Régulation par le cuivre du réarrangement de la paroi cellulaire dans les galles induites par les nématodes à galles – CROWN

Les nématodes à galles (RKN) sont des vers microscopiques qui parasitent les racines des plantes et constituent l'un des principaux ravageurs des cultures dans le monde. La large gamme d'hôtes de ces ravageurs comprend plus de 5000 espèces de plantes, dont la plupart des plantes cultivées. Chaque année, les nématodes à galles sont responsables de plus de 10 milliards de dollars de pertes agricoles dans le monde. Une fois à l'intérieur de la racine, les nématodes à galles induisent la dédifférenciation des cellules vasculaires de la racine en cellules nourricières géantes, hypermétaboliques et multinucléées. Les cellules entourant les cellules nourricières géantes et les larves de nématodes se divisent et entament une différenciation vasculaire, l'ensemble formant le site nourricier du nématode. La formation du site nourricier conduit à l'apparition de galles racinaires, qui est le symptôme caractéristique de l'infection par les nématodes à galles. L'ontogenèse du site nourricier induit par le nématode constitue donc un modèle physiopathologique original pour l'étude des réarrangements de la paroi cellulaire. Dans un récent article nous avons décrit l'induction de petits ARN non codants, des microARN, dans les galles par une diminution du niveau de cuivre et une sensibilité réduite des plantes à l'infection par le RKN lorsque les plantes sont arrosées avec une solution de sulfate de cuivre non toxique. En outre, des résultats préliminaires obtenus chez Arabidopsis et la tomate ont montré une diminution de la teneur en cuivre dans les galles par rapport aux racines non infectées. Ces résultats suggèrent donc que l'infection par RKN est associée à une diminution du cuivre dans les cellules des galles. Les microARN cuivre induits dans les galles répriment l'expression des gènes codant pour des protéines non essentielles de liaison au cuivre. Ces protéines de liaison au cuivre, telles que les uclacyanines ou les laccases, sont impliquées dans le dépôt de lignine dans les tissus racinaires. Lors de la formation du site nourricier, les tissus entourant les cellules nourricières géantes sont réarrangés. L'endoderme, une couche cellulaire spécialisée renforcée par le dépôt de subérine et une bande de lignine appelée cadre de Caspari, qui entoure initialement le site nourricier lors de son induction, est dégradée. Cette dégradation du cadre de Caspari se produit en même temps que la formation du périderme à partir des cellules du péricycle en division, qui présentent un dépôt de lignine et de subérine dans leur paroi cellulaire. Enfin, le site nourricier mature induit par les nématodes est entouré par une cage de cellules du xylème et du phloème formée de novo. Par conséquent, le site nourricier induit par les nématodes à galles constitue un modèle original pour étudier le rôle du cuivre dans la formation du cadre de Caspari, le remodelage de la paroi cellulaire et le réarrangement des tissus dans les racines d'Arabidopsis et de tomate. Le projet CROWN propose d'intégrer des approches i) d'analyse élémentaire dont notamment des technologies de pointe en microscopie élémentaire (imagerie par fluorescence X), ii) de séquençage omique, iii) de génétique inverse et enfin iv) de biologie cellulaire pour comprendre comment la diminution du taux de cuivre dans les cellules racinaires induit par l'infection par les nématodes à galles pourrait affecter le remodelage de la paroi cellulaire dans les galles et en particulier la dégradation du cadre de Caspari, le dépôt de lignine du périderme et la lignification des vaisseaux du xylème. Pour répondre à ces questions, CROWN réunit les compétences d’experts de l'infection par les nématodes à galles, de l’étude de l'homéostasie des métaux et enfin de l’étude de de la différenciation de l’endoderme et du remodelage de la paroi cellulaire.