Thèse soutenue

Analyse fonctionnelle de cibles végétales d’effecteurs du parasitisme du nématode Meloidogyne incognita impliquées dans l’ontogénèse des cellules géantes
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Auteur / Autrice : Joffrey Mejias
Direction : Pierre AbadMichaël Quentin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie des interactions et écologie
Date : Soutenance le 24/09/2020
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Jury : Président / Présidente : Pierre Frendo
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Frendo, Dominique Roby, Fabienne Vailleau, Martin Crespi
Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Roby, Fabienne Vailleau

Mots clés

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Résumé

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Les nématodes parasites de plante du genre Meloidogyne, ou nématodes à galles, constituent un problème phytosanitaire majeur à l’échelle mondiale. Ces parasites obligatoires des plantes ont élaboré des mécanismes de parasitisme originaux et complexes. Grâce à l’injection dans la plante hôte de protéines appelées « effecteurs », ils induisent une reprogrammation cellulaire et la transformation de cellules racinaires en cellules nourricières hypertrophiées et polynucléées, nommées « cellules géantes ». Le déterminisme de ces structures néoformées chez la plante reste très mal connu. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé à deux protéines sécrétées par le nématode à galles M. incognita, l’effecteur 18 codé par un gène pionnier (MiEFF18) et une protéine disulfide isomérase (MiPDI). Nous avons identifié par une stratégie de double hybride en levures leurs cibles protéiques chez la plante et nous avons étudié leurs rôles dans l’interaction et la formation des cellules géantes. Des expériences d’immunolocalisation ont permis de démontrer que la protéine MiEFF18 est produite dans les glandes salivaires, s’accumule dans des granules de sécrétion indiquant qu’elle serait sécrétée in planta via le stylet. L’utilisation de fusions traductionnelles entre MiEFF18 et la GFP a montré que cet effecteur s’accumulait dans le noyau et le nucléole des cellules végétales. Les protéines SmD1 ont été identifié comme cibles de MiEFF18 chez la tomate, Arabidopsis et en N. benthamiana. Ces protéines SmD1 sont des composants conservés, essentiels du spliceosome et de la machinerie eucaryote d’épissage des ARN messagers. Le séquençage des transcrits (RNAseq) de plants sauvages d’Arabidopsis thaliana, de plantes surexprimant MiEFF18, ou mutantes (knock-out) pour le gène AtSmD1b, montre que cet effecteur est capable de moduler la fonction de régulateur de l’épissage alternatif de SmD1 et que sa surexpression modifie l'expression de gènes importants pour l'ontogenèse des cellules géantes. MiEFF18 module également la fonction de la protéine SmD1 dans le déclenchement d’une voie de « silencing » spécifique appelée S-PTGS (« sense transgene post-transcriptional gene silencing »). Nous avons pu montrer que des plantes d’Arabidopsis thaliana, de tomate (Solanum lycopersicum) et de Nicotiana benthamiana chez lesquelles l’expression de SmD1 est affectée présentent une résistance accrue aux nématodes à galles et que la fonction de l’effecteur EFF18 est conservée chez d’autres espèces de Meloidogyne. Les effecteurs EFF18 sont donc capables de manipuler les différentes fonctions de SmD1 afin de favoriser la formation des cellules géantes lors de l’infection chez Arabidopsis et deux Solanacées (tomate et N. benthamiana). Dans un second temps, nous avons pu démontrer la sécrétion de l’effecteur MiPDI-1 dans les cellules géantes. La stratégie de double hybride en levures a permis d’identifier sa cible végétale, la protéine associée au stress 12 (SAP12) chez la tomate et Arabidopsis. La protéine SAP12 est capable de déceler l’état d’oxydoréduction environnant et est impliquée dans la défense des plantes et la réponse à divers stress abiotiques. L’analyse fonctionnelle de ce couple effecteur-cible a permis de montrer que la manipulation de la protéine SAP12 par MiPDI-1 est indispensable au succès parasitaire de M. incognita, afin de (i) protéger les larves des espèces actives de l’oxygène produites au cours de la pénétration de l’hôte et (ii) de moduler l’expression de gènes impliqués dans la défense et la réponse aux stress au cours du parasitisme. L’ensemble de ces travaux montrent l’importance de l’étude du dialogue moléculaire entre le parasite et la plante et la caractérisation des protéines ciblées par ces bioagresseurs pour le développement de nouvelles formes de résistance contre ces ravageurs des cultures.