Caractérisation de peptides sécrétés impliqués dans les réponses aux stress biotiques chez Arabidopsis – STRESS-PEPT

La réponse des plantes aux stress biotiques implique une grande diversité de molécules telles que des protéines de régulation et des hormones. Parmi ces acteurs, les petits peptides sécrétés, également appelés hormones peptidiques ou cytokines végétales, peuvent interagir directement avec les pathogènes ou participer à la signalisation intercellulaire chez les plantes. Ces peptides sont produits à partir de précurseurs protéiques via un processus de maturation post-traductionnelle qui complexifie leur caractérisation uniquement sur la base de la séquence génomique. Seule une petite fraction des gènes capables de coder des peptides sécrétés a été décrite et leur diversité et leur impact ont été grandement sous-estimés. L’objet principal de STRESS-PEPT est de mieux comprendre la réponse des plantes aux stress biotiques à l’échelle du peptidome et de caractériser de nouveaux acteurs moléculaires impliqués dans les mécanismes de défense. En s’appuyant sur nos précédents travaux, nous souhaitons développer et appliquer une approche pluridisciplinaire combinant bioinformatique, transcriptomique et peptidomique pour identifier de nouveaux peptides sécrétés chez Arabidopsis et comprendre comment ils influencent la réponse aux agressions de différents agents pathogènes biotrophes et nécrotrophes (oomycètes, champignons, bactéries). La méthodologie proposée est structurée en trois tâches complémentaires :

(i) Un pipeline bioinformatique original sera utilisé pour cribler le génome d’Arabidopsis afin d’identifier les gènes codant pour des précurseurs de peptides sécrétés, de les classer en familles en fonction de leur homologie et de leur profil phylogénétique, et de prédire les peptides matures via une méthode sensible de recherche de motifs conservés ; ces prédictions seront croisées avec des analyses transcriptomiques de type RNA-seq conduites sur des plantules d’Arabidopsis en présence ou non des différents pathogènes étudiés pour identifier la fraction des gènes à l’origine de peptides sécrétés dont les précurseurs sont régulés au niveau transcriptionnel par des stress biotiques.

(ii) Les mêmes échantillons biologiques seront exploités pour la préparation d’extraits peptidiques (totaux ou à partir des fluides apoplastiques) à l’aide d’un protocole optimisé permettant leur analyse en spectrométrie de masse ; ainsi, une approche peptidomique de type LC-MS/MS sera conduite sur les différents extraits peptidiques pour l’identification et la quantification différentielle des peptides présents ainsi que la caractérisation de leur modifications post-traductionnelles.

(iii) Une sélection des peptides les plus prometteurs, basée sur les données de transcriptomique et de protéomique, sera effectuée pour des analyses fonctionnelles incluant des tests sur des mutants KO, sur des lignées surexpresseurs, et des traitements avec des peptides de synthèse afin de comprendre et de valider leur rôle dans la réponse aux pathogènes.

Le consortium STRESS-PEPT rassemble des bioinformaticiens, des biologistes moléculaires, des biochimistes et des phytopathologistes spécialistes de chacun des pathosystèmes étudiés ainsi qu’une plateforme de protéomique. Les collaborations déjà établies entre les partenaires garantissent une excellente synergie durant l’ensemble du projet planifié sur 4 ans et l’obtention de résultats d’intérêt pour la communauté. Toutes les données générées seront stockées dans une base de données relationnelle accessible à la fin du projet. STRESS-PEPT doit conduire à la découverte de nouveaux peptides sécrétés impliqués dans la perception des stress biotiques par les plantes et la régulation de leur réponse immunitaire. En prenant en compte leur conservation dans le règne végétal, ces peptides pourront être exploités dans des stratégies optimisant conjointement la qualité et la résistance des plantes cultivées, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités pour la gestion durable des cultures.