Caractérisation d’effecteurs de virulence du nématode à galles Meloidogyne incognita chez le riz (Oryza sativa)

par Vu Phong Nguyen

Thèse de doctorat en Biologie intégrative des plantes

Sous la direction de Diana Fernandez et de Pascal Gantet.

Le président du jury était Martine Devic.

Le jury était composé de Diana Fernandez, Pascal Gantet, Martine Devic, Bruno Favery, Marc-Henri Lebrun.

Les rapporteurs étaient Bruno Favery, Marc-Henri Lebrun.


  • Résumé

    Les nématodes à galle du genre Meloidogyne sont des parasites telluriques provoquant de graves pertes agricoles dans presque tous les systèmes de culture des plantes, et en particulier affectent la production de riz (Oryza sativa L.) dans toutes les régions cultivées. Ces parasites biotrophes obligatoires établissent une interaction compatible avec leur hôte grâce à des effecteurs protéiques produits par leurs glandes œsophagiennes et sécrétés dans la cellule végétale à travers leur stylet. L'objectif de ce travail était d'identifier parmi les protéines sécrétées celles qui jouent un rôle dans la virulence du nématode. L'interaction compatible entre la variété de riz Nipponbare et deux espèces de RKN (Meloidogyne incognita et Meloidogyne graminicola) a été choisie comme modèle et décryptée par des approches d'histologie et de transcriptomique. Trois nouvelles protéines de M. incognita spécifiquement exprimées dans les phases précoces de l'interaction ont été identifiées. Les deux gènes Mi-SP1 (Minc17980) et Mi-SP5 (Minc14137) sont exprimés dans les glandes subventrales alors que Mi-SP4 (Minc16281) s'exprime dans la glande dorsale de la larve parasitaire dite « juvénile au stade 2 (J2) ». Mi-SP1 et Mi-SP4 sont des gènes pionniers (sans homologue dans les bases de données publiques) et Mi-SP5 code potentiellement pour une déstabilase, de la famille des lysozymes. Les deux protéines pionnières Mi-SP1 et Mi-SP4 sont adressées dans le noyau et le cytoplasme de cellules de tabac après expression hétérologue en fusion avec la protéine GFP. La protéine Mi-SP5 exprimée en fusion GFP dans les cellules épidermiques d'oignon est localisée dans la paroi cellulaire. L'atténuation de l'expression des trois gènes Mi-SPs chez les J2s, induite par l'absorption de petits ARN interférants (siRNA), entraine une baisse significative de la reproduction du nématode chez le riz. De plus, la protéine Mi-SP1 permet de réprimer les défenses basales de la plante induites par le facteur bactérien flg22, telles que la production de composés réactifs d'oxygène. L'expression dans le riz de micro-ARNs artificiels (amiRNA) définis pour spécifiquement éteindre l'expression de Mi-SP5 entraine également une baisse significative de la reproduction du nématode chez le riz. L'analyse fonctionnelle de Mi-SP1 et de Mi-SP5 a montré que ces deux protéines sont capables de jouer un rôle important dans l'interaction compatible riz-nématode.

  • Titre traduit

    Study of nematode virulence effectors in rice (Oryza sativa)-Meloidogyne incognita interactions


  • Résumé

    Root-knot nematode, Meloidogyne sp., are telluric pests causing severe agricultural lost in almost all plants growing system including cereals. These obligate biotrophic parasites affect the rice production in all cultivated countries. Meloidogyne incognita establishes a compatible interaction with the plant host thanks to effectors produced by esophageal glands and secreted in the plant cell through the stylet. The objective of this work was to identify secreted proteins involved in the virulence of the nematode. The compatible interaction between rice variety Nipponbare and two species of RKN (Meloidogyne incognita and Meloidogyne graminicola) was chosen as a model and decrypted by histology and transcriptomic approaches. Three new proteins of M. incognita which were specifically expressed during early stages of interaction have been identified. Two genes Mi-SP1 (Minc17980) and Mi-SP4 (Minc16281) were pioneers with no homolog in databanks and Mi-SP5 (Minc14137) encodes for a putative destabilase, belongs to lysozyme family. Mi-SP1 and Mi-SP5 were expressed in the subventral glands whereas Mi-SP4 was expressed in the dorsal gland of the parasitic larva called “juvenile stage 2 (J2)". The two pioneer proteins Mi-SP1 and Mi-SP4 were localized in both the nucleus and the cytoplasm of tobacco cell after heterologous expression whereas Mi-SP5 was located in the onion epidermal cell wall. The silencing of three effectors by soaking approach using siRNAs leads to a significant reduction in nematode reproduction in rice. In addition, Mi-SP1 can suppress the plant defences PTI triggered by the PAMP flg22. Knock-down Mi-SP5 by host-delivered RNAi also causes a significant reduction in nematode reproduction in rice. The functional analysis of Mi-SP1 and Mi-SP5 showed that these two effectors are able to play important roles in rice-nematode interaction.

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