Etude des gènes et des processus cellulaires impliqués dans la germination des ascopores et la formation de l'appressorium chez Podospora anserina

Study of the genes and cellular processes involved in ascospore germination and appressorium formation in Podospora anserina

• Auteur / Autrice : Alexander Demoor
• Direction : Sylvain Brun, Philippe Silar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 09/02/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Robert Debuchy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robert Debuchy, Claire Veneault-Fourrey, Françoise Auchere, Pierre Grognet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Robert Debuchy, Claire Veneault-Fourrey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Germination

Spores

Champignons

Podospora anserina

Mots clés libres

Podospora anserina

Champignons

Germination des ascospores

Formation de l’appressorium

Podospora anserina

Fungi

Ascospore germination

Appressorium formation

Résumé

La germination des ascospores et la formation de l’appressorium, une structure de pénétration des champignons pathogènes, sont deux processus clés dans le cycle de vie des champignons. Le laboratoire a montré que certains éléments de régulation comme la voie MAPK Fus3/Mpk2 et la NADPH oxydase Nox2 se trouvent être communs à la régulation de ces deux mécanismes. Afin d’identifier de nouveaux éléments de régulation de ces deux processus chez Podospora anserina, P. Silar a isolé au laboratoire 6 mutants de germination (Germination Uncontrolled – GUN) chez lesquels la dormance des ascospores est affectée conduisant à leur germination spontanée. Le séquençage de ces mutants m’a permis d’identifier 6 gènes candidats potentiellement impliqués dans les deux processus. Au cours de ma thèse, j’ai caractérisé 2 de ces gènes dont la mutation entraîne une levée incontrôlée de la dormance des ascospores. Le premier d’entre eux, GUN1 code une carnitine acétyl-transférase mito/peroxisomale qui m’a conduit à m’intéresser au métabolisme primaire et au rôle de l’acétate dans la germination. Le deuxième, GUN2, qui code un facteur de transcription de la famille GAL4 jamais étudié chez les champignons filamenteux, m’a amené à réaliser une analyse RNAseq afin d’étudier le transcriptome de la germination des ascospores chez la souche sauvage et chez ce mutant. Outre les aspects génétiques, moléculaires, transcriptomiques, et biochimiques, cette thèse m’a aussi conduit à étudier les aspects cytologiques de la germination et de la formation de l‘appressorium. J’ai montré que ce dernier, bien que peu étudié chez les champignons saprophytes, est pourtant présent chez de nombreux dicaryomycètes filamenteux.

Abstract in English: Ascospore germination and appressorium formation, a penetration structure differentiated by plant pathogenic fungi, are both crucial mechanisms in the fungal life cycle. It was previously shown that these processes are regulated by common elements such as the MAPK Fus3/Mpk2 pathway, the NADPH oxidase Nox2 along with its partners NoxR and Pls1. In order to identify new regulators of both mechanisms in Podospora anserina, P. Silar isolated 6 germination mutants (Germination Uncontrolled – GUN) for which the ascospore dormancy is impaired, leading to their spontaneous germination. Whole genome sequencing of these mutants allowed me to identify 6 candidate genes possibly involved in the regulation of these two processes. During my thesis, I characterized two of these genes, whose mutation lead to an uncontrolled breaking of dormancy. The first one of them, GUN1, encodes a mito/peroxisomal carnitine acetyl-transferase which led me to study more deeply primary metabolism and the role of acetate in ascospore germination. The second, GUN2, which encodes a transcription factor belonging to the GAL4 family, and never studied in filamentous fungi, led me to perform an RNAseq analysis in order to study the transcriptome of ascospore germination in the wild-type strain and in this mutant. In addition to the genetic, molecular, transcriptomic, and biochemical approaches, this thesis also led me to study the cytological aspects of ascospore germination and appressorium formation. Studies in the plant pathogen M. oryzae have highlighted the central role of septins and actin cytoskeleton in the formation of the appressorium pore through which the penetration peg emerges. In order to determine whether septins and actin cytoskeleton are recruited at the germination pore in ascospores and in the appressorium in P. anserina, I constructed transgenic lines tagged for two core septins, Spn2 and Cdc3, as well as actin (marker LifeAct). Finally, I have shown that the appressorium, although poorly studied in saprotrophic fungi, is nevertheless present in many filamentous dikaryomycetes, arguing that appressorium development is an ancestral character in fungi.