Impact de la nutrition azotée sur l'interaction entre Arabidopsis thaliana et la bactérie phytopathogène Erwinia amylovora

Impact of nitrogen supply on the interactions of A. thaliana and bacterial phytopathogens

• Auteur / Autrice : Mahsa Farjad
• Direction : Mathilde Fagard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 30/08/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean-Pierre Bourgin (Versailles ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Ratet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathilde Fagard, Pascal Ratet, Haoi-Nam Truong-Cellier, Richard Berthomé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Haoi-Nam Truong-Cellier, Richard Berthomé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de l'azote

Plantes -- Effets de l'azote

Bactéries phytopathogènes

Mots clés libres

Azote

Bactérie

A.thaliana

Nitrogen

Bacteria

A.thaliana

Résumé

L'azote (N) est l'un des principaux nutriments nécessaires pour la croissance des plantes et le rendement de cultures. Il est bien documenté que les changements dans la disponibilité du nitrate, principale source d’azote dans les sols agricoles, influent largement sur le processus de développement de la plante, y compris sur ses réponses de défense. La première partie de ce travail correspond à une analyse transcriptomique réalisée afin d’étudier les changements transcriptionnels au cours de l’infection d’A. thaliana par E. amylovora, dans les plantes cultivées à deux régimes de nutrition azotée (limitant ou non). L’analyse des données montre que, globalement, la réponse transcriptomique à la bactérie chez les plantes cultivées en azote limitant ou non est proche malgré la différence de développement de ces plantes. Malgré ces réponses globalement proches, des différences d’expression en réponse à l’infection ont été observés pour certaines voies de signalisation, notamment pour la voie de l’acide jasmonique. L’analyse de l’interaction entre les deux stress (N et bactérie) montre qu’en réponse à la combinaison des deux stress, 32.5% de gènes ont une réponse spécifique de la combinaison des stress, suggérant une interaction entre les réponses aux stresses simples. Parmi ces gènes, plusieurs sont liés à la défense contre les agents pathogènes, comme les facteurs de transcription de type WRKYs et les protéines de résistance. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons démontré l’effet de la disponibilité en azote sur l’expression des facteurs du pouvoir pathogène d’E. amylovora in planta. En effet, la bactérie E. amylovora se multiplie mieux dans des plantes cultivées à faible azote (2 mM NO3⁻) qu’à fort azote (10 mM NO3⁻). De plus, nous n’avions observé qu’un mutant affecté dans le pouvoir pathogène d’E. amylovora est aussi agressif que la souche sauvage dans des plantes cultivées à fort azote (10 mM NO3⁻), alors qu’on observe une différence d’agressivité entre les deux souches dans des plantes cultivées à faible azote (2 mM NO3⁻). Les expériences menées indiquent que l’effecteur de type 3 DspA/E, principal facteur du pouvoir pathogène d’E. amylovora, est significativement plus exprimé in planta à faible azote (2 mM NO3⁻) qu’à fort azote (10 mM NO3⁻). De plus, le niveau d’expression de ce facteur de virulence d’E. amylovora in planta est inversement corrélé avec l’expression des gènes de la voie de l’acide jasmonique PDF1.2 et JAR1. On a également observé une diminution de niveau des précurseurs chloroplastiques de l’acide jasmonique dans les plantes sensibles à Ea cultivées à faible N.

Nitrogen (N) is one of the key nutrients needed for plant growth and crop yield. It is well documented that changes in the availability of nitrate, the main source of nitrogen in agricultural soils, greatly influence the process of plant development, including its defense responses.The first part of this work corresponds to a transcriptomic analysis, carried out in order to study the transcriptional changes during the infection of A. thaliana by E. amylovora, in plants grown under two nitrogen nutrition regimes (limiting or not). Analysis of the data shows that, generally, the transcriptomic response to the bacterium in plants grown in nitrogen limiting or not is close despite the difference in development of these plants. Despite these broadly similar responses, differences in expression in response to infection have been observed for some signaling pathways, notably for the jasmonic acid pathway. Analysis of the interaction between the two stresses (N and bacteria) shows that in response to the combination of the two stresses, 32.5% of genes have a specific response to stress combination, suggesting an interaction between simple stress responses. Among these genes, several are linked to defense against pathogens, such as WRKY transcription factors and resistance proteins.In the second part of this work, we demonstrated the effect of nitrogen availability on the expression of E. amylovora pathogenicity factors in planta. Indeed, bacteria multiplicated more in plants grown in low nitrogen (2 mM NO3⁻) than high nitrogen (10 mM NO3⁻). In addition, we only observed that mutant affected in the pathogenicity of E. amylovora is as aggressive as the wild-type strain in plants grown in high nitrogen (10 mM NO3⁻), while there is a difference in aggressiveness between the two strains in plants grown in low nitrogen (2 mM NO3⁻). The experiments indicate that the DspA / E effector, the main factor in the pathogenicity of E. amylovora, is significantly more expressed in planta at low nitrogen (2 mM NO3⁻) than at high nitrogen (10 mM NO3⁻). In addition, the level of expression of this virulence factor of E. amylovora in planta is inversely correlated with gene expression of the jasmonic acid pathway PDF1.2 and JAR1. Out results showed also a decrease in the level of chloroplastic precursors of jasmonic acid in susceptible plants to Ea grown in low N.