Caractérisation du rôle des petits ARNs non codants et du silencing inter-organisme lors de l’interaction plante-nématodes à galles

Président du jury :            

• Dr. Christine COUSTAU, DR1, ISA

 Rapporteurs/trices :    

• Dr. Muriel VIAUD, DR2, BIOGER
• Dr. Germano CECERE, DR1, Institut Pasteur                              

Examinateurs/trices :

• Pr. Amy BUCK, Professor, Edinburg University
• Dr. Matthias BENOIT, CR, LIPME
• Dr. Guillaume MOISSIARD, CR, LGDP

Directrices de Thèse :

• Dr. Stéphanie JAUBERT, DR2, ISA
• Dr. Bruno FAVERY, DR1, ISA

Résumé :

Les nématodes à galles du genre Meloidogyne comptent parmi les pathogènes des plantes les plus destructeurs. Ils possèdent un large spectre d’hôtes, infectant plus de 3000 espèces, incluant les principales cultures agricoles, et sont responsables de pertes économiques se chiffrant en plusieurs milliards à l’échelle mondiale. Ces nématodes phytoparasites induisent la formation de galles au niveau des racines en déclenchant la dédifférenciation des cellules du parenchyme en cellules géantes spécialisées, polynucléées et hypermétaboliques, qui servent de cellules nourricières essentielles à leur cycle de vie. La formation de ces cellules nourricières géantes résulte d’une reprogrammation massive de l’expression génique en réponse aux molécules effectrices sécrétées par le nématode, un mécanisme moléculaire conservé à travers son large spectre d’hôtes. L’interférence à ARN inter-règne a récemment émergé comme un nouveau mode de communication entre organismes, impliquant la sécrétion de petits ARN non codants par des pathogènes afin de réguler l’expression des gènes de l’hôte via le détournement de la machinerie d’interférence à ARN, et plus particulièrement des protéines Argonaute (AGO). Toutefois, l’implication des petits ARN non codants des nématodes à galles, et plus largement des nématodes phytoparasites, dans l’établissement de l’infection demeure largement inconnue. Afin d’explorer leur rôle potentiel dans la régulation des gènes de l’hôte lors de l’établissement du site nourricier, nous avons réalisé une immunoprécipitation des ARN associés à AGO1 (AGO1-RIP) à partir de galles de Solanum lycopersicum infectées par Meloidogyne incognita. Le mappage des lectures obtenues sur les génomes des deux espèces a permis de confirmer le chargement de 11 miARN de M. incognita sur les protéines AGO1 de l’hôte. Nous avons ensuite identifié les transcrits végétaux ciblés par ces miARN sécrétés du nématode en combinant le séquençage de dégradome, une prédiction computationnelle des cibles et une validation in vivo de la capacité de clivage de ces miARN à l’aide d’un rapporteur de silencing de type Dual-Luciferase. Afin de comprendre comment ce mécanisme d’interférence à ARN inter-règne pourrait expliquer le large spectre d’hôtes des nématodes à galles, des AGO1-RIP ont également été réalisées chez deux espèces modèles, Arabidopsis thaliana et Medicago truncatula, représentant respectivement les Brassicaceae et les Leguminosae. Nous avons identifié miR-2 et miR-100 comme étant sécrétés dans les trois espèces hôtes testées, renforçant l’importance de ces miARN dans l’établissement de l’infection. L’analyse de la conservation des sites cibles sur des transcrits homologues chez différentes plantes hôtes a permis d’identifier des voies cellulaires ciblées, suggérant l’existence de mécanismes d’infection communs à ces espèces. Un parallèle évolutif est établi entre les nématodes à galles, les nématodes phytoparasites et les helminthes, soulevant la question d’une convergence évolutive concernant les familles de miARN sécrétés par ces parasites. Ensemble, ces résultats fournissent le premier exemple d’interférence à ARN inter-règne entre un nématode phytoparasite et ses plantes hôtes, par l’identification de miARN sécrétés par M. incognita. Cette étude ouvre la voie à de futures caractérisations fonctionnelles des voies de sécrétion, des transcrits cibles identifiés et de l’impact du ckRNAi sur l’établissement et le maintien du site nourricier, en vue du développement de nouvelles stratégies de lutte contre l’un des pathogènes les plus dévastateurs des cultures modernes.

Mots Clefs : 

Nématode à galles, RKN, tomate, S. lycopersicum, microARN, phytopathogène, interférence ARN, silencing inter-règne, parasitisme, cellules géantes, reprogrammation génique, interaction biotique.