Identification des composantes immunitaires chez la plante modèle Nicotiana benthamiana impliquées dans la reconnaissance de l'effecteur bactérien RipAA de Ralstonia pseudosolanacearum

Identification of immune components of the model plant Nicotiana benthamiana involved in the recognition of the bacterial effector RipAA from Ralstonia pseudosolanacearum

• Auteur / Autrice : David Landry
• Direction : Nemo Peeters, Laurent Deslandes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Développement des plantes, interactions biotiques et abiotiques
• Date : Soutenance le 04/02/2022
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Interactions Plantes-Microbes-Environnement
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nemo Peeters, Laurent Deslandes, Boris Szurek, Stella Cesari, Matthieu Arlat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Segonzac, Marc Valls

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Immunologie

Nicotiana

Ralstonia

Mots clés libres

Ralstonia pseudosolanacearum

Nicotiana benthamiana

''Virus Induced Gene-Silencing''

TurboID

Effecteur

Ralstonia pseudosolanacearum

Nicotiana benthamiana

Virus Induced Gene-Silencing

TurboID

Effector

Résumé

Ralstonia pseudosolanacearum est une bactérie tellurique phytopathogène responsable de la maladie du flétrissement bactérien. Cette bactérie à large spectre d'hôtes infecte près de 250 espèces de plantes et notamment celles de la famille des Solanacées. La plante modèle Nicotiana benthamiana est naturellement résistante à la maladie. En effet, son système immunitaire lui permet de reconnaître trois effecteurs de type 3 (T3E) de R. pseudosolanacearum très conservés, RipP1, RipB et RipAA. Si les immunorécepteurs intracellulaires (ou NLRs) qui perçoivent la présence de RipP1 et RipB sont déjà identifiés, les déterminants moléculaires impliqués dans la reconnaissance de RipAA demeurent inconnus. Mon projet de thèse s'est articulé autour de deux objectifs principaux visant à (1) identifier des cibles de virulence de RipAA et à (2) identifier les déterminants moléculaires impliqués dans la reconnaissance de RipAA chez N. benthamiana. Pour atteindre ces objectifs, deux approches complémentaires ont été développées. La première a consisté à éteindre l'expression de l'ensemble des gènes codant pour des NLRs chez N. benthamiana (par Virus Induced Gene-Silencing ou VIGS) pour tenter d'identifier parmi eux, le(s) gène(s) impliqué(s) dans la reconnaissance de RipAA. La seconde approche avait pour objectif d'élucider le protéome proximal de l'effecteur RipAA par une approche de marquage de proximité in vivo (TurboID). Bien qu'aucun immunorécepteur intracellulaire percevant RipAA n'ait été découvert, ces travaux de thèse ont néanmoins permis de déchiffrer la signalisation sous-jacente à la reconnaissance de cet effecteur. Nos données révèlent qu'elle est indépendante des protéines NbEDS1, NbNRG1, NbNDR1 et des NLRs helpers de la famille des NRCs. Par conséquent, il semblerait que cette signalisation recourt à un réseau minimal de protéines ne faisant pas intervenir de TNLs. L'approche protéomique par marquage de proximité (TurboID), a conduit à l'identification de protéines candidates présentes dans l'environnement proximal de RipAA. La caractérisation fonctionnelle de certaines de ces protéines a permis de confirmer qu'elles interagissent physiquement avec RipAA in planta. Certaines de ces protéines s'apparenteraient à des cibles de virulence dont la manipulation serait impliquée dans l'immunité RipAA-dépendante. Parmi ces cibles figurent NbRIN4, une composante immunitaire ciblée par des nombreux T3Es, ainsi qu'une famille de protéines de type RAF-like MAPKKKs.

Ralstonia pseudosolanacearum is a soil-borne bacterium responsible for the bacterial wilt disease. This broad-spectrum bacterium infects nearly 250 plant species, including those of the Solanaceae family. The model plant Nicotiana benthamiana is naturally resistant to this root pathogen. Indeed, its immune system is able to perceive three of the R. pseudosolanacearum conserved type 3 effectors (T3E), RipP1, RipB and RipAA. While the intracellular immunoreceptors (or NLRs) that sense the presence of RipP1 and RipB have already been identified, the molecular determinants involved in the recognition of RipAA remain unknown. My thesis project has two main objectives: (1) to identify virulence targets of RipAA and (2) to identify the molecular determinants involved in RipAA recognition in N. benthamiana. To achieve these objectives, two complementary approaches were developed. The first approach consisted in silencing the expression of most of the NLRs in N. benthamiana (by Virus Induced Gene-Silencing or VIGS) to identify among them the gene(s) involved in RipAA recognition. The second approach aimed to elucidate the proximal proteome of the RipAA effector using an in vivo proximity-labelling approach (TurboID). Although no intracellular RipAA-sensing immunoreceptor was found, this thesis works nevertheless allowed us to decipher the signalling underlying RipAA recognition. Our data reveal that it is independent of NbEDS1, NbNRG1, NbNDR1 and the helper NLRs of the NRC protein family. Therefore, it appears that this signalling is mediated by a minimal network of proteins that do likely not involve TNLs. In addition, the proximity-labelling approach (TurboID) led to the identification of candidate proteins present in the proximal environment of RipAA. The functional characterisation of these putative targets confirmed that they physically interact with RipAA in planta. Some of these proteins might represent virulence targets whose bacterial manipulation is involved in RipAA-dependent immunity. These targets include NbRIN4, an immune component targeted by many T3Es, and several members of the RAF-like MAPKKKs protein family.