Les différentes approches utilisées pour l’identification des gènes impliqués dans la réponse de la plante à l’infection par les nématodes à galles

. . . Approche gène candidat

L’approche « g e ca didat » se ase sur l’o servatio des éca is es se déroula t da s les cellules géa tes tels ue la rée trée da s le c cle cellulaire, la divisio ucléaire, l’élargisse e t de la cellule, l’h peractivité éta oli ue. A partir de ces o servatio s le rôle de certai s g es déjà co us co e éta t i pli ués da s des éca is es si ilaires a été testé da s la cellule géa te. U e e ple d’approche g e ca didat est l’étude des g es régulateurs du c cle cellulaire E gler et al., 999 ou celle du facteur de tra scriptio « Lateral Orga Bou daries Do ai fa il » LBD . L’e pressio de ce facteur de tra scriptio est régulée par l’au i e et est i pli ué da s l’é erge ce des raci es latérales Okushi a et al., 7; Lee et al., 9 . Il e iste u parall le e tre la for atio d’u e raci e et la for atio de la galle asé sur des profils d’e pressio si ilaires de facteurs de tra scriptio s e.g. KNOX, PHANTASTICA et de régulateurs du c cle cellulaire Mathesius, . De plus l’au i e est u facteur de régulatio clef causa t des cha ge e ts de profil d’e pressio des g es au cours de l’i fectio par les é atodes Goverse & Bird, . Pour toutes ces raiso s, l’h poth se a été faite de l’i plicatio de LBD16 da s la for atio de la galle. L’e pressio de LBD16

A

B

Figure : Profil d’expression du pro oteur de LATERAL ORGAN BOUNDARIES-DOMAIN LBD dans les galles induites par M. javanica.

A. Vue gé érale de la galle d’u e pla te porta t la co structio LBD ::GUS à jai. Le sig al est visi le da s la galle à jai.

B. Sectio d’u e galle d’u e pla te porta t la co structio LBD ::GUS à jai. *: cellule géa te

a été détectée da s les cellules géa tes i duites par M. javanica et M. arenaria de jai jus u’à – 5 jai Fig. 7 Ca rera et al., . La prése ce d’u i hi iteur de la voie de sig alisatio de l’au i e da s le ilieu de culture, i duit la répressio de LBD16 da s la galle suggéra t ue la régulatio de LBD16 da s la galle est dépe da te de l’au i e. Il a égale e t été o tré ue les sécrétio s de J de M. incognita sti ulées au résorci ol i duise t l’e pressio de LBD16 da s les protoplastes de feuilles d’A. thaliana suggéra t u e activatio du pro oteur de LBD16 par les sécrétio s du é atode. De plus les uta ts d’A. thaliana perte de fo ctio ou KO pour « k ock-out » du g e LBD16 prése te t u e réductio du o re de galles de % e co paraiso avec u e pla te sauvage dé o tra t ai si so rôle da s la for atio de la galle Ca rera et al., . L’approche g e ca didat est u e approche ui a per is de o trer le rôle de o reu g es régulateurs du c cle cellulaire da s la for atio des cellules géa tes E gler et al., 999 cepe da t elle prése te l’i co vé ie t d’ tre restrei te à l’étude de g es déjà caractérisés da s d’autres éca is es.

. . . Stratégie de piégeage de promoteurs

La stratégie de piégeage de pro oteurs co siste à ide tifier des g es do t l’e pressio est spécifi ue e t i duite ou répri ée da s les galles e co paraiso avec des raci es o i fectées. Cette stratégie se ase sur l’i sertio aléatoire da s le gé o e d’A. thaliana d’u ADN de tra sfert ADN-T porta t u g e rapporteur sa s pro oteur. L’e pressio du g e rapporteur, o serva le par u e réactio colori étri ue, refl te l’e pressio d’u g e de la pla te lors u’il s’i s re da s so pro oteur ou e phase de sa sé ue ce. La sé ue ce de l’ADN-T éta t co ue, l’utilisatio de PCR i verse ou d’adaptateurs per et d’ide tifier le g e da s le uel s’est i séré l’ADN-T. Cette stratégie per et de suivre le profil d’e pressio d’u gra d o re de g es au cours du développe e t de la galle e a a t acc s au collectio s de pla tes gé érées da s différe ts i stituts. Cette stratégie sa s a priori a per is de caractériser e tre autres deu g es de pla te i dispe sa les au développe e t des cellules géa tes : le g e RPE coda t u e e z e clé de la voie des pe toses phosphates, la D-ri ulose-5-phosphate -épi erase et le g e MAP6 - coda t la protéi e associée au icrotu ules « Microtu ule- Associated Protei 5- » Faver et al., 99 ; Caillaud et al., . La stratégie du piégeage de pro oteur a l’ava tage d’ tre sa s a priori ais reste u e approche lourde da s la ise e œuvre et li itée à uel ues pla tes od les.

T a b le a u 1 : E tu d e s tr a n sc ri p to mi q u e s d e l a r ép o se d e la pla te à l’i fe cti o p ar le s éato de s d u g e re Me lo id o g yn e spp CG: cel lu les g éantes m icro -d isséq u ée s, jai : jo u r ap rès in o cul ati o n , S: sensi b le, R: ré si stan t.

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3.2.1.3 Les analyses transcriptomiques

Les analyses globales de transcriptomes lors de la réponse des plantes aux nématodes à galles ont réellement débuté avec le développement des puces à ADN ou « microarrays ». Les puces à ADN sont des supports sur lesquels sont fixés des sondes ADN (représentatives des gènes dont on cherche à étudier l'expression) au uelles o t s’h rider les ADN pro e a t de deu ha tillo s à comparer. Les ADNc de ces deux échantillons étant marqués par deux fluorochromes différents, cela permet de comparer le i eau d’e pressio des gè es d’u e o ditio e.g. ra i es i fe t es par rapport à une condition 2 de référence (e.g. racines non infectées). Le développement des puces à ADN a per is de o parer les profils d’e pressio des gè es da s les galles et les racines non infectées par Meloidogyne spp. (Tableau 1). Cette approche a été développée principalement chez la plante modèle A. thaliana mais également chez la tomate et Medicago truncatula (Hammes et al., 2005; Jammes et al., 2005; Fuller & Lilley, 2007; Schaff et al., 2007; Portillo et al., 2009, 2013; Fosu- Nyarko et al., 2009; Barcala et al., 2010; Damiani et al., 2012; Bagnaresi et al., 2013). Il existe également des données chez le soja (Glycine max) et le niébé (Vigna unguiculata) (Das et al., 2010; Ibrahim et al., 2011; de Sá et al., 2012). Ainsi une étude chez A. thaliana infectée par M. incognita a montré que sur environ 22 000 gènes pour lesquels une expression a été détectée, 3373 gènes (15 %) ont été identifiés présentent un change e t d’e pressio sig ifi atif au ours du d eloppe e t de la galle à 7 et/ou 14 jai (Jammes et al., 2005). La proportion de gènes surexprimés et réprimés est quasiment similaire. Fuller et al. (2007) ont identifié à 21 jai 959 gènes différentiellement régulés entre galles et racines saines mais observent cependant une répression de deux tiers de ces gènes. Le d eloppe e t plus r e t de ou elles te h ologies de s ue çage haut d it a per is d’o te ir des i for atio s plus o plètes et ro ustes à l’ helle du tra s ripto e e tier sur les gè es différentiellement régulés au ours de l’i tera tio . E parti ulier grâ e à la te h ologie Illu i a, le tra s ripto e de la r po se de pla tes o odèles à l’i fe tio par Meloidogyne spp. a pu être analysé comme la luzerne, la cacahuète, le concombre et le bananier (Tableau 1) (Postnikova et al., 2015; Guimaraes et al., 2015; Castañeda et al., 2017; Ye et al., 2017).

Les méthodes de microdisse tio laser ou de i roaspiratio o t per is d’o te ir le tra s ripto e spécifique des cellules géantes (Portillo et al., 2009, 2013; Fosu-Nyarko et al., 2009; Barcala et al., 2010; Damiani et al., 2012; Ji et al., 2013). L’a al se du tra s ripto e des ellules géantes et la comparaison avec celui des galles montrent que certains gènes (majoritairement ceux ayant des ha ge e ts fai les d’e pressio so t isi les u i ue e t da s les ellules g a tes. Ce r sultat suggère u e dilutio des tra s rits des ellules g a tes lors ue l’o a alyse le transcriptome de la galle entière. Cela a ainsi été observé chez A. thaliana où les galles et les cellules géantes découpées

Figure : De la itose à l’endocycle.

A. Le c cle itoti ue: les cellules e phase G e tre t da s la phase S où l’ADN est répli ué. Apr s laphase e G , les cellules re tre t da s la phase M où la itose avec c toki se a lieu gé éra t deu cellules filles. Les phases G et G so t des phases de tra sitio pe da t les uelles la cellule croit et ac uiert les caractéristi ues écessaires pour fra chir les poi ts de passage pour re trer e phase S et M Da s les cellules géa tes, la itose s’effectue sa s c toki se do a t lieu à la for atio de deu o au au sei d’u e e cellule.

B. Da s l’e doc cle, la phase G et la phase S s’e chaî e t gé éra t des cellules avec des o au ui devie e t pol ploides.

D’apr s de Al eida E gler, J., & Ghe se , G.

A

B

C

Figure 9: Profil d’expression du pro oteur de deux g nes i pli ués dans la régulation du cycle cellulaire dans les galles d’A. thaliana infectées par M. incognita.

A. E pressio de cdc At::GUS da s la galle à jai. Al eida-E gler et al. 999 . B. E pressio de cdc At::GUS da s la galle à 5 jai. Al eida-E gler et al. 999 . C. E pressio de c c At::GUS da s la galle à jai. Nie el et al. 99 .

20 au laser à 3 jai partagent seulement 120 gènes sur les 1161 différentiellement exprimés dans les cellules géantes (Barcala et al., 2010). Enfin, La majorité des études transcriptomiques réalisent une comparaison entre des racines saines et des galles induites par Meloidogyne spp. Néanmoins ertai es tudes propose t u e o paraiso de ulti ars d’u e e pla te se si les et résistants au atodes à galles e tre des ra i es sai es et i fe t es a e l’o je tif d’ide tifier d’u e part les gè es diff re tielle e t r gul s da s ha ue ulti ar et de roiser es do es afi d’ide tifier des gènes qui pourraient être responsables de la résistance aux nématodes à galles (Schaff et al., 2007; Das et al., 2010; Petitot et al., 2017). Les données de transcriptomiques (Illumina et puces à ADN) hez diff re tes pla tes o t per is d i itier l’ tude de la o ser atio des gènes régulés en réponse à l’i fe tio par les atodes à galles au sei du règ e g tal. U e tude o parati e des tra s ripto es de ellules g a tes d’Ara idopsis et de to ate a o tr ue % des gè es sure pri s da s les ellules g a tes d’Ara idopsis à 7 jai sont également surexprimés chez la tomate, et 55 % des gènes réprimés dans les cellules géantes chez Arabidopsis ont le même profil d’e pressio da s les ellules g a tes de la to ate (Portillo et al., 2013).

L’e se le de es appro hes a per is d’o te ir u pa ora a des gè es r pri s ou sure pri s au cours du développement de la galle et/ou des cellules géantes (Tableau 1). La plus part des analyses fonctionnelles de ces gènes ont été menées sur A. thaliana. Ces gènes ont pu être regroupés dans des processus biologiques comme les gènes du cycle cellulaire et du cytosquelette, les transports de l’eau, le ta olis e, les odifi atio s de la paroi, les r po ses de d fe se et la sig alisatio hormonale.

3.2.2 Les processus biologiques impliqués dans le développement des cellules