Utilisation de miPEPs pour contrôler l'interaction tournesol - orobanche – miPEPiTO

L’expansion de certaines plantes parasites (Striga, Orobanche et Phelipanche) chez des plantes de grandes cultures est devenue plus que préoccupante et est une menace sérieuse pour la sécurité alimentaire dans certaines régions d’Afrique. Si l’on considère l’espèce Orobanche cumana, celle-ci occasionne d’importantes pertes de productions de graines de tournesol en Europe du sud et dans les pays autour de la mer Noire, et est en pleine expansion en France. Malheureusement, il n’existe pas de méthodes de lutte efficaces et durables contre ces différentes mauvaises parasites de racines.
O. cumana est une holoparasite dépourvue de chlorophylle qui est incapable de réaliser la photosynthèse et est donc totalement dépendante de son hôte pour son alimentation hydrique, minérale et carbonée. Comme pour toutes les espèces de la famille des Orobanchaceae, deux étapes clés doivent être complétées par cette mauvaise herbe pour établir une interaction parasitaire. Elle doit percevoir des signaux moléculaires spécifiques produits par les racines de l’hôte pour germer, et elle doit développer un nouvel organe spécifique, l’haustorium, pour envahir les tissus racinaires de l'hôte et se connecter à son système vasculaire. Les processus moléculaires sous-jacents de ces deux étapes sont encore largement inconnus en raison d’un manque de ressources génomiques chez ce parasite et de protocoles permettant une approche de génétique inverse. Les objectifs du projet sont i) de développer de nouveaux outils moléculaires pour étudier ces deux étapes cruciales du développement parasitaire et ii) de développer une méthode de lutte innovante et durable pour la gestion de ces ravageurs.
L'un des partenaires du projet a découvert récemment une nouvelle classe de peptides régulateurs, les miPEPs, qui seront un élément clé de ce projet. Ces peptides sont codés par les transcrits primaires de miARNs. Chaque miPEP induit la transcription de son propre transcrit primaire, conduisant à la production d'une quantité plus élevée du miARN correspondant et par conséquent à une régulation négative des gènes cibles spécifiques du miARN. Cette régulation naturelle de l'expression d’un gène peut être simulée avec des miPEPs synthétiques, de sorte que les étapes spécifiques du développement de la plante peuvent être perturbées temporellement par un traitement exogène de miPEPs appropriés.
Le projet sera composé de deux tâches principales :
Tâche 1 : identifier les miPEPs d’O. cumana potentiellement impliqués dans la régulation de la germination des graines et la formation de l’haustorium d’O. cumana (données RNA-seq et RACE-PCR), identifier les miPEPs de tournesol impliqués dans la régulation de la défense du tournesol (données RNA-seq), produire les peptides candidats synthétiques correspondants et évaluer l'activité des miPEPs synthétiques d’O. cumana sur la germination des graines et la différenciation de l’haustorium (en utilisant des tests in vitro spécifiques et originaux).
Tâche 2 : sélectionner les candidats miPEP synthétiques d’O. cumana et de tournesol et évaluer leur capacité à affecter négativement le parasitisme soit en inhibant la croissance du parasite et le processus infectieux, soit en améliorant la résistance de tournesol (en réalisant des test in vivo de cultures en pot), et définir, à la lumière des résultats obtenus, des miPEPs capables de contrôler deux autres interactions plante parasite – plante : Phelipanche ramosa - colza et Striga hermonthica - maïs.
Le résultat attendu de la Tâche 1 est d'accroître nos connaissances sur les mécanismes moléculaires clés d'une interaction complexe parasitaire en identifiant les gènes importants d’O. cumana et du tournesol qui sont impliqués dans ce parasitisme. Ceux de la Tâche 2, qui seront exploités par une entreprise privée, sont de fournir une nouvelle méthode phytosanitaire de contrôle du parasitisme de l’orobanche (et probablement de striga) par des substances naturelles spécifiques et biodégradables.