The plant immune system : induction, memory and de-priming of defense responses by endogenous, exogenous and synthetic elicitors

par Kay Gully

Thèse de doctorat en Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions

Sous la direction de Etienne Bucher et de Marie-Noëlle Brisset.

Soutenue le 10-01-2019

à Angers , dans le cadre de École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes) , en partenariat avec Physiologie moléculaire des semences (Unité mixte de recherche INRA-INH-Université d'Angers) (équipe de recherche) et de Institut de Recherche en Horticulture et Semences / IRHS (laboratoire) .

Le président du jury était David Macherel.

Le jury était composé de Philippe Gallusci.

Les rapporteurs étaient Brigitte Mauch-Mani, Thorsten‏ ‎ Nürnberger.

mots clés

• Protection de la plante
• Phytocytokines
• Plantes -- Protection
• Immunité cellulaire
• Épigénétique
• Éliciteurs

Titre traduit

Le système immunitaire des plantes : induction, mémoire et désamorçage des réponses de défense par des éliciteurs endogènes, exogènes et synthétiques.

Résumé

En tant qu’organismes sessiles, les plantes doivent réagir rapidement et intensément, via des réponses défensives, pour repousser les pathogènes invasifs. Le système immunitaire des plantes peut être déclenché par des molécules élicitrices exogènes ou endogènes. Une autre classe d’éliciteurs, les éliciteurs synthétiques, contient également des composés promouvant une réponse défensive.Dans ce manuscrit, je décris la découverte et caractérisation d’une nouvelle famille de petits peptides endogènes potentiellement sécrétés(PROSCOOP), dont les membres incluent de petits peptides (SCOOP). Je démontre que les SCOOP sont impliqués dans les mécanismes de défense de la plante et le développement racinaire. Une variété de peptides SCOOP induit des réponses défensives de courtes et longues durées.De plus, des traitements avec le peptideSCOOP12 induisent une résistance à Pseudomonas syringae chez Arabidopsis.Dans la seconde partie de cette thèse, je démontre que le traitement des plantes avec un éliciteur synthétique peut mener à une mémoire transcriptionnelle à long terme, et que le challenge subséquent des plantes traitées par application d’un éliciteur exogène désactive cette mémoire transcriptionnelle. En conclusion, ma thèse présente (1) la diversité des fonctions que peuvent avoir ces éliciteurs et (2) l’impact sur les systèmes de défense de la plante et ses conséquences sur la mémoire et le développement de la plante.

mots clés

• Plant protection
• Phytocytokines
• Epigenetics

Résumé

As sessile organism, plants have to react quickly and strongly with defense responses to repel any invading pathogen. The plant immune system can be triggered by exogenous or endogenous elicitor molecules. Another class of elicitors are defense promoting compounds which are also known as synthetic elicitors. Here I describe the discovery and characterization of a novel family of potentially secreted small endogenous peptides (PROSCOOP) which members harbor small peptides (SCOOPs). I show that the SCOOP family is involved in plant defense and root development. Various SCOOP peptides induce short- and long-term defense responses. Moreover, treatments with the SCOOP12 peptide induce the resistance against Pseudomonas syringae in Arabidopsis. In the second part of this thesis, I show that treatments with a synthetic elicitor can lead to long-term transcriptional memory and that subsequent challenging of such plants with an exogenous elicitor reverted this transcriptional memory. In conclusion, my thesis shows (1) how diverse the function of these elicitors can be and (2) the impact the plant defense system and its triggers have on plant development and memory.