Une meilleure compréhension des champignons pathogènes des plantes
Les pathogènes constituent une menace de taille et très répandue pour la production agricole mondiale, car ils affectent les rendements de nombreuses plantes essentielles pour l’économie. Les champignons pathogènes biotrophes colonisent les tissus végétaux vivants et sécrètent des protéines appelées effecteurs dans la plante afin de détourner et de manipuler les processus cellulaires. Comprendre les processus exacts par lesquels ces champignons pathogènes infectent les plantes est essentiel pour l’agriculture de demain et la pour sécurité alimentaire. Or, la reconstitution synthétique de pathogènes végétaux eucaryotes constitue un défi, en raison à la fois de problèmes technologiques et d’un manque de connaissances. «Les pathogènes eucaryotes présentent un très grand nombre de facteurs de virulence (potentiels), dont nous ne comprenons guère les fonctions», explique Gunther Doehlemann, professeur de biologie végétale à l’université de Cologne et coordinateur du projet conVIRgens. Néanmoins, dans le cadre du projet conVIRgens, financé par le Conseil européen de la recherche, Gunther Doehlemann et son équipe ont voulu reconstruire synthétiquement les stratégies de virulence des champignons pathogènes eucaryotes afin de mieux comprendre la manière dont ils s’attaquent aux plantes.
Faire appel à la réécriture génomique pour disséquer les stratégies de virulence des champignons
L’étude de certains biotrophes tels que les rouilles et l’oïdium est complexe, car ce sont des pathogènes obligatoires (et dépendent donc d’hôtes pour accomplir leur cycle de vie), ce qui complique leur culture. Certains champignons responsables du charbon, tels que Ustilago maydis (responsable de la maladie du charbon du maïs), passent par un stade de levure, ce qui permet aux scientifiques de les recréer plus facilement en laboratoire. La stratégie initiale consistait à désarmer U. maydis en mutant les effecteurs du pathogène à l’aide de la technologie de réécriture génomique CRISPR-Cas9. «Nous avons généré plusieurs souches mutantes CRISPR-Cas9 d’Ustilago, dont la virulence est réduite et qui sont utilisées pour comprendre les fonctions moléculaires des protéines effectrices», explique Gunther Doehlemann. L’équipe a également trouvé une stratégie alternative durant le projet, en construisant une souche hybride d’U. maydis, qu’elle a pu exploiter à l’aide de CRISPR-Cas9 pour découvrir le répertoire de virulence sous-jacent. Certains des résultats surprenants de cette nouvelle technique seront disponibles lorsque la recherche sera publiée plus tard dans l’année.
Des applications pratiques pour lutter contre les pertes de rendement des cultures
L’équipe de conVIRgens espère que ses résultats pourront bénéficier à l’ensemble de la communauté scientifique, notamment par le biais d’applications pratiques dans la lutte contre les pertes de rendement des cultures. «La dissection du répertoire des effecteurs d’U. maydis a en fait révélé l’ensemble des facteurs de virulence nécessaires pour générer des tumeurs chez les plantes», explique Gunther Doehlemann. «C’était l’un des principaux objectifs du projet et nous pensons qu’il servira largement la communauté scientifique.» Le projet a fait d’U. maydis un outil de caractérisation fonctionnelle des effecteurs des champignons biotrophes obligatoires, tels que les champignons responsables de la rouille et de l’oïdium. «Notre approche a permis de mieux caractériser les arsenaux de virulence de ces organismes, ce qui a une incidence directe sur la recherche axée sur la lutte contre les pertes de rendement des cultures», ajoute-t-il.
Future recherche sur les fonctions moléculaires des effecteurs pathogènes
Les chercheurs se proposent d’utiliser les connaissances et les méthodes développées dans le cadre du projet pour mieux comprendre les fonctions moléculaires des effecteurs pathogènes. Les effecteurs d’activateurs transcriptionnels, que l’équipe a identifiés au cours du projet, en sont un parfait exemple. «Nous allons étudier le fonctionnement de ces effecteurs dans divers agents pathogènes des plantes», déclare Gunther Doehlemann. L’équipe a également découvert que les effecteurs fongiques sont impliqués dans la compétition des pathogènes fongiques avec d’autres microbes, ce qui a ouvert une nouvelle voie de recherche que l’équipe a l’intention de suivre.
Mots‑clés
conVIRgens, réécriture génomique, virulence fongique, stratégies, moléculaire, fonctions, pathogènes, effecteurs, CRISPR-Cas9, culture, rendement