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Analyse fonctionnelle des cibles végétales d’effecteurs du parasitisme du nématode à galles Meloidogyne incognita

Proposition de stage de l’équipe Interactions Plantes Nématodes - Encadrant Michaël Quentin (michael.quentin@sophia.inra.fr) 

Les nématodes parasites de plante du genre Meloidogyne constituent un problème phytosanitaire majeur à l’échelle mondiale. Ces parasites obligatoires des plantes ont élaboré des mécanismes de parasitisme originaux et complexes. Grâce à l’injection de sécrétions salivaires contenant des protéines appelées « effecteurs du parasitisme », ils induisent la transformation de cellules racinaires en cellules nourricières hypertrophiées et polynucléées. La reprogrammation cellulaire impliquée dans l’ontogenèse de ces « cellules géantes » nécessite certainement la manipulation par le nématode de fonctions nucléaires végétales.

Par une approche de double hybride en levure à l’aide d’une banque d’ADNc de racines de tomates infectées, nous avons identifié les cibles végétales de protéines qui pourraient être sécrétées in planta par le nématode Meloidogyne incognita et qui sont adressées au noyau des cellules végétales.

L'objectif du stage sera de valider in planta les interactions identifiées au laboratoire par des approches de BiFC («complémentation bi-moléculaire de fluorescence») et de co-localisation. L’analyse fonctionnelle des cibles végétales des effecteurs lors de la formation des cellules géantes et lors du développement de la plante sera réalisée par l’étude de leur profil d’expression (construction de fusions promoteur-GFP-GUS et transformation de la plante Arabidopsis thaliana) et en déterminant l’effet de leur suppression (mutants KO d’Arabidopsis) ou de leur surexpression (génération de lignées transgéniques d’Arabidopsis). 

La caractérisation des cibles des effecteurs permettra une meilleure compréhension des processus biologiques manipulés par le nématode au cours du parasitisme, et ouvrira de nouvelles perspectives en matière de lutte contre ces ravageurs des cultures.

Analyse fonctionnelle de microARN impliqués dans la formation des cellules géantes induites par les nématodes à galles

Proposition de stage de l’équipe Interactions Plantes Nématodes - Encadrante Stéphanie Jaubert-Possamai (stephanie.jaubert@sophia.inra.fr)

Lors de l’interaction avec les nématodes à galles, certaines cellules racinaires des plantes infestées subissent de profondes modification et se redifférencient en cellules nourricières géantes, multinucléées et hypermétaboliques qui constitueront un site nourricier à partir duquel le nématode s’alimentera. La formation de cette structure nourricière dans la racine infestée en réponse à des signaux émis par le nématode constitue une étape clef de l’interaction entre la plante et le nématode à galles. La redifférentiation des cellules racinaires en cellules géantes résulte d’une succession de divisions nucléaires sans division cellulaire et d’une croissance isotropique. Les analyses du transcriptome complet réalisées chez Arabidopsis ont permis d’identifier de très nombreux gènes dont l’expression est modifiée en réponse à l’infection par les nématodes. Toutefois, les mécanismes régulant l’expression de ces gènes, en particulier les régulations épigénétiques, intervenant au sein de ces cellules géantes restent inexplorés à ce jour. Ces dernières années il a été clairement établi que les petits ARN non codant jouent un rôle clef dans la régulation de l'expression génique chez les plantes notamment en réponse à des stress biotiques en abiotiques. Afin de caractériser le rôle de ces régulateurs de l'expression génique dans la formation des cellules nourricières, nous avons analysé les populations de petits ARNnc exprimés dans les galles d’Arabidopsis thaliana par la technique de séquençage haut débit SOLID. Cette approche nous a permis d'identifier 20 microARN dont l'expression est modifiée lors de la formation du site nourricier et qui constituent des candidats intéressant pour réguler la formation des cellules géantes. Le stage proposé a pour but de réaliser l’analyse fonctionnelle de deux microARN candidats. L’étude du rôle des microARN sélectionnés impliquera la caractérisation de leur expression par hybridation in situ sur galles racinaires, l’étude de l’effet de la modification de l’expression des microARN d’intérêt sur la formation des cellules géantes, et la caractérisation des ARNm cibles des microARN d’intérêt.