Chapitre II : Le contrôle moléculaire de la HR, une forme de mort cellulaire associée à la
4. Les régulateurs transcriptionnels associés à la défense
4.2 Les facteurs NPR1, TGA et WRKY composent l’interrupteur moléculaire qui active
La régulation de l’expression de PR1 est une bonne illustration de l’action conjointe de différents types de TF. Il s’agit d’une cascade moléculaire reliant le SA à PR1 via les facteurs de transcription NPR1, WRKY et TGA (Figure 26). L’augmentation de SA déclenchée par la reconnaissance de l’agent pathogène, affecte l’activité de NPR1 par 2 mécanismes parallèles.
- Le premier mécanisme mis en jeu est un contrôle transcriptionnel de NPR1 par SA. En effet, la transcription de NPR1 est induite de 2 à 3 fois par SA. Plusieurs éléments conduisent à penser qu’AtWRKY18 agirait non sur l’expression des gènes PR, mais plutôt sur la régulation de l’expression de
NPR1. En effet, la séquence promotrice de NPR1 contient des boîtes W qui sont reconnues
spécifiquement par des facteurs WRKY induits par SA. Des mutations dans ces boîtes W abolissent la reconnaissance par les facteurs WRKY et rendent NPR1 incapable de complémenter les mutants npr1 pour l’expression de gènes de défense et de la résistance (Jiang et al., 2001).
- Le deuxième mécanisme de régulation de NPR1 affecte directement la protéine NPR1. En l’absence d’agent pathogène, NPR1 forme des oligomères liés entre eux par des ponts disulfures. Ces oligomères sont alors séquestrés dans le cytoplasme. Suite à une interaction avec un agent pathogène, une augmentation de SA déclenche un changement du statut redox de la cellule. Sous ces conditions, NPR1 est réduit à sa forme monomérique qui lui permet de se relocaliser dans le noyau (Mou et al., 2003). Le transport de NPR1 du cytoplasme au noyau serait contrôlé par le nombre de cystéines sensibles au statut redox, et qui serait des cibles potentielles de nitrosylation (Loake and Grant, 2007). Par ailleurs, le taux de protéines NPR1 dans le noyau est régulé par le protéasome (Figure 27). NPR1 sous forme de monomères dans le noyau interagit avec d’autres facteurs de transcription pour initier la transcription de gènes cibles en recrutant le complexe d’initiation de la transcription et la RNA polymérase II (Pol II) (Abramovitch et
al., 2003). NPR1 serait ensuite phosphorylé par une kinase associée au complexe de transcription. La
CUL3 ligase interagit alors avec NPR1 phosphorylé et l’ubiquitine rapidement, ce qui conduit NPR1 vers sa dégradation par le protéasome (Spoel et al., 2009). La dégradation rapide des protéines NPR1 « fatiguées » permet l’accession de nouvelles protéines NPR1 « fraîches » aux promoteurs des gènes cibles, permettant ainsi la réinitialisation de la transcription.
Figure 28 : Représentation schématique de l’activation des réponses aux agents pathogènes et à la blessure AtMYC2- et ERF1-dépendantes (D’après Lorenzo et al., 2004).
JA seul induit l’expression d’AtMYC2 qui est responsable de l’activation des réponses à la blessure et de la répression des gènes associés à la réponse à un agent pathogène. Mais la coopération entre les signaux associés à JA et ET, via l’activation de la transcription par ERF1 provoque l’activation des gènes associés à la réponse à un agent pathogène et la répression des gènes associés à la blessure. De ce fait, la balance entre ERF1 et AtMYC2 autorise la plante à sélectionner le groupe de gènes à activer selon le stress rencontré.
Comme déjà évoqué, NPR1 peut interagir avec d’autres TF, des facteurs de transcription de type TGA (Li et al., 1999). Des expériences d’immunoprécipitation de chromatine ont montré que ces facteurs TGA étaient recrutés au niveau du promoteur de PR1 de manière SA- et NPR1-dépendante (Johnson et
al., 2003). La translocation de NPR1 dans le noyau active la fixation de TGA2 et TGA3 au promoteur de PR1 (Collmer et al., 2002; Johnson et al., 2003). De plus, le changement du statut redox de la cellule
autorise la liaison entre NPR1 et TGA1 et probablement TGA4, liaison qui favoriserait la fixation des facteurs TGA aux boîtes TGA des promoteurs (Despres et al., 2000) (Figure 26). Enfin des études génétiques ont montré l’importance des facteurs TGA2, TGA5 et TGA6 dans l’induction de la SAR (Jin
et al., 2003). Chacun des gènes TGA possède un profil d’expression spécifique en condition de stress et
de défense suggérant que chacun joue un rôle particulier dans les programmes de défense (Basse et al., 2002). Par ailleurs, les WRKY pourraient jouer un rôle en aval de NPR1 pour la régulation de gène PR. En effet on observe un enrichissement significatif en boîtes W dans les promoteurs de 26 gènes régulés de façon NPR1-dépendante au cours de la SAR (Maleck et al., 2000). En outre, un site de liaison aux facteurs WRKY sur le promoteur de PR1 (LS4) agit comme un répresseur constitutif de PR1 (Lebel et
al., 1998) (Figure 26). Au moins un facteur WRKY, AtWRKY6 est connu pour être un répresseur de la
transcription. Ce facteur WRKY est transloqué vers le noyau et son expression est induite en réponse à P.
syringae (Robatzek and Somssich, 2001). De plus, WRKY6 a une activité inhibitrice sur sa propre
expression et celle de PR1 (Robatzek and Somssich, 2002). Des activités similaires ont été également observées pour des TGA se liant à des motifs TGA répresseurs (LS5) (Wan et al., 2002) (Figure 26). Ces résultats montrent que le mécanisme général de l’activation de PR1, de façon NPR1-dépendante, implique une dérépression via les WRKY et TGA, combinée à une activation par des TGA et d’autres TF. De même, huit facteurs de transcription de type WRKY seraient directement régulés par NPR1 (Wang et al., 2006). Des approches de génétique inverse sur ces WRKY ont révélé leur rôle comme régulateurs positifs et négatifs de la signalisation par SA (Wang et al., 2006).