Ingénierie de la résistance des plantes cultivées aux pathogènes basée sur le TALome – CROpTAL

Les protéines TALE de Xanthomonas agissent comme des facteurs de transcription dans les noyaux de la plante où ils activent la transcription de gènes de sensibilité (S) dont l’expression est favorable au pathogène. Les répertoires de gènes tal seront déterminés par séquençage de molécule unique en temps réel (SMRT). Ces résultats serviront pour étudier les mécanismes évolutifs de ces gènes et la durabilité des tolérances dépendantes des TALEs dans des plantes d’intérêt agronomique. Des approches de transcriptomique seront employées pour déterminer les cibles in planta des TALEs. Des prédictions bio-informatiques des spécificités de liaison des TALEs à l’ADN seront réalisées pour identifier les cibles directes des TALEs. Les validations fonctionnelles des paires TALE/gènes S seront réalisées par génétique réverse chez Xanthomonas et in planta.

Nous avons pu montrer que le séquençage SMRT est une approche efficace pour résoudre les séquences répétées des gènes tal. Ainsi, nous avons pu identifier plus de 200 TALEs permettant une description quasi-complète des TALomes de X. transluscens, X. campestris, X. oryzae, X. citri pv. citri, X. citri pv. fuscans et X. phaseoli pv. phaseoli. Nous avons observé l’importance des transferts horizontaux de gènes, de la recombinaison, de la conversion génique et des mutations ponctuelles pour l’évolution des gènes tal et la création de nouvelles spécificités de reconnaissance. Par transcriptomique et prédictions in silico, nous avons identifié des cibles végétales candidates ciblées par les TALEs dans plusieurs espèces d’intérêt agronomique tels que les gènes SWEET, ERF ou aquaporins. Nos travaux chez le riz ont montré que les gènes SWEET et ERF sont des gènes de sensibilité et sont des sources de résistance possible dès lors que l’on identifie des allèles naturels ou CRISPR dont l’expression ne peut plus être activée par les protéines TALE.

Le projet CROpTAL était un projet de recherche fondamentale coordonné par Laurent Noël (CNRS Toulouse). Il associait trois autres partenaires académiques : CIRAD (La Réunion), IRD (Montpellier) and INRA (Angers). Le projet a débuté en janvier 2015 et a duré 51 mois. Il a bénéficié d’une aide ANR de 500 k€ pour un coût global de l’ordre de 3 160 k€. Le projet CROpTAL a bénéficié d’un agrément par les pôles de compétitivité QUALIMED, VEGEPOLYS and AGRI-SUD-OUEST INNOVATION.

Le projet CROpTAL a déjà été à l’origine de plus de 22 articles et 14 présentations en congrès scientifiques nationaux et internationaux ainsi que deux outils de bio-informatique et une base de données mis à disposition de la communauté scientifique pour l’analyse des TALEs et de leurs cibles dans les plantes d’intérêt agronomique. Il a participé à la formation de plus de 9 doctorants donc 5 ont obtenu leur thèse à ce jour. Publications majeures : Ruh et al. (2017) BMC Genomics. 18(1):670; Denancé et al. (2018) New Phytologist, 219(1): 391-407; Pérez-Quintero et al. (2015) Frontiers in Plant Sciences 6:545; Perez-Quintero and Szurek (2019) Annual Rev Phytopathol 57: in press; Hutin M et al. (2015). Plant J. 84(4): 694-703; Tran et al. (2018). PLoS Pathog. 14(6): e1007092.

En l'absence de méthodes chimiques efficaces et non toxiques, la sélection de variétés génétiquement résistantes reste la stratégie la plus prometteuse pour lutter durablement contre les bactéries phytopathogènes. Néanmoins, cette approche nécessite des sauts conceptuels dans les modes de sélection de variétés d'intérêt agronomique résistantes. Le projet CROpTAL cherche à identifier des cibles de sensibilité conservées dans des familles d'intérêt agronomique majeur (céréales, agrumes, brassicacées, légumineuses). Les cibles de sensibilité seront identifiées grâce aux effecteurs TALs (Transcription Activator-Like) de Xanthomonas qui activent l’expression de gènes de sensibilité chez la plante afin de promouvoir la maladie. Des variants inactifs de ces cibles de sensibilité conservées au sein d'une espèce pourront alors être utilisés dans des programmes de sélection assistée par marqueurs pour aider à l'élaboration de variétés durablement résistantes aux agents pathogènes.