Interaction plante-pathogène: influence de la température et contribution de la signalisation calcium – CaPPTure

Le scenario actuel du réchauffement climatique prévoit pour les plantes, une augmentation du nombre d’épidémies liées à la multiplication des pathogènes dans de nouvelles zones géographiques. Cette expansion des maladies représente une menace importante pour la production végétale en causant des pertes significatives de rendement. Aussi, l’un des défis majeurs en amélioration des plantes sera de développer des stratégies de lutte efficaces et durables contre ces agents pathogènes. Pour cela, l’identification des processus moléculaires permettant aux plantes de résister à ces agresseurs représente aujourd’hui une piste de recherche cruciale, notamment en vue de développer de nouveaux produits pour la protection des plantes. En conditions naturelles, les plantes doivent faire face, de manière simultanée, à de multiples contraintes qui sont à la fois de nature biotique (bactéries, champignons, virus, insectes) et abiotique (sécheresse, salinité, température). Pour se développer et se reproduire de manière satisfaisante, les plantes doivent mettre en place des stratégies adaptatives. Bien que certains composants génétiques à l’origine des réponses aux contraintes environnementales aient pu être identifiés et caractérisés, nos connaissances actuelles sur les stratégies développées par les plantes en réponse à ces stress combinées (biotiques et abiotiques) restent fragmentaires. Ainsi, des changements environnementaux, tels qu'une augmentation faible mais permanente de la température (3-5°C) suffit à inhiber les principaux mécanismes de défense des plantes à l’égard de pathogènes très variés.
Ce projet explorera la contribution de la signalisation calcique dans les processus d’adaptation propres aux plantes. En effet, la plupart des stimuli externes induisent une augmentation rapide de la concentration en calcium au niveau intracellulaire et le calcium est connu pour coordonner de nombreuses réponses adaptatives. Pour cela et afin de relayer cette information vers des protéines effectrices, il est nécessaire de décoder ces variations de calcium. Envisager de manipuler le calcium de manière ciblée pour activer ces réponses adaptatives reste une approche risquée au vu des nombreux acteurs impliqués dans l’homéostasie calcique, tandis que, décrypter le rôle des protéines de décodage du calcium et/ou de leurs protéines cibles, constitue un nouveau défi envisageable. L'originalité du projet sera de se concentrer sur une famille de décodeurs calciques spécifiques aux plantes, les CalModulin-Like (CMLs). Bien que leurs rôles respectifs restent encore à déterminer pour la majorité d’entre elles, plusieurs exemples montrent leur implication dans les réponses à des stress biotiques et abiotiques justifiant le projet envisagé. L’analyse fonctionnelle des CMLs reste encore une thématique émergente dans le domaine de la signalisation chez les plantes et notre but sera de démontrer, à l’aide d’outils génétiques, que les CMLs peuvent être des intégrateurs des réponses biotiques et abiotiques.
Le projet sera développé sur deux plantes modèles: Arabidopsis thaliana et la tomate (Solanum lycopersicum). Nous considérerons comme stress abiotique l'impact d’augmentations faibles mais permanentes de la température (+3 à +5°C) sur l'interaction de ces deux plantes modèles avec deux des bactéries pathogènes les plus importantes à l’échelle mondiale, Ralstonia solanacearum (Rs) et Pseudomonas syringae pv. Tomato (Pst). La tomate a été retenue comme plante modèle dans les études d'interaction entre plantes et pathogènes parce qu'elle est l’une des espèces les plus cultivées et reste extrêmement sensible à Rs et à Pst. Nos objectifs visent à la caractérisation fonctionnelle de CMLs associées aux stress et impliquées dans la tolérance d’Arabidopsis et de la tomate. Enfin, une attention particulière sera consacrée aux processus moléculaires contrôlés par ces CMLs en identifiant et caractérisant leurs protéines cibles.