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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes - LIPM

Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes

Evénements - Ralstonia, adaptation et pathogénicité

Soutenance Thèse Rekha GOPALAN NAIR, 19 novembre 2020 à 14h00

Rekha a présenté un résumé de ses travaux de thèse intitulés "Déterminants moléculaires de l'adaptation à l'hôte chez la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum".

Le jury était composé de:

  • Mme Alice GUIDOT, LIPME, Directrice de thèse
  • Mme Céline LAVIRE, Claude Bernard University Lyon 1, Rapportrice
  • M. Lionel MOULIN, UMR IPME, IRD, Université de Montpellier, Rapporteur
  • Mme Sophie GAUDRIAULT, UMR DGIMI, Université de Montpellier, Rapportrice
  • M. Stéphane GENIN, LIPME, Examinateur
  • M. Julien BRILLARD, UMR DGIMI, Université de Montpellier, Examinateur
  • M. Matthieu ARLAT, Université Toulouse III - Paul Sabatier et LIPME, Examinateur

Mots-clés : bactérie phytopathogène, RSSC, évolution expérimentale, adaptation à l'hôte, mutations adaptatives, méthylation de l'ADN

Résumé:

Le complexe d’espèces Ralstonia solanacearum (RSSC) est un pathogène de plantes très agressif qui affecte plus de 250 espèces végétales dont la tomate, la pomme de terre, le Pelargonium, le gingembre et le bananier. De plus, ce pathogène multi-hôtes est connu pour sa capacité d’adaptation rapide à de nouvelles plantes hôtes et à de nouveaux environnements. Afin de combattre ce pathogène, il est nécessaire de mieux connaitre les mécanismes moléculaires qui gouvernent ces capacités adaptatives. Les objectifs de cette thèse ont été (1) d’identifier les bases génétiques de l’adaptation d’une souche RSSC à un cultivar résistant, (2) d’analyser le rôle potentiel des modifications épigénétiques dans l’adaptation à l’hôte et (3) d’analyser l’impact de l’espèce végétale sur les modifications génétiques, transcriptomiques et épigénétiques dans les clones bactériens adaptés. Cette étude a été menée sur des clones générés par évolution expérimentale de la souche GMI1000 de RSSC après 300 générations de passages en série sur la tomate résistante ‘Hawaii 7996’, l’aubergine sensible ‘Zebrina’ et le haricot tolérant ‘Blanc précoce’. Des tests de compétition avec le clone ancestral GMI1000 ont démontré que 95% des clones évolués sur Hawaii 7996 étaient mieux adaptés à la croissance dans cette espèce de tomate que le clone ancestral. L’analyse des séquences génomiques de ces clones adaptés a révélé entre 0 et 2 mutations par clone et nous avons démontré que ces mutations étaient des mutations adaptatives. L’analyse des transcriptomes des clones évolués sur Hawaii 7996, Zebrina et Haricot a révélé un chevauchement parmi les listes des gènes différentiellement exprimés, suggérant une convergence vers un recâblage global du réseau de régulation de la virulence. Deux régulateurs de transcription, HrpG, l’activateur du régulon du système de sécrétion de type III et EfpR, un régulateur global de la virulence et des fonctions métaboliques, sont apparus comme des nœuds clés du réseau de régulation qui sont fréquemment ciblés par des modifications génétiques ou potentiellement épigénétiques affectant leur expression. Des variations transcriptomiques significatives ont également été détectées dans des clones évolués n’ayant aucune mutation, suggérant ainsi un rôle probable des modifications épigénétiques dans l’adaptation. La comparaison des profils de méthylation de l’ADN entre les clones évolués et le clone ancestral a révélé entre 13 et 35 régions différentiellement méthylées (DMRs). Aucun impact de la plante hôte sur la liste des DMRs n’est apparu. Certaines de ces DMRs ciblaient des gènes qui ont été identifiés comme étant différentiellement exprimés entre les clones évolués et le clone ancestral. Ce résultat supporte l’hypothèse que les modifications épigénétiques régulent l’expression des gènes et pourraient jouer un rôle majeur dans l’adaptation de RSSC à de nouvelles plantes hôtes.

Soutenance HDR Alice Guidot, 15 novembre 2019 à 13h30, Salle Marc Ridet

Alice a présenté un résumé de ses travaux antérieurs ainsi que les grandes lignes de son projet de recherche intitulé : "Evolution expérimentale de la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum : bases génétiques et épigénétiques de l'adaptation à l'hôte".

Le jury était composé de:

  • Julien BRILLARD, Chargé de Recherche INRA, Montpellier 
  • Denis FAURE, Directeur de Recherche CNRS, Paris
  • Jean-Baptiste FERDY, Professeur Université Toulouse III, Toulouse 
  • Stéphane GENIN, Directeur de Recherche CNRS, Toulouse
  • Marie-Agnès JACQUES, Directeur de Recherche INRA, Angers  
  • Stéphane POUSSIER, Professeur Université de La Réunion, Saint-Pierre 

Soutenance Thèse Arry Morel, 17 décembre 2018 à 14h00, Salle Marc Ridet

Arry a présenté un résumé de ses travaux de thèse intitulés "Étude du rôle lors de l'infection et sur la défense des plantes hôtes des effecteurs de type III RipH1,2,3 et RipAX2 de Ralstonia pseudosolanacearum".

Le jury était composé de:

  • M. Némo PEETERS, LIPME, Directeur de thèse
  • Mme Mathilde FAGARD, Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech-ERL CNRS, Rapportrice
  • Mme Sylvie GERMAN-RETANA, UMR Biologie du Fruit et Pathologie (BFP), Rapportrice
  • M. Boris  SZUREK, Institut de Recherche pour le Développement UMR IPME IRD/Cirad/U. Montpellier, Examinateur
  • M. Jean-Philippe GALAUD, Université Paul-Sabatier, Examinateur
  • M. Bruno FAVERY, INRAE, Examinateur 

Mots-clés : Ralstonia solanacearum, déterminants de virulence, effecteurs de type III, tomate

Résumé:

Le système de sécrétion de type III est un des déterminants majeurs de la pathogénicité de Ralstonia pseudosolanacearum qui lui permet d’injecter des effecteurs de type III (les « Rip », « Ralstonia Injected Protein ») directement dans les cellules des plantes hôtes. Les effecteurs RipH1, RipH2 et RipH3 sont des effecteurs de type III conservés dans la plupart des souches séquencées. Au cours de ma thèse, le rôle de ces effecteurs RipH lors de l’infection de différentes plantes a été étudié en prenant comme point d’entrée les protéines de tomates avec lesquelles ces effecteurs interagissent. Un criblage par double hybride dans la levure a permis d’identifier 19 de ces protéines « cibles » de tomate. Des méthodes de génétique inverse ont ensuite été utilisées pour chercher le rôle des orthologues de ces protéines dans différentes plantes modèles lors de l’infection par Ralstonia pseudosolanacearum. Du VIGS chez Nicotiana benthamiana a permis de mettre en évidence l’implication des orthologues de la protéine TOM3 : la multiplication bactérienne est moins importante dans les feuilles lorsque l’expression de ces gènes est diminuée. Dans Arabidopsis thaliana, des mutants d’un gène orthologue de la cible TOM9, décrit comme jouant entre autres un rôle dans la remodélisation de la chromatine, est plus résistant à l’infection par R. pseudosolanacearum. Dans un deuxième chapitre correspondant à un article publié, le rôle de l’effecteur RipAX2 a été étudié dans la résistance des aubergines AG91-25. La présence de cet effecteur dans la souche GMI1000 est nécessaire à l’établissement de la résistance de cette variété dans laquelle le locus de résistance EBWR9 a été mis en évidence. L’ajout de RipAX2 dans la souche PSS4, une souche pathogène de AG91-25 qui ne possède pas cet effecteur naturellement, la rend non pathogène. De plus, le motif protéique putatif « zinc-binding » qui est décrit comme nécessaire pour l’induction de réponses de défense chez l’espèce proche de l’aubergine Solanum torvum n’est pas nécessaire pour la résistance de AG91-25. Enfin, la conservation de l’effecteur RipAX2 dans les différentes souches du complexe d’espèces de Ralstonia solanacearum a été étudiée pour évaluer l’efficacité potentielle de cette source de résistance contre différentes souches.

Soutenance Thèse Anthony Perrier, 14 décembre 2018 à 13h30, Salle Marc Ridet

Anthony a présenté un résumé de ses travaux de thèse intitulés "efpR, un gène stabilisateur des fonctions de virulence et du métabolisme de la bactérie phytopathogène R. solanacearum".

Le jury était composé de:

  • M. Stéphane GENIN, LIPME, Directeur de thèse
  • Mme Alice GUIDOT, LIPME, Co-directrice de thèse
  • M Médéric DIARD, PBiozentrum, University of Bazel, Rapporteur
  • Mme Sylvie REVERCHON, Unité de Microbiologie, Adaptation et Pathogénie - UMR5240, Rapportrice
  • Mme Leyla SLAMTI, INRAE - MICALIS Institute, Examinatrice
  • M. Claude GUTIERREZ, Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale, Examinateur 

Résumé:

Ralstonia solanacearum est une bactérie phytopathogène responsable du flétrissement bactérien chez plus de 250 espèces de plantes, dont des plantes à intérêt agronomique telles que la pomme de terre, la tomate ou encore l’arachide. Il a été observé à plusieurs reprises l’apparition de souches virulentes sur des hôtes précédemment décrits comme résistants. Afin de comprendre les bases moléculaires de l’adaptation à ses hôtes, une expérience d’évolution in planta a été réalisée dans mon équipe d’accueil. Pour cela, la souche GMI1000 de R. solanacearum a été maintenue dans la tige de plantes (variétés résistantes, sensibles ou tolérantes) pendant plus de 300 générations bactériennes. A la suite de cette expérience, il a été montré que plus de 80% des clones évolués présentaient un gain de fitness in planta par rapport à la souche ancestrale. Parmi 50 clones re-séquencés, 6 mutations indépendantes dans un même gène de fonction inconnue (renommé efpR) ont été observées, suggérant un fort parallélisme évolutif. L’implication de ces mutations dans le gain de fitness de la bactérie a été validée. Les objectifs de ma thèse ont été (1) de caractériser la fonction du gène efpR et (2) de mieux comprendre son implication dans le gain de fitness in planta de la bactérie. Des approches transcriptomiques et d’analyses métaboliques à haut débit (Biolog), couplées à des validations phénotypiques, ont permis de mettre en évidence que le gène efpR est un régulateur global à l’interface entre le métabolisme et la virulence. Nous avons aussi démontré que toutes les mutations apparues dans le gène efpR étaient des mutations "perte de fonction" et que ces mutations induisaient un phénomène d’hétérogénéité phénotypique observable sur boite de petri (2 types de colonies – 1 type sauvage et 1 type mutant). Nous avons mis en évidence un second gène RSc3149, homologue d’efpR, impliqué dans ce switch phénotypique. Le double mutant efpR-RSc3149 étant "verrouillé" dans la forme mutante, nous avons pu étudier l’avantage adaptatif pour la bactérie de générer de l’hétérogénéité phénotypique. Enfin, les caractéristiques phénotypiques liées au gène efpR étant semblables à celle d'un autre régulateur majeur de la bactérie (PhcA), nous avons comparés les profils transcriptomiques et métaboliques des mutants de ces deux régulateurs. En complément des ces analyses, nous avons utilisé une approche gènes rapporteurs à l'aide de différents mutants du réseau de régulation de la virulence de la bactérie afin de tenter de replacer efpR au sein de celui ci et de mieux comprendre son lien avec le gène phcA. A ce jour, la position d’efpR dans le réseau de régulation reste malheureusement encore inconnue.

Soutenance Thèse Fabien Lonjon, 25 septembre 2017 à 13h30, Salle Marc Ridet

Fabien a présenté un résumé de ses travaux de thèse intitulés "Contrôle post-traductionnel de la sécrétion de Type III chez la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum : chaperonnes et protéine à domaine T3S4".

Le jury était composé de:

  • Pr. Jean-Philippe Galaud, Professeur, Université Paul Sabatier, Toulouse, Président
  • Dr. Denis Faure, Directeur de Recherche, CNRS, Gif-sur-Yvette, Rapporteur
  • Dr. Vladimir Shevchik, Directeur de Recherche, CNRS, Lyon, Rapporteur
  • Dr. Sébastien Cunnac, Chargé de Recherche, IRD, Montpellier, Examinateur
  • Dr. Stéphane Genin, Directeur de Recherche, CNRS, Toulouse, Examinateur
  • Dr. Fabienne Vailleau, Maître de Conférence, INP-ENSAT, Toulouse, Directrice de Thèse

Mots-clés: Flétrissement bactérien, Système de sécrétion de Type III (SST3), Chaperonnes de Type III (CT3), Régulation post-traductionnelle de la sécrétion de Type III, Ralstonia solanacearum

Résumé:

La bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum est lʼagent responsable du flétrissement bactérien sur plus de 200 espèces végétales, dont des espèces agronomiques, faisant de cette bactériose une des plus importantes dans le monde. Le pouvoir pathogène de la bactérie repose en grande partie sur sa capacité à injecter des protéines, appelées effecteurs de Type III (ET3), via le système de sécrétion de Type III (SST3). Chez R. solanacearum, les mécanismes de contrôle de la sécrétion au niveau post-traductionnel restent méconnus, contrairement aux mécanismes de régulation transcriptionnelle. Au cours de ces travaux, nous nous sommes intéressés à quatre protéines potentiellement impliquées dans le contrôle de la sécrétion d’ET3 au niveau post-traductionnel : les protéines chaperonnes de Type III (CT3) putatives HpaB et HpaD, la protéine à domaine LRR HpaG et la protéine à domaine T3S4 HpaP. Nous avons ainsi comparé les sécrétomes de la souche sauvage et des mutants hpa (hypersensitive response and pathogenicity associated) par spectrométrie de masse. Ces protéines ont des rôles très différents sur le contrôle de la sécrétion d’ET3. En effet, la protéine HpaG s’avère être un régulateur négatif de la sécrétion d’ET3 et est spécifiquement requise pour le développement de la maladie sur Medicago truncatula. Au contraire, la protéine HpaD contrôle la sécrétion de peu de substrats du SST3, mais est capable d’interagir avec 9 ET3. Enfin, la protéine HpaB est nécessaire à la sécrétion de la majorité des ET3 et interagit avec 10 ET3. Nos travaux nous ont permis de conclure que les protéines HpaB et HpaD sont de véritables chaperonnes de Type III de classe IB. La protéine HpaB est de plus nécessaire au pouvoir pathogène de la bactérie sur l’ensemble des hôtes testés. Nous avons montré que son homologue chez X. campestris pv. vesicatoria (Xcv) était capable de complémenter partiellement le mutant hpaB de R. solanacearum. Cela a permis d’illustrer le rôle central de la chaperonne HpaB dans la sécrétion d’ET3 chez R. solanacearum et Xcv. Concernant la protéine à domaine T3S4 HpaP, nous avons montré qu’elle contrôlait surtout la sécrétion de substrats précoces du SST3 et de très peu d’ET3. La protéine HpaP interagit physiquement avec la protéine HrpJ, composant putatif de la tige interne du SST3. Chez un mutant hpaP, la protéine HrpJ est alors spécifiquement sécrétée, transloquée in planta, puis retrouvée au sein du cytoplasme et du réticulum endoplasmique de la cellule végétale. Par des approches de génétique d’association, nous avons montré que la protéine HrpJ était capable de déclencher des réponses de type HR-like/nécrose sur certaines accessions d’A. thaliana, et que ces réponses semblaient liées à des acyl-transférases végétales. Nos travaux soulignent ainsi la complexité du réseau de régulation de la sécrétion d’ET3 chez R. solanacearum au niveau post-traductionnel, et ont permis d’avancer dans la compréhension du rôle des protéines Hpa dans ces mécanismes de régulation.

Soutenance Thèse Gaofei Jiang, 14 décembre 2016

Gaofei a présenté un résumé de ses travaux de thèse intitulés "Modélisation et détermination des paramètres clefs gouvernant l'infection et la colonisation des plantes de tomate par la bactérie pathogène Ralstonia solanacearum".

Mots-clés: Modélisation, Dynamique des infections, Perte d'eau, Ralstonia solanacearum, Plantes-hôtes

Résumé:

Le flétrissement bactérien causé par Ralstonia solanacearum limite la production mondiale de nombreuses cultures. La diversité génétique étendue de la bactérie a permis au cours des dernières années de concevoir le concept de complexe d'espèces de R. solanacearum (RSSC). Le séquençage génomique de plus de 30 souches représentatives de chaque groupe phylogénétique a élargi notre connaissance de l'évolution et de la spéciation du RSSC. Cela a permis d'identifier de nouvelles fonctions associées à la virulence. En outre, un grand nombre d'études ont été réalisées sur l'interaction plantes hôtes-R. solanacearum et éclairent la génétique, la biologie moléculaire et le développement de la maladie. Ces études ont documenté les stratégies d'infection qu'utilise R. solanacearum pour faire face aux défenses immunitaires des plantes. Bien que ces données qualitatives soient fondamentales pour comprendre l'infection par R. solanacearum, elles sont insuffisantes pour savoir si une plante sera infectées ou non. Cette question fondamentale nécessite une compréhension quantitative des processus responsables de l'infection et colonisation de la plante par la populations de R. solanacearum. Ce travail a permis une étude quantitative permettant de répondre à la question suivante:"Combien d'individus de R. solanacearum entrent de la racine pour établir la base de l'infection donnant lieu a la maladie bactérienne dans la plante?" Cela nous a permis de déterminer quels facteurs contrôlent cette dynamique d'infection de R. solanacearum au sein de la plante hôte. Cette question scientifique nécessite un réexamen du cycle de vie de R. solanacearum et la caractérisation précise de l'ensemble du processus d'infection dans la plante. Sept paramètres dynamiques ont été affinés à partir de cinq étapes d'infection de R. solanacearum. Ensuite, nous avons établi un modèle mathématique de la dynamique dans l'hôte de la bactérie par l'intégration de ces paramètres. Le modèle suggère que toute la dynamique de la population influe sur la taille de la population de R. solanacearum. L'évaluation in vivo des paramètres et de leurs interactions prédit une petite taille de la population fondatrice, autour de quatre centaines de celluels bactériennes, ce qui a été confirmé par des mesures expérimentales avec une approche probabiliste. Pour comprendre les mécanismes qui restreignent la population de R. solanacearum, nous avons étudié les impacts de la virulence bactérienne, des barrières des plantes et du facteur environnemental sur la population fondatrice de l'infection. Nous avons montré que le goulot d'étranglement des infections est principalement modulé par l'agent pathogène (arsenal de virulence), l'hôte (caractéristiques physiques et immunitaires) et les conditions environnementales (température) en accord avec des études qualitatives.

Colloque IBWS, 3-7 Juillet 2016

IBWS2016

La 6ème édition du symposium international sur la maladie du flétrissement bactérien (International Bacterial Wilt Symposium IBWS2016) était organisée du 3 au 7 juillet 2016 par notre groupe à Toulouse.

Ce symposium, qui a lieu tous les 5 ans, rassemble différents acteurs impliqués dans l’étude et le contrôle du flétrissement bactérien causé par Ralstonia solanacearum : chercheurs, agronomes, exploitants agricoles, décideurs publics et entreprises privées. Durant ces 4 jours de symposium, les conférenciers ont exposé une grande diversité de sujets, allant de la caractérisation des gènes importants dans le développement de la maladie jusqu’aux pratiques culturales en plein champ. Lors de la session 2016, 110 participants venant de 23 pays différents se sont ainsi réunis à l’INP-ENSAT de Toulouse.

Partenaires:

Une session co-organisée par le COST SUSTAIN

Institutions organisatrices : INRA, CNRS, INP-ENSAT

Sponsors :

LabEx TULIP, FRAIB, Région Occitanie, INP, CIRAD, Syngenta, Interscience, Technisem, Germicopa, Novagenetics, Dutscher

groupe IBWS2016