Les effecteurs de type III

Chaque agent pathogène possède un jeu spécifique de protéines effectrices impliquées probablement dans certains traits du pouvoir pathogène, en particulier le spectre d’hôte. Ces effecteurs ont des natures, des cibles et des fonctions variées. Chez R. solanacearum, 94 effecteurs ont été recensés dont 74 pour la souche GMI1000. Parmi les 74 effecteurs de type III de GMI1000, 34 sont particulièrement conservés car ils présentent des homologies de séquences de protéines avec d’autres bactéries pathogènes de plantes et d’animaux (Mukaihara et al. 2004; Occhialini et al. 2005; Poueymiro and Genin 2009). La sécrétion dans le milieu extracellulaire ou la translocation des effecteurs dans la cellule végétale a été démontrée pour 28 d’entre eux (Poueymiro and Genin 2009). Par ailleurs, la diversité des effecteurs de type III est également visible au plan de la localisation des gènes au sein du génome. Les gènes codant pour les effecteurs de type III régulés par le gène hrpB peuvent être localisés sur le mégaplasmide, en exemple, l’opéron contenant les gènes popA, popB et popC

(Guéneron et al. 2000) où sur le chromosome pour les gènes popP2 et popP3 (Deslandes et al. 2003; Lavie et al. 2004; Lavie et al. 2002).

Sept gènes codant pour des protéines effectrices de type III ayant des homologies de séquences avec les domaines LRR (Leucine-rich repeats) des plantes appartiennent à la famille des protéines GALA, nommé ainsi en raison de la présence de répétitions de 24 acides aminés de résidus conservés formant le motifs GAxALA dans leur LRR (Cunnac et al. 2004b). En interagissant avec la protéine SKP1-like, qui fait partie du complexe d’ubiquitine ligase de type SCF, certaines protéines GALA chez R. solanacearum sont capables d’interférer dans le processus d’ubiquitination (Angot et al. 2006). L’ubiquitination joue un rôle dans le turn-over des protéines puisqu’il consiste en l’ajout d’ubiquitine sur des protéines qui est un signal de dégradation via le protéosome commune aux cellules eucaryotes. Ainsi, les GALA interagiraient dans l’ubiquitination de protéines cibles qui seraient alors dégradées et permettraient le développement du flétrissement bactérien. A l’heure actuelle, on ne connait pas les cibles de ce mécanisme. Seule la mutation cumulée des sept gènes gala affecte fortement la virulence de la souche GMI1000 sur Arabidopsis et dans une moindre mesure sur la tomate (Angot et al. 2006). La contribution individuelle d’un effecteur de type III donné peut varier en fonction de l’hôte. En effet, le gène gala7 est une effecteur hôte-spécifique, requis pour la virulence de la souche GMI1000 sur Medicago truncatula mais pas sur d’autres plantes (Angot et al. 2006; Poueymiro and Genin 2009).

Les protéines PopB et PopC seraient des antagonistes des protéines végétales du fait des similarités de structure qu’elles ont avec des protéines végétales, notamment les protéines de résistance (protéines R) de la plante hôte, entrainant la modification de la cascade de transduction du signal ou de l’interaction des protéines R avec les effecteurs de

R. solanacearum (Guéneron et al. 2000). La protéine PopB ciblerait le noyau de la cellule

végétale puisque le gène porte une séquence fonctionnelle de localisation nucléaire tandis que la protéine PopC interviendrait dans les interactions protéines-protéines via son domaine LRR (Leucine Rich Repeat).

A ce jour, trois effecteurs de type III reconnus comme facteur d’avirulence ont été caractérisés, le produit du gène avrA qui est responsable de l’élicitation de la HR chez le tabac (Carney and Denny 1990; Robertson et al. 2004), et les produits des gènes popP1 et popP2

Synthèse bibliographique

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dont la reconnaissance entraine la résistance à la souche GMI1000 chez le Pétunia et Arabidopsis, respectivement.

avrA est un gène d’avirulence chez R. solanacearum, mais la mutation de ce gène n’induit pas

pour autant le développement de la maladie (Carney and Denny 1990; Robertson et al. 2004). Seule la double inactivation des gènes avrA et popP1 provoque le flétrissement des plants de tabac par la souche GMI1000 (Poueymiro et al. 2009). La séquence avec les 58 premiers acides aminés en position N-terminal de la protéine AvrA suffiraient pour son injection dans la cellule végétale. De plus, une région de 18 acides aminés dans laquelle l’insertion de nombre variables en tandem, VNTR (variable numbers of tandem repeats), est présente, est spécifiquement impliquée dans l’élicitation de la HR chez Nicotiana benthamiana. Le gène

avrA apparaît être la cible de nombreuses insertions VNTR ou d’élément mobile qui permette

probablement à R. solanacearum pour contourner la reconnaissance et les réponses de défense des plants de tabac (Poueymiro et al. 2009). De plus, le gène avrA jouerait un rôle dans les étapes précoces de l’infection racinaire de Medicago truncatula (Turner et al. 2009).

Les gènes popP1, popP2 et popP3 (Pseudomonas outer protein) codant pour des cystéases qui ont des cibles différentes : la protéine PopP1 resterait dans le cytoplasme après translocation dans la cellule végétale (Lavie et al. 2002), la protéine PopP2 ciblerait le noyau de la cellule puisqu’elle possède une fonction de la localisation nucléaire (Deslandes et al. 2003), et la protéine PopP3 seraient associée à la membrane de la cellule hôte puisqu’elle possède un site de myristilation (Lavie et al. 2002). De plus, ces trois effecteurs sont phylotypes spécifiques puisque présentes chez les souches des phylotypes I et III et absentes du phylotype II (Lavie et al. 2004). PopP1 et PopP2 sont des facteurs d’avirulence de la souche GMI1000 sur pétunia St40 et sur l’écotype Nd-1 d’Arabidopsis, respectivement. PopP1 a la particularité d’avoir une expression constitutive et donc de ne pas être co-régulé avec la transcription des gènes hrp (Lavie et al. 2002). PopP2 interagit avec le gène de résistance RRS1 d’Arabidopsis.

Les harpines, protéines sécrétées par le SST3 de bactéries phytopathogènes, telles que HrpN d’E. amylovora (Wei et al. 1992), HrpZ de P. syringae (He et al. 1993), PopA (Arlat et al. 1994) et PopW (Li et al. 2010) de R. solanacearum ne présentent pas d’homologies dans leur séquences primaires. Cependant elles possèdent plusieurs caractéristiques communes : ce sont des protéines riches en glycine qui sont capables d’induire une HR après infiltration dans une

feuille de tabac et qui gardent leurs activités après un traitement à 100°C (Boucher et al. 2001; Li et al. 2010). Les harpines PopA et PopW dont la synthèse est régulée par hrpB, ne semblent pas être des facteurs majeurs de virulence puisque les mutants popA et popW ne sont pas altérés dans leur pouvoir pathogène respectivement sur pétunia et sur tomate (Arlat et al. 1994; Li et al. 2010). Ces protéines se distinguent des autres protéines sécrétées par le SST3 car leurs rôles dans le pouvoir pathogène ne sont pas clairement établis.