brassicas

Rhamnolipids

Plasma membrane proteins

Innate immunity

Résumé

Dans leur environnement, les plantes sont la cible de nombreux organismes pathogènes. Afin de se défendre, elles possèdent un système immunitaire innée basé sur la perception d’éliciteurs par les cellules végétales. A un premier niveau, les éliciteurs généraux, issus notamment de microorganismes, sont perçus au niveau membranaire et activent la réponse immune innée des plantes. À ce jour, peu d’éliciteurs lipidiques et glycolipidiques d’origine microbienne ont été caractérisés. Au laboratoire, nous avons mis en évidence qu’un sécrétome enrichit en rhamnolipides, des glycolipides provenant de Pseudomonas aeruginosa, stimule la défense et augmente la résistance d’Arabidopsis thaliana contre différents agents pathogènes. Les recherches réalisées dans le cadre de cette thèse ont permis de mettre en évidence que ce sécrétome est composé de différentes molécules comprenant notamment des rhamnolipides et leurs précurseurs, les HAA (3-(3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acid). Nous avons montré que les HAA activent une réponse immune innée chez Arabidopsis thaliana. La perception des HAA implique le récepteur kinase S-lectine LORE. Les rhamnolipides, quant à eux, induisent une réponse immune atypiques via un mécanisme LORE-indépendant. Des molécules amphiphiles, proches structurellement des rhamnolipides naturels, comprenant des rhamnolipides de synthèse, des sophorolipides et des lipopeptides, induisent des mécanismes de signalisation et de défense similaires aux rhamnolipides et leurs perceptions ne nécessitent pas le récepteur LORE. Pour conclure, nos résultats montrent que les rhamnolipides et leurs précurseurs stimulent une réponse immune chez la plante et que leur perception membranaire implique deux mécanismes indépendants, dont l’un nécessite la présence d’un récepteur protéique.

In their environment, plants are targeted by a wide range of pathogens. To defend themselves, they have developed an immune system based on the perception of elicitors by plant cells. General elicitors, derived from microorganisms, are perceived at the plasma membrane level and activate the plant immune response. To date, few lipidic and glycolipidic elicitors have been characterized. In the laboratory, we have shown that a secretome enriched with rhamnolipids, a glycolipid produced by Pseudomonas aeruginosa, stimulates Arabidopsis thaliana immunity and triggers resistance against various pathogens. In the present work, we show that this secretome is composed of different molecules including rhamnolipids and their HAA (3-(3-hydroxyalkanoyloxy) alkanoic acid) precursors. We demonstrate that HAA stimulate Arabidopsis thaliana immune responses through the bulk-type lectin receptor kinase LORE. Rhamnolipids trigger a LORE-independent immune response characterized by a non-canonical defense signature through an unknown mechanism. Finally, others amphiphilic molecules, structurally close to rhamnolipids, comprising synthetic rhamnolipids, sophorolipids and lipopeptides, induce similar response to rhamnolipids and their sensing by plant cells does not require LORE. To conclude, our results show that rhamnolipids and their precursors stimulate plant immune responses, and that their perception involves two independent mechanisms, one of which requiring a protein receptor.