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Le partenariat microbien d’un oomycète pathogène lors de l’infection végétale

Publié le 23/01/2018
Mots-clés : 3PERF-2 - SPE

dans le cadre d'une thèse réalisée avec la collaboration de trois unités de recherche

Pour promouvoir le biocontrôle des mildious causés par les oomycètes, il est nécessaire de connaitre la diversité, la dynamique et les fonctions du microbiote qui interagit avec les oomycètes. Dans les revues PLoS Pathogens et Microbiome, des chercheurs INRA font (1) l’état de l’art des connaissances de cette diversité et de ses implications pour le processus infectieux ; (2) la description des modifications de la composition du microbiote bactérien lors d’une infection de la tomate par un oomycète, ainsi que la démonstration de coopérations oomycète-bactérie lors de l’infection.

  • Contexte et enjeux

Parmi les facteurs qui influencent le déroulement d’un cycle infectieux chez une plante, le microbiote, l’ensemble des microorganismes évoluant au sein d’un écosystème, est un facteur primordial. Les études actuelles sur les microbiotes associés à une espèce végétale hôte révèlent un système de régulation complexe, impliquant des interactions multiples au delà de la seule interaction entre plante hôte et agent pathogène. Au regard de la plante, le microbiote a un impact sur la santé en stimulant ou potentialisant ses réponses de défense, de manière à prévenir l’infection. Pour l’agent pathogène, les études émergentes suggèrent que le maintien de la capacité à croître et à infecter ne résulte pas seulement en l’acquisition de nutriments et en la suppression des défenses de la plante. Il nécessite également des caractéristiques autres qui permettent de réguler ou d’optimiser les interactions, indésirables ou au contraire bénéfiques, entre l’agent pathogène et le microbiote. Ainsi, dans le domaine de la santé des plantes, la recherche actuelle sur les micobiotes est confrontée à deux enjeux. Le premier, cognitif de caractérisation des mécanismes moléculaires et communautaires sous-jacents ; le second finalisé, pour élaborer des méthodes de lutte alternative à l’usage de fongicides en agriculture.

  • Résultats

Les résultats sont issus d’un travail de thèse financé par l’INRA et la région PACA. Leur réalisation a impliqué des chercheurs de trois unités rattachées au département Santé des Plantes et Environnement ( ISA Sophia-Antipolis ; LEM Villeurbanne ; Pathologie Végétale Montfavet). Les chercheurs se sont d’abord penchés sur l’état des connaissances de la diversité des interactions entre les oomycètes, des organismes filamenteux parmi lesquels les agents du mildiou de la pomme de terre ou de la vigne, et les microorganismes du microbiote qui évoluent dans le même écosystème (1,2). Il est établi que le microbiote régule l’adhésion et la germination des propagules infectieuses à la surface de l’hôte végétal; que celui-ci promeut la coopération entre microorganismes lors des étapes de pénétration, ou encore contribue à la dissémination des maladies. Les chercheurs ont ensuite participé à l’essor de ces connaissances en franchissant une étape importante : décrire les modifications dans la diversité de la flore bactérienne au cours d’une infection d’une plante par un oomycète. Ils ont étudié le cas de Phytophthora parasitica, en interaction avec son hôte, la tomate, et le microbiote issu du sol d’une serre expérimentale du centre INRA PACA. Le séquençage du gène de l’ARNr 16S a révélé que la présence de l’oomycète est caractérisée par une transition Bacteroidetes/Protéobactéries au sein du microbiote bactérien, avec une prépondérance de la famille des Flavobacteriaceae. Un criblage d’isolats réalisé in vitro n’a pas permis pour le moment d’explorer le caractère fonctionnel de cette transition observée in vivo. En effet, aucun représentant de la famille des Flavobacteriaceae n’a pu être caractérisé dans les conditions expérimentales utilisées, soulignant ainsi la nécessité de développer dans le futur de nouveaux modes de culture. Par contre, les chercheurs ont apporté des informations précieuses sur une autre famille dont l’abondance accrue est associée à la présence de l’oomycète, celle des Pseudomonaceae. En effet, des bactéries du genre Pseudomonas ont été isolées et marquées génétiquement pour l’expression de la GFP, une protéine fluorescente. Les bactéries ainsi marquées colonisent préférentiellement la surface du l’oomycète plutôt que celle des racines de l’hôte. De sorte que par la suite, ces bactéries, qui seules sont non pathogènes, peuvent alors infecter les cellules végétales. Cette extension de l’habitat de bactéries opportunistes aux tissus végétaux par association physique avec l’oomycète peut par ailleurs conduire à une aggravation des symptômes de l’hôte végétal (1,3). Les résultats illustrent la nécessité d'une vision plus systémique de la régulation des interactions plantes-pathogènes, une vision non pas seulement restreinte à l’échelle d’une espèce ou d’un génotype, mais étendue à celle d’une communauté microbienne.

  • Perspectives

Ce travail ouvre des opportunités d’analyse en génétique microbienne et fonctionnelle ciblant les mécanismes d’adhésion bactérienne à la surface des oomycètes et l'optimisation de l'allocation de ressources entre microorganismes lors de l'infection. Ces développements contribueront à décrypter les bases moléculaires et communautaires de ces associations, leur implication dans la régulation du cycle infectieux et leur évaluation en termes de gestion agronomique des maladies à oomycètes.

  • Valorisation

Ces résultats constituent une partie de la thèse de Marie Larousse qui a obtenu le prix 2016 de la meilleure thèse de l'Ecole doctorale 85 en Sciences de la Vie et de la Santé de l’Université Côte d'Azur. La synthèse bibliographique relatant l’état de l’art sur le partenariat microbien des oomycètes pathogènes a été indexée par Biomedical Advances dans la section Editors’ Picks, juillet 2017. L’étude du microbiote a été publiée dans la revue Microbiome de notoriété exceptionnelle dans le référentiel NORIA-INRA.

  • Références bibliographiques

1- Larousse M (2016) Étude de l’interaction entre Phytophthora parasitica et le microbiote rhizosphérique à la surface de la plante hôte Solanum lycopersicum.
Thèse financée par l’INRA et la région PACA, soutenue le 01-07-2016 à Sophia-Antipolis, dans le cadre de l’École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Nice), et réalisée au sein de l’UMR 1355 Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis).
2- Larousse M, Galiana E: Microbial Partnerships of Pathogenic Oomycetes. PLoS Pathog 2017, 13(1):e1006028. doi: 10.1371/journal.ppat.1006028.
3- Larousse M, Rancurel C, Syska C, Palero F, Etienne C, Industri B, Nesme X, Bardin M, Galiana E: Tomato root microbiota and Phytophthora parasitica-associated disease. Microbiome 2017, 5(1):56. doi: 10.1186/s40168-017-0273-7.

  • Contact : Eric Galiana (eric.galiana@inra.fr), UMR ISA 1355, Département SPE, Centre INRA de PACA Sophia Antipolis