Interactions Plantes-Nématodes

Thématique de recherche

Les nématodes phytoparasites, en particulier les nématodes à galles du genre Meloidogyne spp., endophytes et extrêmement polyphages, et les nématodes du genre Xiphinema spp., ectoparasites et vecteurs de virus chez la vigne, provoquent des dommages considérables aux cultures.

Les limites des méthodes de lutte efficaces couramment employées (retrait continu des nématicides toxiques, rareté des sources de gènes de résistance et leur contournement) rendent urgent le développement de nouvelles stratégies de lutte, fondées sur une meilleure connaissance des interactions hôtes-nématodes.

Le projet de recherche de l’équipe IPN est de produire des connaissances fondamentales sur le dialogue moléculaire des interactions plantes-nématodes, de la perception de l’hôte par le nématode à la différenciation des cellules racinaires et la formation de cellules végétales nourricières spécialisées appelées « cellules géantes », en combinant des approches « omiques », de (épi)génétique moléculaire et de biologie cellulaire. En parallèle, des approches plus applicatives sont menées pour accompagner la transition agroécologique, en proposant des méthodes de lutte innovantes et durables au champ.

Notre implication dans des programmes de recherche sur les aspects mécanistiques de l’interaction et sur des aspects finalisés permet d’aborder les différents niveaux d'analyse de l'interaction plante-nématode et confère à l’équipe une large expertise reconnue internationalement dans ce domaine.

Axes de recherche et objectifs

Les études menées au sein de l’équipe IPN s'articulent autour de trois thèmes principaux :

Thème 1. Mécanismes de perception et d’adaptation des nématodes à leur(s) hôte(s)

Dr L. Zurletto, Dr S. Mantelin, Dr C. Van Ghelder, Dr B. Favery, Dr P. Abad, Dr P. Castagnone, C. Caravel, U. Julien-Portier

Thème 2. Etude du dialogue moléculaire de l’interaction sensible : effecteurs de pathogénicité des nématodes à galles et fonctions végétales manipulées conduisant à la formation des cellules géantes

Dr S. Jaubert-Possamai, Dr M. Quentin, Dr B. Favery, K. Mulet, P. Foubert + 3 étudiant.e.s en thèse S. Soulé, S. Ranty-Roby, A. Dussutour

Thème 3. Concevoir des systèmes de culture innovants pour la gestion durable des nématodes phytoparasites

Dr C. Djian-Caporalino, Dr C. Van Ghelder, Dr M. Quentin, Dr B. Favery, C. Caravel, U. Julien-Portier + 1 étudiant en thèse C. Njekete 

Modèles biologiques étudiés

Nématodes :

• Les nématodes à galles (Meloidogyne spp.) qui sont considérés comme les plus nuisibles pour l'agriculture mondiale
• Les nématodes à dague (Xiphinema spp.), vecteurs de transmission et de dissémination de maladies virales chez la vigne

Plantes (plantes modèles et d’intérêt agronomique)

• Arabette Arabidopsis thaliana, luzerne Medicago truncatula
• Solanacées (tomate Solanum lycopersicum, Nicotiana benthamiana & poivron Capsicum annuum) et plantes pérennes (vigne Vitis spp. & Prunus spp.)

(a) Essai système nématodes à galles en culture de salades. (b) Galles induites par Meloidogyne spp. sur racine de tomate. (c) Larve de Meloidogyne incognita injectant des effecteurs dans les cellules racinaires pour induire des cellules géantes nourricières. (d) Coupe confocale d’une galle montrant les cellules géantes multinucléées. (e) Symptôme du virus du court noué de la vigne transmis par Xiphinema index. (f, g) X. index, nématode ectoparasite vecteur de virus.

Problématiques actuelles

Au sein des 3 thèmes de recherche IPN, nos travaux ont pour objectifs d’étudier :

1.1 Les mécanismes de perception de la plante par les nématodes des genres Meloidogyne & Xiphinema

Les diamines (e.g. putrescine et cadavérine) attirent les larves de M. incognita (Oota et al. 2020, Mol. Plant)

1.2 Les déterminants génétiques et épigénétiques de l’adaptation des nématodes à galles à la résistance des plantes

Cartographie de 5 modifications post-traductionnelles des histones sur le génome de M. incognita (Hassanaly-Goulamhoussen et al. 2021, Front. Cell Dev. Biol.)

2.1 Les effecteurs clés du parasitisme des nématodes et leurs cibles végétales directes

Les effecteurs de nématodes à galles produits dans les glandes salivaires sont injectés dans les cellules géantes par le stylet et ciblent des fonctions cellulaires clés pour interférer avec la mise en place des défenses des plantes et établir les cellules nourricières (Mejias et al. 2021, New Phytol.)

2.2 Le rôle des peptides de signalisation dans la formation des cellules géantes induites par les nématodes à galles et comparaison avec leurs rôles lors des interactions symbiotiques

2.3 Les régulations transcriptionnelles et post-transcriptionnelles des gènes de la plante lors de la formation des cellules géantes

Rôle clé des microARN et leurs transcrits cibles dans le développement des cellules géantes (Medina et al. 2017 New Phytol.)

3.1 Exploitation des gènes de sensibilité pour développer de nouvelles résistances aux nématodes phytoparasites

3.2 L’approche système & le développement de systèmes de cultures innovants

Evaluation des sorghos fourragers comme plantes de services contre les nématodes à galles lors d’une expérimentation au champ de 4 ans (Djian-Caporalino et al. 2019, BASE & Crop Protection)

Partenariat scientifique et soutien de programmes

• Collaborations nationales : unités de recherche INRAE-Universités-CNRS (IGEPP, IPS2, LIPME, LRSV, SVQV), entreprises privées (Syngenta, Limagrain Vegetable Seeds, LIDEA seeds, UPL France, Bayer Crop Science…) et organismes professionnels, en particulier des filières maraichères (CTIFL, APREL, GRAB, Chambres d’agriculture et CETA PACA, GIS PICLég…).
• Collaborations internationales : Universités de Kumamoto (Japon), Université de Meiji (Tokyo, Japon), RIKEN Institute (Japon), CAU (China Agricultural University Beijing, Chine), CAAS (Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, Chine), Université Ludwig-Maximilians (LMU)de Munich (Allemagne), WUR Wageningen (NL), The James Hutton Institute (Dundee, Ecosse), Université de Gent (Belgique), Université de Tolède (Espagne), NCSU Raleigh (USA), ISU Ames (USA)…
• Coordination et participation à de nombreux programmes de recherche nationaux (ANR…), européens (COST) et internationaux (cf onglet projets et contrats).

Membres de l’équipe

(cf onglet membres de l’équipe sur la droite)

Permanents : 5 chercheur.e.s & 1 ingénieur de recherche (INRAE), 2 maîtres de conférences (Univ. Côte d’Azur), 4 assistants.es ingénieurs.res/technicien.nes (INRAE)

Non permanents : 4 étudiants.es en thèse (Univ. Côte d’Azur), 1 assistante ingénieure, 2 Post-docs

Equipe IPN (Printemps 2022)