Analyses of CRN effectors (crinkler and necrosis) of the oomycete aphanomyces euteiches

par Diana Ramirez-Garces

Thèse de doctorat en Interactions plantes-microorganismes

Sous la direction de Elodie Gaulin.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Analyses des effecteurs CRN (crinkler and necrosis) de l'oomycete aphanomyces euteiches


  • Résumé

    L'oomycète Aphanomyces euteiches est un pathogène racinaire de légumineuses cultivées (pois, luzerne. . . ) et de la plante modèle Medicago truncatula. Les oomycètes, comme d'autres microorganismes pathogènes eucaryotes, secrètent et transloquent des molécules à l'intérieur des cellules de l'hôte (effecteurs intracellulaires/cytoplasmiques) dans le but de manipuler les fonctions de la plante et de faciliter l'infection. Les protéines CRN (Crinkling and Necrosis) constituent une famille d'effecteurs nucléaires largement répandue chez les oomycètes et récemment décrites chez des espèces fongiques. Leurs cibles et rôle dans la virulence ainsi que leurs mécanismes de sécrétion et de translocation sont encore mal compris. Nous avons entrepris la caractérisation fonctionnelle des protéines AeCRN5 et AeCRN13 d'A. Euteiches ainsi que de l'homologue d'AeCRN13 du champignon pathogène d'amphibien Batrachochytrium dendrobatidis, BdCRN13. Les analyses d'expression génique et protéique ont permis de montrer que AeCRN5 et AeCRN13 sont exprimés durant l'infection des racines de M. Truncatula. Des résultats préliminaires d'immuno-localisation d'AeCRN13 ont révélé, pour la première fois, la sécrétion et translocation d'un CRN durant l'infection. Leur expression hétérologue, à la fois dans les cellules de plantes et d'amphibiens, a montré que ces protéines se localisent dans les noyaux où leurs activités conduisent à la perturbation de la physiologie de l'hôte. En développant un système in vivo basé sur la technique de FRET-FLIM, nous avons démontré que ces CRN ciblent les acides nucléiques: AeCRN5 cible l'ARN des plantes tandis qu'AeCRN13 et BdCRN13 lient l'ADN. Ces deux effecteurs CRN13 exhibent un motif de type HNH, lequel est typiquement retrouvé dans des endonucleases. Nous avons démontré que les CRN13 présentent une activité nuclease in vivo conduisant à la génération de coupures double brin de l'ADN. Ce travail a permis de mettre en évidence un nouvel mécanisme d'action des effecteurs de microorganismes eucaryotes et apporte des nouveaux aspects pour la compréhension de l'activité des protéines CRN d'oomycète mais aussi, pour la première fois, de champignon.


  • Résumé

    The oomycete Aphanomyces euteiches is an important pathogen infecting roots of legumes (pea, alfalfa. . . ) and the model legume Medicago truncatula. Oomycetes and other microbial eukaryotic pathogens secrete and deliver effector molecules into host intracellular compartments (intracellular/cytoplasmic effectors) to manipulate plant functions and promote infection. CRN (Crinkling and Necrosis) proteins are a wide class of intracellular, nuclear-localized effectors commonly found in oomycetes and recently described in true fungi whose host targets, virulence roles, secretion and host-delivery mechanisms are poorly understood. We addressed the functional characterization of CRN proteins AeCRN5 and AeCRN13 of A. Euteiches and AeCRN13's homolog of the chytrid fungal pathogen of amphibians Batrachochytrium dendrobatidis, BdCRN13. Gene and protein expression studies showed that AeCRN5 and AeCRN13 are expressed during infection of M. Truncatula's roots. Preliminary immunolocalization studies on AeCRN13 in infected roots indicated that the protein is secreted and translocated into root cells, depicting for the first time CRN secretion and translocation into the host during infection. The heterologous ectopic expression of AeCRNs and BdCRN13 in plant and amphibian cells indicated that these proteins target host nuclei and lead to the perturbation of host physiology. By developing an in vivo FRET-FLIM-based assay, we revealed that these CRNs target host nucleic acids: AeCRN5 targets plant RNA while AeCRN13 and BdCRN13 target DNA. Both CRN13 exhibit a HNH-like motif commonly found in endonucleases and we further demonstrated that both CRN13 display a nuclease activity in vivo inducing double-stranded DNA cleavage. This work reveals a new mode of action of intracellular eukaryotic effectors and brings new aspects for the comprehension of CRN's activities not only in oomycetes but, for the first time, also in true fungi.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (145 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 130-145

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0132
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