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Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes - LIPM

Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes

Immunité quantitative chez les plantes

quantitative immunity in plants

Immunité quantitative chez les plantes

L’importance et la complexité des voies de perception et de signalisation dans la régulation et l’exécution des réponses immunitaires chez la plante sont apparues au cours des dernières années. L’immunité médiée par les genes R a notamment été largement étudiée et confère une résistance totale des populations végétales. Cependant, cette forme de résistance est communément rapidement contournée par les agents pathogènes au champ, et en outre n’est pas observée en réponse à certains pathogènes. L’attention s’est de ce fait, portée sur d’autres formes de résistance pour l’amélioration des plantes, mais elles sont encore peu comprises.  

En absence de résistance qualitative, une résistance partielle appelée résistance quantitative (QDR, quantitative disease resistance) est souvent observée, conduisant à une réduction plutôt qu’à une absence, de maladie.  Plusieurs loci conférant une résistance quantitative se sont révélés durables, mais les mécanismes moléculaires sous-jacents à ces réponses immunitaires quantitatives demeurent très peu connus. 

Qualitative and Quantitative Resistance

Légende de la Figure : A gauche: Une réponse typique de résistance de type R observe sur des chênes infectés par l’agent pathogène Phytophthora ramorum (Photo: D. Rizzo, National Science Foundation); le schema dessous illustre de façon simplifiée les bases moléculaires de cette interaction (marron = cellule du pathogène, vert= cellule végétale). A droite: Une réponse typique de résistance quantitative observe dans la nature (Photo: G. Gilbert, National Science Foundation), avec (dessous) un modèle simplifié représentant les bases moléculaires supposées de cette forme de résistance. A lire:Roux F, Voisin D, Badet T, Balagué C, Barlet X, Huard-Chauveau C, Roby D, Raffaele S. Resistance to phytopathogens e tutti quanti: placing plant quantitative disease resistance on the map. Mol Plant Pathol. 2014 Jun;15(5):427-32.

 

Pour décoder les mécanismes moléculaires associés à l’immunité quantitative,  nous développons un programme de recherche multidisciplinaire axé sur l’utilisation  de la plante modèle Arabidopsis thaliana en interaction avec la bactérie pathogène Xanthomonas campestris ou le champignon pathogène Sclerotinia sclerotiorum. Ce sont deux pathogènes majeurs des plantes du genre Brassica (colza, chou, endive,  moutarde,...) qui ont des modes de vie distincts permettant d’explorer la diversité de l’immunité quantitative chez les plantes.

L’espèce Xanthomonas représente une contrainte majeure pour la production de plantes et de graines pour des espèces d’intérêt agronomique, plus spécifiquement  les Brassica et les Solanaceae, causant la pourriture noire (black rot) et la maladie des tâches bactériennes (bacterial spot), respectivement. L’espèce phytopathogène Xanthomonas a une aire de distribution géographique large, causant des baisses de rendement et de qualité, et son incidence est supposée augmenter du fait du changement climatique. Au-delà du déploiement de gènes de résistance, il n’existe pas de moyen de lutte efficace à ce jour pour le contrôle de Xanthomonas. Par consequent, nous avons adopté une stratégie interdisciplinaire  incluant génétique moléculaire et biologie évolutive en  collaboration avec Fabrice Roux (LIPM, Toulouse) pour l’identification de composantes clé de la QDR à Xanthomonas. Nos objectifs sont les suivants: (i) décoder les voies conduisant à la résistance de type QDR et identifier leur positionnement potentiel par rapport aux voies de résistance déjà connues; (ii) élucider les forces écologiques et évolutives qui contrôlent  la diversité génétique naturelle observée pour ces gènes QDR.

Le champignon pathogène Sclerotinia sclerotiorum est un pathogène généraliste, infectant une large gamme d’espèces d’hôtes (>400) dans la nature. C’est l’un des phytopathogènes les plus dévastateurs au monde et il cause la maladie sur de nombreuses espèces cultivées incluant  le soja, le colza, le tournesol et de nombreux légumes, mais  peu de solutions pour le  controle génétique de cette maladie existent à l’heure actuelle. S. Sclerotiorum infecte naturellement les espèces sauvages et cultivées  de l’espèce Brassica, incluant la plante modèle Arabidopsis thaliana.  Nous développons des approches multidisciplinaires centres sur l’interaction A. thalianaS. sclerotiorum pour répondre aux questions suivantes: (i) quels sont les gènes végétaux qui sont impliqués dans l’immunité quantaitive à Sclerotinia? Comment contribuent ils à la résistance  ? (ii) quels sont les mécanismes utilises par Sclerotinia pour coloniser ses hôtes? Comment évoluent-ils?

two main pathosystems

Légende de la figure : Illustration des deux pathosystèmpes principaux utilises dans le groupe. A gauche: La bactérie Xanthomonas campestris (Xcc) en culture in vitro; A droite: Sclerotinia sclerotiorum (Ss) en culture in vitro. Au milieu: Une image composite d’une plante d’Arabidopsis thaliana montrant des symptômes causés par Xcc sur le côté gauche et par  Ss sur le côté droit.