Impact de MtSNF4b sur la croissance de Xanthomonas dans les graines de 194

Impact de MtSNF4b sur la croissance de

Xanthomonas dans les graines de

Chapitre 3 : Impact de MtSNF4b sur la croissance de Xanthomonas

195

Figure 3.1 : Schéma de classification des transcrits liés aux stress biotiques. La classification est effectuée à

l’aide du logiciel MAPMAN à partir des données des analyses transcriptomiques comparant le type sauvage aux lignées RNAi MtSNF4b imbibées après deux à trois semaines de PMS (ImageAnnotator 2.0.0). L’intensité relative des gènes provient de l’analyse des données transcriptomiques par le logiciel Genespring 7.0 (Agilent). Les cases de couleur rouge indiquent un gène dont l’expression est accrue dans le type sauvage.

Dans le chapitre 2, les résultats d’analyse transcriptomique des graines de mutants RNAi

MtSNF4b par rapport aux graines de type sauvage montrent que la plupart des gènes réprimés

sont liés à la défense biotique. Effectivement, une analyse des données transcriptomiques par

le logiciel MAPMAN confirme que de nombreux gènes réprimés dans les mutants RNAi

MtSNF4b se trouvent potentiellement dans la catégorie fonctionnelle des stress biotiques (Fig.

3.1). Dans les graines de type sauvage, l’expression de ces gènes est activée pendant la phase

d’imbibition des graines dormantes. Ceci laisse supposer que MtSNF4b peut jouer un rôle

dans la défense contre une attaque pathogène, maintenant une qualité et une vigueur optimales

des graines en attente de la germination. Dans ce chapitre, nous avons voulu étudier cette

hypothèse en nous appuyant sur l’expertise de l’équipe Ecologie, Diversité, Taxonomie des

bactéries phytopathogènes de l’UMR Pavé. Cette équipe travaille sur les mécanismes de la

transmission des bactéries appartenant au genre Xanthomonas ssp sur la légumineuse

Phaseolus vulgaris (Darsonval et al., 2008 ; 2009). X. axonopodis pv. phaseoli et X. fuscans

subsp. fuscans sont des organismes de quarantaine responsables de la graisse commune du

haricot et sont transmis par les semences de leur plante-hôte (Darrasse et al., 2007). La

transmission des pathogènes est une problématique importante pour les semenciers. Les

champignons, bactéries et virus peuvent en effet être transmis passivement par les semences

aux plantes adultes et, parmi les pathogènes transportés par les semences, les bactéries sont

particulièrement problématiques étant donné le nombre limité de stratégies de contrôle de ces

pathogènes (Darsonval et al., 2009).

L'interaction entre plantes et pathogènes peut mener soit à la réussite de l'infection

(interaction compatible), soit à une résistance (interaction incompatible). Dans le cadre d'une

interaction incompatible, l'infection par un virus, une bactérie ou un champignon élicite des

réponses localisées dans et autour des cellules infectées de l'hôte. Ces réponses incluent un

choc oxydatif pouvant mener à la mort de la cellule, le pathogène est ainsi confiné dans une

zone de cellules mortes, limitant ainsi sa diffusion depuis le site d'infection initial (Lamb et

Dixon, 1997; Kombrink et Schmelzer, 2001). Les réponses locales incluent des changements

dans la composition des parois pouvant inhiber la pénétration des pathogènes, et la

néo-synthèse de composés antimicrobiens tels que des phytoalexines ou des protéines associées

aux pathogènes (PR) (Heil et Bostock, 2002). En plus de cette réponse locale, un signal se

diffuse dans la plante et induit des changements d'expression de gènes dans des parties non

infectées des plantes. Cette réponse systémique inclut, dans de nombreux cas, la production

de phytoalexines et de protéines PR (van Loon et al., 1997; van Loon et van Strein, 1999). Les

Chapitre 3 : Impact de MtSNF4b sur la croissance de Xanthomonas

197

Figure 3.2 : Alignement protéique des protéines annotées PR10 dans l’analyse transcriptomique.

L’alignement est réalisé au moyen du logiciel Multalin (http://bioinfo.genotoul.fr/multalin/multalin.html). Les acides aminés représentés par des lettres rouges sont conservées. Les acides aminés codés par des lettres bleues ou noires représentent une différence d’une protéine à l’autre.

gènes dont l’expression est réduite par l’extinction de MtSNF4b sont associés à la synthèse de

phytoalexines (médicarpine), à la modification de la paroi cellulaire (glucanases, peroxidases)

et à des protéines PR10 (chapitre 2).

Dans ce chapitre, nous avons d’abord vérifié l’expression différentielle de MtPR10 entre

le type sauvage et le mutant RNAi MtSFN4b aux niveaux transcriptionnel et traductionnel.

Puis, avant d’évaluer le rôle de MtSNF4b dans la résistance aux pathogènes dans les graines

dormantes de M. truncatula, une caractérisation du pathosystème Xanthomonas ssp / M.

truncatula R108 a été réalisée sur de jeunes plantules avec une dizaine de souches de

Xanthomonas pour identifier des souches compatibles et incompatibles. Ensuite, l’impact de

l'inoculation de deux souches de Xanthomonas sur la physiologie des semences de M.

truncatula a été étudié. Une étude de la sensibilité des semences à deux souches de

Xanthomonas compatible et incompatible a été réalisée par l’analyse des dynamiques des

tailles des populations bactériennes durant l'imbibition. Enfin l’impact de l’extinction de

MtSNF4b sur les défenses contre les stress biotiques des semences a été étudié par le biais

d’une analyse de la dynamique des tailles des populations bactériennes de deux souches de

Xanthomonas dans des lignées RNAi MtSNF4b.

3.1 Impact de l'extinction de MtSNF4b sur l'expression de MtPR10

Lors de l'analyse transcriptomique par puce à ADNc, une importante classe

fonctionnelle de gènes sur-exprimés dans les embryons de type sauvage par rapport aux

embryons RNAi MtSNF4b est associée aux stress biotiques (Fig. 3.1). Parmi les gènes

différentiellement exprimés, neuf codent des protéines proches de « pathogenesis related

protein 10 » (PR10). Les PR10 appartiennent à la famille des PR qui est un groupe de

protéines caractérisées par leur faible expression basale dans les tissus sains et leur

accumulation dans les tissus infectés par un pathogène (Sels et al., 2008). Les PR10 forment

une large famille de PR dont l’activité serait ribonuclease-like (Somssich et al., 1986). Parmi

les transcrits présents dans l’analyse transcriptomique, TC106614, connu sous le nom

MtPR10-1 (Gamas et al., 1998), est sur-exprimé dans le type sauvage par rapport aux lignées

RNAi MtSNF4b imbibées après deux à trois semaines de post maturation à sec (PMS) (Fig

3.2, annexe 1). Les autres transcrits annotés « PR » révélés par l’analyse transcriptomique ont

une forte homologie de séquences protéiques avec MtPR10-1 (Fig. 3.2).