Étude du SUMOylome dans le cadre de l’interaction Solanum tuberosum L. / Phytopthora infestans (Mont.) de Bary

Résumé

Les mécanismes biologiques sous-tendant les interactions plante/pathogène sont nombreux, complexes et connectés. Ceux-ci en définissent l’issue, pouvant mener à la colonisation de la plante par le agent infectieux, ou la résistance du végétal par rapport aux pathogènes. Dans les régions tempérées, le Phytophtora infestans est un des pathogènes les plus dangereux pour Solanum tuberosum, provoquant la maladie appelée le ‘mildiou de la pomme de terre’, causant, chaque année, des pertes en rendement très importantes. Dans le milieu naturel, il existe différents types d’interactions entre Solanum tuberosum et Phytophthora infestans. En effet, certaines variétés de pommes de terre, naturellement sensibles au pathogène, ont fait l’objet d’améliorations génétiques conventionnelles les rendant tolérantes au Phytophtora. Cette résistance limitée dans le temps, ainsi que le rejet des lignées génétiquement modifiées, renforcent la nécessité de connaitre les voies naturelles de résistance. Dans ce contexte, notre travail a donc été de tenter de contribuer à éclaircir les mécanismes moléculaires associés aux processus de sensibilité et de résistance de la pomme de terre lors de son interaction avec le P. infestans. Une approche protéomique quantitative innovante de type 3D-DIGE, mise au point dans le cadre de ce travail, nous a permis de détecter des changements protéiques pendant la phase biotrophe de la colonisation, dont une partie suggère l’activation de la chlororespiration. Ce résultat pourrait faciliter le développement de nouvelles stratégies alternatives contre P. infestans.
Dans ce contexte, les modifications post-traductionnelles (MPT) influencent la structure des protéines et modulent ainsi leur fonction. Celles-ci régulent un grand nombre de voies métaboliques, dont notamment celles associées à la résistance des plantes lors de stress biotiques. Parmi ces MPTs, la SUMOylation, qui est l’addition sur certaines protéines d’une protéine, appelée SUMO, joue un rôle stratégique tant dans l’établissement des mécanismes de défense, que dans la prise de pouvoir du pathogène. L’étude du contrôle de la SUMOylation par des pathogènes représente un domaine de recherche encore méconnu lors des relations hôtes pathogènes. C’est pourquoi notre travail s’est attelé, par l’utilisation d’une méthode protéomique quantitative de type 3D-DIGE mise au point, à identifier les protéines végétales ciblées par la SUMOylation, ainsi qu’à étudier leurs variations d’abondance au cours des interactions compatible et incompatible entre la pomme de terre et Phytophthora infestans. Nous avons localisé quelque 71 spots correspondant à des conjugués SUMO, dont 39 protéines non redondantes ont été identifiées, une majorité originaire du chloroplaste. Les analyses quantitatives ont clairement montré une baisse significative de l’abondance de ces conjugués SUMO au cours de la relation compatible, pouvant être liée à un faible niveau de transcription des enzymes de SUMOylation, comme nos résultats le montrent. Les fonctions associées aux protéines identifiées indiquent une nette dominance de la production d’énergie, principalement par la voie photosynthétique, suggérant également l’importance du contrôle des voies énergétiques dans les interactions plante/pathogène. Au contraire, une augmentation du niveau de protéines SUMOylées dans la cellule hôte semble associée à une résistance à l’infection.
En conclusion, les résultats obtenus apportent des éléments nouveaux sur plusieurs fronts. Premièrement, le protocole 3D permet d’améliorer la résolution des gels 2D et offre une large palette d’applications, comme l’identification non ambigüe des protéines et de leurs modifications post-traductionnelles dont une illustration est l’étude de la SUMOylation et de la phosphorylation au cours du choc thermique. Deuxièmement, l’investigation des voies biologiques affectées/stimulées lors de l’infection tend à montrer l’activation de la chlororespiration. Troisièmement, notre étude suggère que Phytophthora infestans utiliserait une stratégie visant à perturber la machinerie de SUMOylation de l’hôte, aboutissant à une déSUMOylation des protéines de la cellule hôte.

la date de réponse	4 déc. 2015
langue originale	Français
L'institution diplômante	Universite de Namur
Sponsors	Centre Wallon de Recherches Agronomiques
Superviseur	Martine Raes (Promoteur), Marc Boutry (Jury), Jenny Renaut (Jury), Christophe Laloi (Jury), Patricia Renard (Jury), Frederic Silvestre (Président) & Sergio Mauro (Copromoteur)