Caractérisation du rôle de l'acrostyle - organe des stylets de puceron qui porte les récepteurs de virus de plante - dans les interactions plante/insecte

par Maëlle Deshoux

Projet de thèse en Mécanismes des Interactions parasitaires pathogènes et symbiotiques

Sous la direction de Stéphane Blanc et de Maryline Uzest.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro , dans le cadre de GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec BGPI - Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite (laboratoire) et de interaction Virus-Insecte-Plante (VIP) (equipe de recherche) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    L'acrostyle, organe présent dans les pièces buccales de puceron et qui porte les récepteurs de virus de plante, joue vraisemblablement un rôle pour l'insecte en dehors de toute transmission de pathogènes. Il se trouve à la pointe des stylets maxillaires, à la confluence des canaux alimentaire et salivaire, au contact direct du contenu des cellules de la plante ou de la sève phloémienne, ainsi que de la salive du puceron. L'hypothèse de travail que nous proposons est que cet organe serait impliqué dans des processus très importants lors de l'alimentation du puceron qui conduirait à une relation compatible et à l'installation durable de l'insecte sur sa plante hôte. On sait en effet que lorsque la plante est attaquée par un puceron (ou autre insecte), elle met en place des réactions de défenses locales et systémiques en réponse à la piqûre mécanique des stylets et à des éliciteurs contenus dans la salive des pucerons. La salive contient aussi des effecteurs capables de bloquer la mise en place de ces défenses. Ces molécules pourraient être momentanément retenues, voire concentrées au niveau de l'acrostyle, et relarguées dans les cellules végétales visitées. De même, nous pouvons envisager que certaines protéines de plante soient nocives pour le puceron. L'acrostyle jouerait alors le rôle de filtre pour retenir ces composés et les éliminer par salivation. Le sujet proposé vise à caractériser le rôle intrinsèque de l'acrostyle et des protéines identifiées dans cet organe. Pour cela des interactions directes sur stylets disséqués seront conduites en utilisant des broyats de plante, des broyats de puceron, de la salive récoltée à partir de milliers de pucerons nourris sur milieu artificiel ou des candidats potentiels identifiés et produits en systèmes hétérologues (effecteurs salivaires, protéines impliquées dans les défenses de la plante). En parallèle, les protéines identifiées dans l'acrostyle seront clonées et exprimées dans différents systèmes (bactérien, cellules d'insecte, levure), puis purifiées et utilisées pour rechercher des interactants par des essais de co-purification et/ou co-immunoprécipitation notamment. D'autre part, le criblage d'une banque d'expression d'Arabidopsis thaliana ou de puceron contre les protéines cuticulaires de l'acrostyle sera effectué lors d'une approche double hybride en levure. Enfin, l'approche RNAi sera mise en place. Il s'agira d'éteindre, au moins partiellement, l'expression des gènes correspondant aux protéines identifiées dans l'acrostyle par la technologie de l'ARN interférant, ainsi que des gènes exprimés dans la salive le cas échéant (si identification de protéines salivaires interagissant avec l'acrostyle). Ceci devrait permettre la caractérisation fonctionnelle des protéines avec suivi et analyse de traits phénotypiques particuliers, tels que le taux de survie, le cycle de développement, la fécondité ou bien encore le comportement alimentaire des insectes traités.

  • Titre traduit

    Characterization of the role of the acrostyle – organ within aphid stylets which bears receptors of non-circuulative plant viruses – in plant/insect interactions


  • Résumé

    Apart from transmitting plant pathogens, the acrostyle, organ within aphid mouthparts which bears plant virus receptors, has likely a role for the insect itself. At the confluence of the salivary and food canals, in contact with cell content, phloem sap and aphid saliva, the acrostyle may have a specific role(s) during the aphid feeding process, leading to plant/insect compatible interactions. Aphid feeding induces plant defenses in response to mechanical injury caused by the stylets, and in resopnse to the release of elicitor molecules secreted in the insect saliva. It has been shown that aphid saliva contains effectors able to couteract plant defenses. Toxic compounds may also be present in the plant. All these molecules could be temporarily retained, concentrated at the acrostyle, and then released into plant cells. The project aims at deciphering the intrinsic physiological role of the acrostyle and the proteins identified in this organ. For this purpose, direct interaction assays will be conducted on dissected stylets using plant crude extracts, saliva collected from thousands of aphids reared on artificial diets, and putative interacting candidates that will be porduced in heterologous systems (aphid effectors, proteins involved in plant defense). Proteins identified in the acrostyle will also be cloned and expressed in various systems (bacteria, insect cells, yeast), and then purified to look for interactants by co-IP and co-purification. Additionnally, interactants will be screened among yeast-two-hybrid expressed Arabidopsis thaliana or aphid libraries against our CuP candidates. Finally, a direct functional validation of the role of the acrostyle will be performed through RNAi technology. Knock down aphids will be monitored for several phenotypical traits such as survival rate, fecondity, fitness, or feeding behavior.