Thèse soutenue

Contrôle chromatinien et transcriptionnel de l'expression des gènes codant des effecteurs chez Leptosphaeria maculans, champignon pathogène du colza

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Auteur / Autrice : Colin Clairet
Direction : Isabelle Fudal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie
Date : Soutenance le 25/11/2019
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie Gestion des Risques en agriculture (Palaiseau ; 2007-....)
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Fabienne Malagnac
Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Fudal, Fabienne Malagnac, Claire Veneault-Fourrey, Philippe Silar, Jessica Soyer, Nicolas Nègre
Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Veneault-Fourrey, Philippe Silar

Résumé

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Leptosphaeria maculans est un champignon pathogène, responsable de la nécrose du collet du colza (Brassica napus). L. maculans présente un cycle de vie complexe où se succèdent des phases biotrophes et nécrotrophes. De plus il possède un génome bipartite alternant régions riches en gènes (isochores GC) et régions riches en élément transposable et en gènes codant des effecteurs exprimés pendant les étapes précoces de l’infection (isochores AT). Très peu de connaissances sont disponibles concernant la façon dont l’expression des effecteurs est contrôlée. Une précédente étude avait établi que l’expression d’au moins deux gènes codant des effecteurs étaient sous contrôle d’une modification chromatinienne via la mise en place de la marque répressive H3K9me3 par l’histone méthyltransférase KMT1, in vitro. Au cours de l’infection, ce contrôle serait levé permettant l’action de facteurs de transcription (FTs) spécifiques.L’objectif de ma thèse était d’étudier l’influence d’un contrôle chromatinien et transcriptionnel sur l’expression génique et de déterminer le rôle de protéines modificatrices d’histone (HMEs) ainsi que de FTs dans le contrôle de l’expression des gènes codant des effecteurs. Pour cela, deux approches ont été développées: (i) une approche «genome-wide» combinant analyse du positionnement des nucléosomes (MAINE-Seq), de la répartition de marques hétérochromatiniennes et euchromatiniennes le (ChIP-Seq) et analyses transcriptomiques (RNA-Seq) chez L. maculans et une espèce fongique proche, non pathogène du colza et (ii) une approche fonctionnelle basée sur l’inactivation par CRISPR-Cas9 de gènes codant des FTs et des HMEs afin d’étudier l’impact de ces inactivations sur la croissance, la pathogénie et l’expression génique.Grâce aux analyses de MAINE-Seq, nous avons pu établir pour la première fois une carte de positionnement des nucléosomes chez quatre espèces phytopathogènes, dont L. maculans. Nous avons également construit une carte de modifications chromatiniennes le long du génome de deux espèces très proches au sein du complexe d’espèces de L. maculans. Nous avons établi que les isochores AT sont largement enrichis en marque hétérochromatinienne H3K9me3 alors que les isochores GC sont enrichis en marque euchromatinienne H3K4me2 et en marque hétérochromatinienne H3K27me3.La HME KMT1, et LmPf2, un FT ayant un profil d’expression similaire à celui des effecteurs et décrit chez plusieurs espèces de Pleosporales comme contrôlant l’expression de toxines et d’effecteurs, ont été inactivés chez L. maculans. Nous avons également réalisé une surexpression de LmPf2 dans une souche ∆kmt1 dans laquelle la chromatine est décondensée et dans une souche sauvage de L. maculans. Ces expériences nous ont permis de déterminer que LmPf2 contrôle l’expression des effecteurs AvrLm dans un contexte où la chromatine est ouverte (∆kmt1). Il s’agit du premier exemple d’un double contrôle de l’expression de gènes codant des effecteurs par une HME et un FT.Enfin, j’ai pu initier l’étude de l’implication de KMT1 et KMT6, la protéine responsable du dépôt de la marque répressive H3K27me3, dans l’expression des gènes codant des effecteurs. Pour cela j’ai généré les mutants ∆kmt1, ∆kmt6, et double mutant ∆kmt1_∆kmt6 et initié leur caractérisation. J’ai par ailleurs généré du matériel pour des analyses de ChIP-Seq, RNA-Seq et Hi-C-Seq qui nous renseigneront sur l’impact des marques répressives H3K9me3 et H3K27me3 sur la structure du génome, l’organisation au sein des noyaux et l’expression génique.En conclusion, le travail réalisé au cours de cette thèse nous a permis de comprendre l’implication de la structure de la chromatine et de FTs dans l’expression des effecteurs précoces en condition de vie axénique.