Reconnaissance hétérospécifique chez les champignons filamenteux : Des récepteurs à la réponse cellulaire – Mykimun

Deux approches vont être développées simultanément. D’une part une approche expérimentale examinera le rôle de gènes identifiés comme récepteur immunitaires potentiels chez l’organisme modèle Podospora anserina, et la réponse immunitaire décrite au niveau cellulaire. Par ailleurs une approche in silico visera à identifier parmi la centaine de génomes de champignons séquencés les récepteurs potentiels à partir de caractéristiques attendues de ces gènes et de leurs produits.

Les premiers mois ont été consacrés à la mise en place des outils moléculaires nécessaires à l'étude de la réponse immunitaire chez le modèle Podospora anserina en interaction avec un autre champignon, Epicoccum nigrum. Nous avons également initié la recherche de nouveaux pathogènes de cet organisme.

La connaissance des similarités et des différences de stratégies de réponse aux pathogènes dans les trois branches eucaryotes revêt un caractère fondamental pour l’établissement de l’histoire évolutive de la mise en place de la fonction immunitaire. Par ailleurs ce projet devrait permettre d’approfondir nos connaissances de l’écologie microbienne. Enfin l’identification de récepteurs immunitaires capables d’initier une réponse de mort cellulaire du champignon peut permettre de définir des cibles pour le développement de molécules antifongiques.

Présentation d'un poster au congrès «European Conferences on Fungal Genetics« tenu à Marburg, Allemagne. (30 Mars, 2 Avril) «The Fungal Immune System: Podospora anserina as a model«.

La capacité de reconnaître la présence d’organismes pathogènes et d’initier une réponse cellulaire appropriée est essentielle pour la survie des organismes vivants. Chez les plantes et les animaux des mécanismes de défenses immunitaires complexes ont été décrits. Souvent ils conduisent à la mort des cellules infectées par le pathogène, soit par la réponse inflammatoire chez les animaux, soit par la réponse hypersensible chez les plantes. Dans les deux cas, la réponse immunitaire innée est initiée après reconnaissance de marqueurs moléculaires (PAMP) associés à la présence du pathogène par des récepteurs spécifiques (PRR). De façon intéressante, les PRRs chez les plantes et les animaux présentent une architecture commune associant un site de fixation des nucléotides central (NB) à un domaine effecteur N terminal et un domaine de séquences répétées riches en Leucine (LRR). Cette organisation, caractéristique des protéines de la classe STAND, est le produit d’une évolution convergente. Chez les plantes et les animaux, des dysfonctionnements des systèmes immunitaires associés à des mutations des PRRs déclenchent des maladies auto-immunes en absence de pathogènes. De façon surprenante aucun système immunitaire n’a été décrit chez les organismes de la troisième branche des eucaryotes, les champignons, pourtant phylogénétiquement proches des animaux.
Chez les champignons filamenteux un processus de reconnaissance conspécifique appelé incompatibilité végétative (IV) se déclenche lors de la fusion somatique de cellules issues de souches génétiquement différentes. Cette reconnaissance, assurée par des gènes appelés het, initie une réaction de mort cellulaire restreinte à la cellule de fusion aujourd’hui bien caractérisée. Des gènes het ont été clonés chez l’organisme modèle Podospora anserina. Des allèles du gène het-c codant pour une protéine de transfert des glycolipides (GLTP) peuvent être incompatibles avec des allèles de gènes de la famille NWD codant pour des protéines de la classe des STAND. Les membres de la famille NWD génèrent en permanence un nombre considérable de variants différant par leur domaine C terminal d’interaction protéine-protéine. Nous avons émis l’hypothèse que les produits de la famille NWD constituent en fait les PRRs fongiques, et que la réaction d’IV constitue une réaction auto-immune due à la divergence de gènes de reconnaissance sous la pression de pathogènes (BioEssays 31, 2009). Nous avons identifié une espèce de champignon, Epicoccum nigrum, qui déclenche une réaction lorsque confrontée à une souche sauvage de P. anserina. En confrontation, E. nigrum différencie des hyphes qui envahissent le territoire de P. anserina. En réponse les hyphes de P. anserina s’enroulent autour de ces hyphes envahissant et les tuent. Cette réaction est nettement moins prononcée chez des mutants de P. anserina souche délétée pour le gène het-c. Nous proposons que la protéine HET-C et les PRRs contribuent à un processus de reconnaissance du non-soi hétérospécifique pour initier une réponse immunitaire.
Le projet de recherche proposé ici vise, en utilisant initialement l’interaction P. anserina/E. nigrum, à confirmer le rôle de HET-C et des membres de la famille NWD comme PRRs et d’élucider le mécanisme de reconnaissance du non soi hétérospécifique. Qui reconnaît quoi et comment ? Nous tenterons également de confirmer que la réaction de réponse à E. nigrum mime la réaction d’incompatibilité. Enfin nous étendrons le concept de réponse immunitaire fongique à d’autres systèmes champignon hôte/pathogène. Ces données permettront d’aborder des questions d’immunologie comparative, et devraient également ouvrir de nouvelles pistes pour le contrôle de champignons nuisibles pour l’homme.