Academic literature on the topic 'Nécrotrophe'

Au cours des interactions plante/agent pathogène, la disponibilité en sucres est un des enjeux majeurs pour les deux partenaires. Il s'établit donc une compétition vis-à-vis des ressources carbonées entre l'agent pathogène hétérotrophe pour le carbone et la plante consommant de l'énergie pour se défendre. Les transporteurs de sucres sont les acteurs moléculaires qui interviennent dans cette compétition et probablement dans le devenir de l'interaction. L'objectif de cette étude est de déterminer l'implication des transporteurs de sucres au cours de l'interaction entre la plante modèle Arabidopsis thaliana et le champignon nécrotrophe Botrytis cinerea.Parmi la famille des transporteurs d'hexoses (STPs) d'A. thaliana, l'expression du gène STP13 est régulée positivement durant l'infection par B. cinerea. Le rôle potentiel de STP13 au cours de cette interaction a donc été étudié à l'aide de plantes transgéniques (Knock-Out et surexpresseur). Le suivi du développement des symptômes et la mesure d'absorption du glucose ont permis de montrer des modifications phénotypiques entre les différents génotypes étudiés. Les résultats indiquent une corrélation entre le niveau d'expression de STP13, le transport de glucose et le développement du champignon, confortant ainsi le rôle de STP13 dans la tolérance face à B. cinerea.Les résultats préliminaires de l'étude du transport de glucose à l'échelle cellulaire montrent une inhibition dans des conditions mimant l'infection. Ces analyses ont été effectuées grâce à un modèle constitué d'une suspension cellulaire d'A. thaliana subissant un traitement éliciteur à partir d'un extrait protéique de B. cinerea.Nous nous sommes également intéressés au transport de saccharose à l'échelle de la plante infectée. Nos résultats suggèrent que l'inoculation par le champignon modifie les flux de saccharose classiquement observés créant ainsi une nouvelle force d'appel. Ainsi, la feuille infectée se comporte comme un nouveau puits. Ces travaux de recherche s'inscrivent dans la nécessité d'une meilleure compréhension des mécanismes de transport des sucres qui permettra à terme d'agir sur les capacités de résistance des plantes vis-à-vis d'agents pathogènes
During plant/pathogen interactions, sugar availability is one of the major issues for both partners. There is a competition for the same carbohydrates necessary for carbon supply on the pathogen's side and to support the additional energy demand for plant's defense. Sugar transporters are the molecular actors in this competition which is determinant for the final outcome of the interaction. In this study, we characterized the implication of sugar transporters in the interaction between the model plant Arabidopsis thaliana and the necrotrophic fungus Botrytis cinerea.Among the A. thaliana hexose transporter family (STPs), STP13 is induced during B. cinerea infection. A potential role of STP13 in this interaction was investigated using transgenic plants (Knock-Out and over-expressor lines). Disease symptoms characterization and glucose uptake assays showed phenotypical variations between the different genotypes. It seems that STP13 expression, glucose uptake and fungus spreading are correlated pointing to a role of STP13 in tolerance to B. cinerea. Other preliminary results showed an inhibition of the cellular glucose uptake upon condition mimicking B. cinerea infection. These analyses were performed on a model composed of an A. thaliana cell suspension elicited with a proteinaceous extract from B. cinerea.We also studied sucrose fluxes in the whole infected plant. Our results suggest that fungus inoculation modifies the usual fluxes creating a new sink.This study may lead to a better understanding of sugar transport mechanisms to improve plant resistance capacity against pathogens in the future

Les interactions entre plantes et agents pathogènes sont fréquentes dans la nature, mais conduisent rarement à une maladie. En effet, les plantes ont un système immunitaire efficace capable de faire face à la plupart des attaques microbiennes. Les agents pathogènes fongiques représentent néanmoins une menace majeure pour la sécurité alimentaire dans le monde. Sclerotinia sclerotiorum est un champignon pathogène de la famille des Ascomycetes responsable de la maladie de la pourriture blanche sur des centaines d'espèce de plantes. Il n'y a aucune source génétique de résistance complète à ce pathogène connue et les moyens de lutte reposent essentiellement sur l'utilisation de fongicides. Mieux comprendre les bases moléculaires de l'interaction entre S. sclerotiorum et ses plantes hôtes est indispensable à l'amélioration des cultures végétales. La résistance à S. sclerotiorum se caractérise par un continuum de symptômes dans les populations végétales naturelles. Cette observation suggère que la résistance est contrôlée par de multiples gènes, un phénotype appelé résistance quantitative (QDR). Mon projet de thèse a consisté dans une première partie à identifier les mécanismes moléculaires sous-jacents à la QDR vis-à-vis de S. sclerotiorum dans des accessions naturelles de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Une analyse de génétique d'association à l'échelle du génome (GWA) m'a permis d'associer la variabilité génétique avec le niveau résistance à S. sclerotiorum et d'identifier trois loci potentiellement impliqués dans la QDR à S. sclerotiorum. J'ai effectué l'analyse fonctionnelle des gènes candidats et étudié la diversité génétique à ces différents loci. Mes résultats ont révélé qu'une prolyl-oligopeptidase (POQR) et une protéine reliée au complexe d'actine (ARPC4) sont impliqués dans la résistance quantitative à S. sclerotiorum. L'étude du réseau d'actine par microscopie confocale a révélé le rôle des filaments d'actine dans la réponse immunitaire à S. sclerotiorum. Je montre par ailleurs que l'allèle de POQR conférant résistance à S. sclerotiorum a évolué de façon convergente chez plusieurs espèces de plantes, suggérant que certains mécanismes de la QDR sont communs à différentes espèces végétales. Alors que de nombreux champignons pathogènes ne sont capables d'infecter que quelques génotypes de plantes, S. sclerotiorum est un agent pathogène dit généraliste, c'est-à-dire capable d'infecter de nombreuses espèces d'hôtes. Dans la deuxième partie du projet, je me suis intéressé aux propriétés du génome de S. sclerotiorum associées à son caractère généraliste. La théorie prédit que le généralisme est coûteux énergétiquement, si bien qu'il doit engendrer d'importants compromis avec d'autres traits. Au niveau génétique, certains codons (triplets de nucléotides) permettent une traduction plus efficace que leurs synonymes. En effet, le code génétique décryptant ADN/ARN en protéines est redondant, plusieurs codons pouvant coder pour le même acide aminé. Optimiser l'usage de codons au niveau du génome permet ainsi de réduire les coûts liés à la production de protéines. J'ai analysé l'usage de codons chez les 45 espèces fongiques et révélé que les séquences codantes chez les espèces de pathogènes généralistes étaient fortement optimisées. Par ailleurs, je montre que les codons adaptés sont sous sélection purifiante dans une population naturelle de S. sclerotiorum, suggérant que l'optimisation de l'usage de codons est une adaptation évolutive au généralisme chez les champignons parasites
In nature, plant pathogen interactions are frequent but disease is not the most prevalent outcome. Indeed, plants evolved an efficient immune system able to face multiple pathogen attacks. Getting insights into plant microbe interactions at multiple levels will improve our understanding of how plants defend against pathogens and help building sustainable agronomy. Fungal plant pathogens are major threats to food security worldwide. Sclerotinia sclerotiorum is an Ascomycete generalist plant pathogen causing mold diseases on hundreds of plant species. There is no genetic source of complete plant resistance to this generalist pathogen known to date. Instead, natural plant populations show a continuum of resistance levels controlled by multiple genes, a phenotype designated as quantitative disease resistance (QDR). Little is known about the molecular mechanisms controlling the interaction between plants and S. sclerotiorum, and more generally which are the molecular bases underlying QDR in plants. My thesis project consisted in a first part in identifying molecular mechanisms underlying QDR to S. sclerotiorum in natural accessions of the model plant Arabidopsis thaliana. A Genome wide association study (GWAS) allowed me to associate genetic variation with disease resistance to S. sclerotiorum. The analysis pinpointed three genes in A. thaliana genome as putative candidates involved in QDR to S. sclerotiorum. I led the functional characterization of these genes and investigated natural diversity at these loci. The results revealed that a prolyl-oligopeptidase (POQR) and an actin-related protein complex member (ARPC4) are associated with QDR against S. sclerotiorum. The analysis of actin filament networks highlighted their role in response to S. sclerotiorum. Furthermore, I showed that POQR alleles evolved convergently in different plant lineages, suggesting that some QDR molecular mechanisms are conserved across plants. Among fungal parasites, some like S. sclerotiorum are able to infect multiple species while others are restricted to one or few hosts. In the second part of the project, I investigated the properties of S. sclerotiorum genome associated to its ability to infect hundreds of plant species. Theory predicts that generalism comes at a cost and may underlie important fitness trade-offs. At the genome level, some codons (nucleotide triplets) allow more efficient translation than their synonymous. Indeed, the genetic encoding of proteins is redundant with multiple codons specifying the same amino acid. The optimization of codon-usage is a mean to reduce the costs associated with protein production. I analysed codon-usage at the genome level in 45 fungal species to reveal that generalist parasites are highly codon optimized. Moreover, I showed that optimized codons are under purifying selection, suggesting that codon optimization is an adaptation to generalist parasitism in fungi

La distribution des sucres est un processus clé dans le développement de la plante et cours des interactions plantes/microorganismes.Une recherche des acteurs moléculaires impliqués dans la répartition des ressources carbonées au cours de l'interaction avec le champignon nécrotrophe B. cinerea a été réalisée. Plusieurs familles de transporteurs de sucres et d'invertases ont été ciblées, permettant d'établir une cartographie des gènes régulés transcriptionnellement lors de l'interaction. Le rôle de certains gènes candidats a été étudié par une approche de génomique fonctionnelle afin de mettre en évidence une fonction biologique de l'allocation du carbone dans la résistance de la plante aux champignons nécrotrophes. Un système d'interaction simplifié, basé sur un dialogue moléculaire sans contact physique entre une culture cellulaire d'A. thaliana et B. cinerea, a été développé. Il a permis de mesurer les flux de sucres ainsi que les activités enzymatiques et métaboliques pour chaque partenaire. Nos résultats montrent que B. cinerea entraine une forte augmentation de l'activité invertasique pariétale dans les tissus infectés, indiquant qu'une transition source/puits a lieu. Plusieurs transporteurs de sucres sont différentiellement exprimés, certains d'entre eux modulant le devenir de l'interaction. L'activité d'absorption d'hexoses et le métabolisme primaire des cellules hôtes sont fortement stimulés, démontrant l'importance de la compétition pour les sucres à l'interface plante/agent pathogène. En conclusion, l'absorption des sucres alimente le métabolisme énergétique des cellules hôtes et participe aux mécanismes de défense de la plante
During plant development and upon pathogen infection, sugar allocation is a key process in plant physiology. Cell wall invertases and sugar transporters, involved in the sink strength, likely play a major role in the metabolic plant response. Molecular actors involved in carbohydrates allocation upon B. cinerea interaction have been identified using a transcriptional approach. Some gene families of sugar transporters and invertases have been targeted, allowing the establishment of a cartography of genes regulated during the interaction. To understand the biological role of carbon allocation during the interaction between plants and necrotrophic fungi, candidate genes have been studied using a functional genomics approach.A simplified interaction system has been developped, allowing a molecular dialogue between Arabidopsis and B. cinerea cells, without any physical contact. This system enables the monitoring of radiolabelled sugar uptake rates and some enzymatic and metabolomic activities for both the host cells and the pathogen, independently.Globally, our results demonstrate that B. cinerea infection leads to the transition from a source to a sink tissue, with a strong increase in cell wall invertase activity. The expression of some sugar transporter genes is also affected, while some of them (AtSTP1 and 13) are involved in the disease development. Besides the increase in hexose uptake activity, primary metabolism is deeply affected, highlighting the competition for apoplastic sugars that takes place at the plant/pathogen interface. Sugar retrieval appears to be a key process, fuelling host cells with energy and signal molecules, contributing to the plant defense mechanisms

Les champignons phytopathogènes sont des parasites majeurs des espèces végétales, autant naturelles que domestiquées. Botrytis cinerea, l’agent de la pourriture grise, en infecte plus de 1400 et est ainsi considéré comme un pathogène généraliste. Pourtant, des données récentes ont mis en évidence une structure des populations liée à leur hôte d’origine. Cette observation soulève l’hypothèse d’une spécialisation à l’hôte, à l’œuvre chez une espèce généraliste. Ce modèle d’étude pourrait permettre de faire avancer la connaissance des mécanismes évolutifs en jeu dans la divergence précoce des populations et la formation de nouvelles espèces fongiques. Cette thèse de doctorat a pour objectifs : (i) de démontrer formellement la spécialisation à l’hôte dans les populations de B. cinerea et d’en déterminer la magnitude et (ii) d’identifier les déterminants génomiques de cette spécialisation. Ainsi j’ai étudié la structure des populations par l’analyse de microsatellites d’un échantillon de 683 isolats, que nous avons corrélé à des tests de pathogénicité croisés sur différents hôtes. Ces travaux ont permis de mettre en évidence la spécialisation de B. cinerea aux hôtes tomate et vigne. En complément de ces lignées sélectionnées, l’espère Botrytis cinerea est constituée d’individus généralistes capables de coloniser les autres hôtes. Des méthodes d’inférence de structure et de généalogies sur des données de polymorphisme issues du séquençage de 32 individus nous ont permis de mieux définir la structure des populations ainsi que d’identifier une lignée spécialisée à la tomate. Enfin, des tests de McDonald-Kreitman et des méthodes de scans génomiques pour détecter des balayages sélectifs ont permis de mettre en évidence des gènes soumis à la sélection divergente entre les populations spécialisées, révélant de possibles déterminants de cette spécialisation. Ces travaux sont ainsi une base pour la validation de plusieurs gènes impliqués dans la pathogénicité hôte-spécifique de B. cinerea, et ouvrent la voie à des améliorations de la gestion du réservoir d’hôtes et des pratiques culturales contre la pourriture grise
Phytopathogenic fungi are major parasites to wild or domesticated plant species. The grey mold fungus, Botrytis cinerea, infects more than 1400 plant species and thus is considered a broad generalist. However, recent data have revealed population structure correlated to the host of origin of isolates. This observation raises the hypothesis of ongoing host specialization in a generalist species. Studying this question could greatly deepen our theoretical knowledge of the evolutionary mechanisms involved in the early stages of population divergence and subsequent speciation. This thesis aims (i) to formally demonstrate the host specialization in B. cinerea’s populations and determine its magnitude, and (ii) to identify the genomic determinants of this specialization. Thus, I studied population structure based on 683 isolates characterized using microsatellite markers. We compared the inferred genetic structure with variations in aggressiveness measured through cross-pathogenicity tests on multiple hosts. These experiments and analyses confirmed the specialization of B. cinerea to tomato and grapevine hosts. Besides these specialized lineages, the species B. cinerea is composed of generalist individuals capable of infecting multiple hosts. I sequenced the whole genome of 32 individuals and characterized nucleotide polymorphism. Structure inference and genomic genealogy methods allowed us to more accurately define the population structure and identify a lineage specialized on tomato. Lastly, McDonald-Kreitman tests and genomic scans methods allowed the identification of genes under divergent natural selection between populations, revealing possible genomic determinants of specialization. This work can serve as foundation for the validation of multiple genes involved in host-specific pathogenicity of B. cinerea, and pave the way for the implementation of efficient strategies for managing pathogen reservoirs and new agricultural practices for controlling grey mold