Outre le mécanisme de gene silencing visant à inhiber l’expression du génome viral, les plantes ont
également établi d’autres mécanismes de défense qui reposent par exemple sur la reconnaissance
d’un facteur de virulence du pathogène par un facteur de résistance de l’hôte. Ces interactions
conduisent à une réaction HR entraînant la mort des cellules infectées et donc limitant la
propagation du virus. Ce type de défense a été décrit pour le TMV vis-à-vis duquel les plants de tabac
portant le gène N développent une réaction HR suite à une infection par ce virus (Holmes, 1938). Le
gène N code pour une protéine de la famille des NB-LRR (Nucleotide-binding site and leucine rich
repeat protein) (Whitham et al., 1994). Le domaine hélicase de la réplicase du TMV (la protéine p50)
est un éliciteur de la résistance contrôlée par la protéine N (Abbink et al., 1998; Erickson et al., 1999;
Introduction bibliographique - Les interactions entre protéines virales-protéines de l’hôte impliquées dans les réactions de défense
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Padgett et al., 1997). La protéine p50 interagit avec les protéines 14-3-3 et des protéines
chloroplastiques de tabac NRIP1 (N receptor-interacting protein) (Caplan et al., 2008; Konagaya et al.,
2004). En présence de la protéine p50, la protéine NRIP1 est relocalisée des chloroplastes vers le
cytoplasme et le noyau, où elle va former un complexe avec les protéines N et p50 (Caplan et al.,
2008). Dans leur modèle, Caplan et al. proposent que le complexe protéique « p50/NRIP1/N » (et
probablement d’autres protéines de l’hôte) active la protéine N, conduisant à l’adressage nucléaire
de la protéine N et à l’activation de la réaction HR. Les protéines 14-3-3 sont, quant à elles, des
protéines multifonctionnelles qui ont de multiples partenaires cellulaires impliqués dans la régulation
des fonctions du cycle cellulaire (Roberts, 2003; Sehnke et al., 2002). Elles pourraient donc
également s’associer à la protéine N (Konagaya et al., 2004) mais le rôle du complexe p50/14-3-3/N
n’a pas été décrit.
L’écotype Dijon d’arabidopsis (Di-0) possède une résistance naturelle au Turnip crinckle virus (TCV),
qui ralentit le mouvement vasculaire du virus (Simon et al., 1992). L’éliciteur de cette réaction de
défense est la protéine CP du TCV (Oh et al., 1995; Simon et al., 1992). La protéine TIP d’arabidopsis
(TCV-interacting protein) a été identifiée comme un partenaire de la protéine CP du TCV lors d’un
criblage de banque d’ADNc par la technique du YDH (Ren et al., 2000). Ren et al. ont observé que
l’absence d’interaction entre la protéine TIP et une protéine CP mutée conduit à l’absence
d’induction de la réaction HR et à l’absence de résistance dans l’écotype Di-0. L’interaction CP/TIP
semble donc impliquée dans le mécanisme de résistance au TCV, et la protéine CP pourrait être un
éliciteur de la réaction HR, en relocalisant, par exemple, la protéine TIP du noyau vers le cytoplasme
(Ren et al., 2005). Ces résultats sont cependant controversés car les travaux de Jeong et al. (2008) ne
valident pas cette hypothèse.
La protéine IAA26 de tomate et les protéines IAA26 (ou PAP1), IAA27 et IAA18 d’A. thaliana
appartiennent à la famille des protéines « Auxin/indol-3-acid acetic » (AUX/IAA) et interagissent
également avec le domaine hélicase de la réplicase du TMV (Padmanabhan et al., 2005;
Padmanabhan et al., 2008; Padmanabhan et al., 2006). Cette interaction, conservée chez différents
hôtes, semblent donc nécessaire à l’établissement du cycle infectieux du TMV. Les protéines
AUX/IAA sont des facteurs de transcription qui régulent l’expression des gènes impliqués dans la
réponse à l’auxine. Néanmoins, la voie de l’auxine qui régule la croissance de la plante et son
développement, n’est à ce jour pas décrite comme une voie métabolique impliquée dans le cycle
viral. La relocalisation de la protéine IAA26 en présence du TMV (Padmanabhan et al., 2006), suggère
que le virus modifie les fonctions de facteur de transcription de la protéine IAA26. Padmanabhan et
al. (2008) ont montré que cette interaction est particulièrement indispensable au virus pour son
Introduction bibliographique - Les interactions entre protéines virales-protéines de l’hôte impliquées dans les réactions de défense
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accumulation dans les tissus matures où se localise majoritairement la protéine IAA26. Selon les
auteurs, le virus pourrait modifier les fonctions de la protéine IAA26 de manière à reprogrammer la
cellule et établir un environnement favorable à sa multiplication.
Le facteur de transcription ATAF2, identifié par criblage de banque d’ADNc d’A. thaliana par la
technique du YDH, est un régulateur positif des mécanismes de défense gouvernés par l’acide
salicylique. Le domaine NAC de ce facteur de transcription se lie au domaine hélicase de la réplicase
du TMV (protéines de 126 et 183 kDa) (Wang et al., 2009). La transcription du gène Ataf2 est
augmentée suite à l’infection par le TMV (augmentation du niveau d’ARNm), et la surexpression
d’ATAF2 réduit significativement l’accumulation du virus. Une étude récente de Wang et al. (2012) a
permis d’identifier les gènes cibles du facteur de transcription ATAF2. Parmi ceux-ci, on trouve le
gène Pao3 qui code pour une « Polyamine oxydase 3 »et qui estpositivement régulé par ATAF2. Les
polyamines s’accumulent suite à l’attaque d’un pathogène (Hussain et al., 2011) et sont métabolisés
par PAO3 pour produire du peroxyde d’hydrogène (H
2O
2) dans les péroxysomes et ainsi générer un
signal d’activation des réactions de défense de la plante (Uehara et al., 2005).
Un autre gène de défense positivement régulé par ATAF2 est Oxs3, qui code pour la protéine
« Oxidative Stress 3 ». Il est intéressant d’observer que la protéine OXS3 est nécessaire pour la
résistance au cadmium qui se manifeste par un dépôt de callose au niveau des PDs (Ueki & Citovsky,
2002; Zavaliev et al., 2011). Un traitement au cadmium stimule la résistance des plantes au TMV,
probablement grâce à l’induction de la protéine cdiGRP (cadmium induced glycine-rich protein) qui
favorise le dépôt de callose (Ueki & Citovsky, 2005).
Ainsi, dans ces deux exemples, on constate qu’ATAF2 régule l’expression de deux gènes, Pao3 et
Oxs3, ayant un effet délétère sur le cycle du TMV. Le virus ciblerait le facteur ATAF2 pour
contrecarrer les mécanismes de défense de la plante.
Le second facteur de la plante impliqué dans l’accumulation du TMV a été identifié plus récemment
(Yamaji et al., 2010a) en criblant cette fois une banque d’ADNc de N. tabacum par la technique du
YDH avec le domaine polymérase de la protéine RdRp (domaine présent uniquement dans la
protéine de 183 kDa). Il s’agit d’une protéine qui contient un domaine RING, encore appelée TARF
pour « TMV-associated RING Finger protein ». Les auteurs ont montré que cette protéine est
surexprimée suite à l’inoculation du TMV et que l’inhibition de l’expression de la protéine TARF par la
technique du VIGS, entraîne une augmentation de l’accumulation de l’ARN viral. Une surexpression
de la protéine TARF entraîne au contraire une diminution de l’accumulation du TMV. Ces résultats
indiquent que la protéine TARF de N. tabacum inhibe l’accumulation du TMV via son interaction avec
la protéine RdRp. Cette protéine TARF possède un motif RING-H2 similaire à celui de la protéine EL5
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qui a une activité « ubiquitin ligase ». La protéine TARF pourrait donc, elle aussi, posséder cette
activité et ubiquitinyler la protéine RdRp du TMV, conduisant ainsi à sa dégradation et donc à une
diminution de l’accumulation du TMV. Cette hypothèse reste à vérifier notamment en analysant
l’activité « ubiquitin ligase » de la protéine TARF.
Enfin, pour finir ce paragraphe sur les interactions impliquées dans l’accumulation virale, j’ai reporté
dans le Tableau 7, des protéines cellulaires qui ont un effet sur la charge virale, mais pour lesquelles
le mode d’action n’a pas encore été élucidé.
Virus Acronyme Protéines virales Protéines de l’hôte Action sur
l’accumulatio n virale
(Références)
Tobacco mosaic virus TMV Réplicase, domaine Hélicase
AAA-ATPase Augmentation (Abbink et al., 2002) Tobacco mosaic virus TMV Réplicase,
domaine Hélicase
Sous-unité de 33 kDa du complexe de l’oxygène
du photosystème II
Augmentation (Abbink et al., 2002)
Tomato leaf curl virus TLCV V1 SlUPTG1 Augmentation (Selth et al., 2006) Cucumber mosaic virus CMV 1a, 2a Tsi-p (Tsi-1 interacting
protein )
Régulation (Huh et al., 2011) Cabbage leaf curl virus CaLCuV NSP AtNSI (acétyltransférase) Augmentation (Carvalho et al., 2006;
McGarry et al., 2003)
Tableau 7 : interactions entre protéines virales et protéines de l’hôte, impliquées dans la charge virale mais pour lesquelles le mode d’action n’a pas encore été identifié
.
Dans le document
Partenaires et rôle dans le cycle viral des différentes formes de la protéine RT du Cucurbit aphid-borne yellows virus
(Page 41-44)