CE20 - Biologie des animaux, des organismes photosynthétiques et des microorganismes

L’étoffe d’un pathogène : comment Xanthomonas s’adapte à la vie in planta – XBOX

L’étoffe d’un pathogène : comment Xanthomonas s’adapte à la vie in planta

L'objectif du projet est d'étudier les déterminants génétiques associés à la pathogénie et la fitnesse bactérienne au cours de l’infection de pathogène végétaux. Le projet repose sur l’utilisation d’analyses « omiques » et se focalisera sur l’étude de la pourriture noire, l'une des maladies les plus dommageables sur les Brassicacées cultivées (choux, chou-fleur) ou sauvages (par exemple Arabidopsis). Cette maladie est causée par le pathogène vasculaire Xanthomonas campestris pv. campestris.

Pour une meilleure compréhension de la dynamique entre un pathogène et son hôte

Les agents phytopathogènes menacent la qualité des aliments, la santé humaine, l'économie, les sociétés et les écosystèmes. Ces interactions biotiques reposent sur des réseaux de réponse complexes. Nous devons comprendre la structure et la dynamique entre le pathogène et son hôte à différents niveaux d'organisation (molécule, cellule, organisme, agrosystèmes). Cela nécessite des approches systématiques qui sont désormais à portée de main avec l'avènement des technologies NGS. La combinaison d'analyses de fitness et du transcriptome représente une stratégie particulièrement adaptée à l'identification de gènes contribuant à l'adaptation du pathogène aux tissus végétaux au cours de l'infection. Ce projet permettra (i) l'identification de gènes fonctionnellement importants pour la fitnesse de Xcc in planta; (ii) ; la caractérisation de régulateurs transcriptionnels importants pour la mise en place du programme infectieux de Xcc; (iii) l’identification des voies importantes pour l'adaptation de Xcc aux différents compartiments végétaux rencontrés au cours du cycle infectieux.

Ce projet propose de combiner des analyses transcriptomiques in planta et des criblages RB-TnSeq à haut débit pour identifier les déterminants de la fitnesse bactérienne dans différentes conditions in vitro et in planta.
Pour déterminer la génétique de l'adaptation de Xcc à tous les stades de l'infection du chou-fleur, un criblage par RB-TnSeq sera effectué in planta ou dans des conditions liées à la plante. Les analyses par RB-TnSeq mesure l'abondance relative d'une bibliothèque complexe de mutants de transposons de Xcc avant/après inoculation dans les différents compartiments végétaux. Une telle approche RB-TnSeq identifiera les gènes qui contribuent quantitativement à i) la croissance dans un certain nombre de milieux pauvres liés aux fluides végétaux, ii) à la pathogénicité et iii) à l'adaptation à l'environnement végétal tel que la sève du xylème, les hydathodes et le tissu mésophile.
Pour capturer le transcriptome bactérien à différentes étapes de l'infection et pour corréler les résultats de fitness avec les changements de reprogrammation transcriptionnelle ayant lieu au cours de l'infection, le transcriptome de Xcc sera déterminé tout au long du cycle d'infection par RNA-seq. Ces analyses RNAseq seront effectuées dans les mêmes conditions décrites pour les expériences RB-TnSeq. Des analyses de transcriptomique comparatives permettront d'identifier des gènes et des voies potentiellement importantes pour la pathogénie, la fitness et l'adaptation de Xcc à la feuille, dans l'hydathode, dans le mésophile et dans la sève du xylème.

L’état physiologique ainsi que la stratégie d’adaptation de Xcc au premier tissu endophyte rencontré, l’hydathode, a été déterminé par analyse transcriptomique et génétique et fait l’objet d’une publication soumise dans « Molecular Plant Pathology journal ».
D’autre part, 180 gènes impliqués dans la fitnesse bactérienne de Xcc au sein de l’hydathode ont été identifiés. Parmi eux, la caractérisation de nouveaux facteurs de virulence a été réalisée. L’ensemble de ces résultats font l’objet d’une publication en cours de rédaction.

Ce projet est d'importance économique car Xanthomonas campestris appartient au « Top 10 » des bactéries phytopathogènes. Ce projet étendra les connaissances sur les voies importantes pour l'adaptation de Xcc aux différents compartiments végétaux rencontrés au cours de l’infection. Xcc étant un pathogène vasculaire modèle, les résultats obtenus dans le cadre du projet devraient être transposables à d'autres pathogènes vasculaires tels que les pathogènes étroitement liés au xylème, Xylella fastidiosa ou Ralstonia solanacearum.
A à long terme, le projet identifiera des traits de pathogénicité importants permettant le développement de projets de biologie synthétique sur la pathogénicité du Xcc. En effet, les données Omics peuvent être utilisées pour générer des modèles de réseaux métaboliques qui capturent quantitativement le métabolisme cellulaire et prédisent les phénotypes. Ce type de modèles pourrait être exploité pour mieux comprendre la pathogénicité et les interactions hôte-pathogène à des niveaux de complexité plus élevés et prédire quels seraient les impacts des différents changements biotiques et abiotiques sur ces interactions.

Un article soumis à «Molecular Plant Pathology« journal

La pathogénie repose sur sa capacité à contourner l’immunité de l’hôte et à s’adapter aux environnements rencontrés. Le projet XBOX est centré sur l’identification et la caractérisation des bases génétiques de l’adaptation des bactéries phytopathogènes en étudiant Xanthomonas campestris (Xc), l’agent de la nervation noire des Brassicacées comme pathosystème modèle. Grâce à des analyses « omiques » in planta, le projet XBOX permettra d’accéder à l’état physiologique de Xc au cours du processus infectieux et mènera à (i) l’identification de gènes de fonction inconnue important pour la fitness in planta; (ii) la caractérisation de régulateurs transcriptionnels important pour l’infection; (iii) l’identification de mécanismes d’adaptation aux différents tissus végétaux. Ce projet apportera une vision intégrée des mécanismes d’adaptation des phytopathogènes à leurs hôtes et ouvrira la voie à de nouvelles stratégies de lutte contre les phytopathogènes épiphytes et vasculaires.

Coordination du projet

Alice Boulanger (Laboratoire des Interactions Plantes - Microorganismes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LIPM Laboratoire des Interactions Plantes - Microorganismes

Aide de l'ANR 252 180 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2019 - 48 Mois

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