Contribution à l'analyse post-génomique de l'interaction entre le peuplier et Melampsora larici-populina, le champignon biotrophe responsable de la maladie de la rouille foliaire

par Benjamin Pêtre

Thèse de doctorat en Biologie végétale et forestière

Sous la direction de Nicolas Rouhier et de Sébastien Duplessis.

Le président du jury était Jean-Pierre Jacquot.

Le jury était composé de Olivier Lamotte.

Les rapporteurs étaient Sophien Kamoun, Thierry Rouxel.


  • Résumé

    Melampsora larici-Populina est un champignon biotrophe qui infecte le peuplier et cause la maladie de la rouille foliaire, entraînant d'importants dégâts dans les peupleraies. Un des objectifs de l'UMR Interactions Arbres/Microorganismes est de caractériser les déterminants moléculaires de ce pathosystème. Au cours de cette thèse, des approches post-Génomiques ont permis de mener à bien quatre projets de recherche. Premièrement, l'analyse du transcriptome des temps précoces de l'interaction peuplier/M. larici-Populina a révélé un transporteur de sulfate de peuplier fortement induit par l'infection (chapitre II). Deuxièmement, l'analyse phylogénomique de la famille des thaumatin-Like proteins (TLP) a entre autres mis en évidence certains clades spécifiquement associés aux réponses aux stress chez le peuplier (chapitre III). Troisièmement, le gène codant la petite protéine sécrétée Risp de fonction inconnue est fortement induit lors des réponses de défense du peuplier et n'a pas d'homologue chez les autres plantes. La protéine recombinante est intrinsèquement désordonnée et présente une double activité de protéine antifongique envers M. larici-Populina et d'éliciteur endogène des réponses de défense chez le peuplier (chapitre IV et V). La combinaison de ces deux propriétés n'a jamais été rapportée chez une protéine de plante. Enfin, les gènes MlpP4.1 et MlpH1.1 de M. larici-Populina codent des petites protéines sécrétées riches en cystéines et de fonction inconnue, considérées comme des effecteurs candidats (chapitre VI). L'expression de MlpP4.1 et MlpH1.1 est très fortement induite lors de l'infection des feuilles de peupliers et des activités de virulence ont été observées chez Arabidopsis thaliana. Les analyses biochimique et structurale des protéines recombinantes sont en cours et ont déjà permis de démontrer la forte stabilité de MlpP4.1, probablement liée à la présence de plusieurs ponts disulfures. A l'aide des protéines recombinantes, plusieurs partenaires protéiques ont été identifiés chez les plantes permettant d'établir des hypothèses quant à leur rôle

  • Titre traduit

    Post-genomic analysis of the poplar-poplar rust fungus Melampsora larici-populina interaction


  • Résumé

    Melampsora larici-Populina is a biotrophic fungus that infects poplar and causes the foliar rust disease, leading to severe damages in plantations. A major aim of the Tree- Microbe Interactions department is to characterize molecular determinants of the pathosystem. During this thesis, four research projects were achieved through post-Genomic approaches. First, transcriptome analysis of the early interaction between poplar and M. larici-Populina revealed a fungal-Induced host sulfate transporter (chapter II). Secondly, the phylogenomic analysis of the thaumatin-Like protein (TLP) family uncovered some clades specifically associated with stress responses in poplar (chapterIII). Thirdly, the gene encoding the small secreted protein of unknown function Risp is strongly induced during poplar defense reponses and has no homolog in other plants. The recombinant protein is intrinsically disordered and presents a dual activity as an antifungal protein against M. larici-Populina and as an endogenous elicitor of defense responses in poplar (chapter IV and V). The combination of both properties in a single protein has never been reported in plants. Finally, M. larici-Populina MlpP4.1 and MlpH1.1 genes encode cysteine-Rich small-Secreted proteins of unknown fonction, considered as candidate effectors (chapter VI). MlpP4.1 and MlpH1.1 expression is strongly induced during poplar leaf colonization, and virulence activities were observed in Arabidopsis thaliana. Biochemical and structural analyses of recombinant proteins are ongoing and already revealed the strong stability of MlpP4.1, likely due to the presence of several disulfide bridges. Several plant partners of the recombinant proteins were identified and have allowed for setting hypotheses about their role


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