Academic literature on the topic 'Biologie moléculaire végétale'

Tout au long de leur co-évolution, les plantes et les microorganismes pathogènes ont développé des relations complexes résultant d'un échange constant d'informations moléculaires. Les agents pathogènes ont élaboré toute une gamme de stratégies offensives pour parasiter les plantes et en contrepartie, les plantes ont déployé un arsenal défensif similaire à bien des égards aux défenses immunitaires animales. Les percées récentes en biologie moléculaire et en transformation des végétaux ont démontré que sensibiliser une plante à répondre plus rapidement à l'infection pouvait lui conférer une protection accrue contre des microorganismes virulents. Un aspect important dans la mise en évidence du rôle joué par les molécules de défense au niveau de l'expression de la résistance est une connaissance exacte de leur localisation spatio-temporelle dans les tissus en état de stress. Afin de cerner le processus associé à l'induction de résistance chez les plantes, l'effet d'éliciteurs biologiques, microbiens et chimiques sur la réponse cellulaire des plantes envers une attaque pathogène a fait l'objet d'investigations et les mécanismes impliqués dans le phénomène ont été étudiés. Dans tous les cas, il a été montré qu'une corrélation existait entre la réponse globale de la plante et des changements dans la biochimie et la physiologie des cellules, lesquels étaient accompagnés de modifications structurales incluant la formation d'appositions pariétales riches en callose et l'infiltration de composés phénoliques aux sites de pénétration potentielle par l'agent pathogène. L'activation du sentier des phénylpropanoïdes est un phénomème crucial dans la restriction de la croissance de l'agent pathogène et dans la survie des cellules-hôtes en conditions de stress. Bien qu'il n'existe que peu d'exemples d'application pratique de la résistance induite en tant que méthode de lutte contre les maladies des plantes, les résultats obtenus à partir de quelques expériences menées en plein champ et en serre sont encourageants et indiquent que cette approche a le potentiel de devenir une stratégie de lutte efficace et durable contre toute une gamme d'agents pathogènes.

Dans ses livres et ses conférences-performances, Emmanuelle Pireyre déploie un entrelacs de récits, de fictions et de documents qui mettent en question la frontière entre le réel et l’imaginaire. Dans Chimère (2019, 2020), le thème des croisements génétiques entre végétal, animal et humain n’est pas présenté sur le mode de la science-fiction, mais bien selon son actualité. Travaillant à partir d’une recherche documentaire étoffée qui rassemble l’état de la recherche en biologie de synthèse, l’histoire culturelle des populations tsiganes et l’organisation de conventions citoyennes, l’écrivaine construit la diégèse de son roman comme une machine qui permet “d’injecter du réel pour le modifier” (Pireyre). Cet article propose d’aborder ce travail du réel dans la fiction propre à la machine littéraire de Pireyre à travers la notion d’hétérogénèse. Cette notion empruntée à la biologie moléculaire et à la philosophie (Deleuze, Guattari, Sarti) permettra d’appréhender le rapport perméable entre réel et fiction présent chez Pireyre. Au lieu de se constituer en vase clos et séparée du réel, la diégèse romanesque chez Pireyre se comprend de manière écologique dans la mesure où elle entretient des relations affectives et discursives avec son environnement matériel.

Les pucerons sont des insectes phloémophages qui insèrent leur pièce buccale (stylets) au sein des parois afin d'atteindre les tubes criblés et de se nourrir de sève élaborée. Durant la progression des stylets dans l'apoplasme, un sondage est effectué par de brèves piqûres dans la plupart des cellules rencontrées. Les réponses de la plante aux dommages engendrés par une infestation aphidienne apparaissent qualitativement et quantitativement différentes des réponses à d'autres stress biotiques. Le puceron accepte plus ou moins la plante selon le niveau de résistance mis en place et selon sa capacité à se nourrir sur une gamme de plante-hôtes plus ou moins large. L'étude de leur comportement trophique via la technique de l'électropénétrographie montre qu'un puceron polyphage (Myzus persicae) semble plus adapté à Arabidopsis thaliana (famille des Brassicaceae) qu'un oligophage spécialiste de cette famille (Brevicoryne brassicae), ce dernier étant capable de discriminer des variations entre écotypes naturels. Ces variations concernent notamment la teneur en métabolites secondaires pouvant être répulsifs voire toxiques, mais aussi la structure de la paroi végétale. Parmi les gènes associés à ces modifications structurales et aux réponses de défense de la plante à un stress aphidien, quelques pectines méthylestérases (PME, E. C. 3. 1. 1. 11) sont induites durant les interactions plante-puceron. Les PME appartiennent à une famille multigénique (66 isoformes chez Arabidopsis thaliana) et contrôlent le degré de méthylestérification (DM) du principal domaine pectique : l'homogalacturonane (HG), un homopolymère constitués d'un enchaînement linéaire d'acides galacturoniques liés en α-(1-4). Le contrôle du DM des HG détermine les propriétés rhéologiques de la paroi (élasticité) et régule l'accessibilité d'enzymes dégradant les HG (polygalacturonases PG, pectate lyases) pouvant changer la porosité pariétale et produire des oligogalacturonides, éliciteurs endogènes de défense. L'activité des PME est donc susceptible d'influencer à la fois les réponses de défense de la plante et le comportement trophique du puceron. En utilisant une approche multidisciplinaire, nous avons démontré qu'une infestation par le puceron du pêcher (M. Persicae) modifie différemment selon l'écotype sauvage d'A. Thaliana (WS ou Col) la structure et la composition en sucres de la paroi, l'activité d'enzymes modifiant les HG (PME, PG) mais aussi l'expression de certains gènes de défense. Le rôle de deux pectines méthylestérases (PME17 et PME3) et d'un inhibiteur de PME (PMEI4) dans l'interaction A. Thaliana / M. Persicae a été mis en évidence en utilisant cette diversité d'approches. Des lignées mutantes ou surexpresseur présentent des effets totalement opposés sur le comportement trophique du puceron (électropénétrographie pendant 8 h) mais n'affectent pas sa physiologie (paramètres démographiques pendant 3 semaines). Ces effets sont corrélés à d'importantes variations en terme de structure pariétale et d'expression de gènes de défense, démontrant un effet pléïotropique propre à chacune des PME, mais aussi du PMEI4. Ces travaux soulignent les rôles potentiels de la paroi végétale et des PMEs dans la résistance contre les pucerons et apportent un nouvel éclairage sur la compréhension des mécanismes de défense de la plante
Aphids are phloem-feeding insects that generally insert their mouthpart (stylets) through the plant cell wall layers to reach the sieve elements and uptake phloem sap. During stylets progression in the apoplasm, most cells are briefly punctured intracellularly for probing. Plant defense responses to an aphid infestation appear to be quantitatively and qualitatively different from responses to other biotic stresses. Plant acceptance by an aphid depends on the level of plant resistance established and on its ability to feed on a more or less restricted range of plants. The study of their feeding behavior, monitored using the electropenetrography technique, showed that a polyphagous aphid (Myzus persicae) might be more adapted to Arabidopsis thaliana (Brassicaceae family) than an oligophagous aphid specialist of this family (Brevicoryne brassicae), this latter being able to discriminate variations between natural ecotypes. These variations concern in particular the content of secondary metabolites that could be toxic or repellent, but also the structure of the plant cell wall. Among the genes associated with cell wall modifications, some encoding pectin methylesterases (PMEs, EC 3. 1. 1. 11) are induced during plant-aphid interactions. PMEs belong to a large multigenic family (66 isoforms in A. Thaliana) and control the degree of methylesterification (DM) of the main pectic domain: the homogalacturonan (HG), an unbranched polymer of α-(1-4) linked D-galacturonic acid residues. The control of the DM of HGs determines the rheological properties of the cell wall (elasticity) and controls the accessibility of HG-degrading enzymes (polygalacturonases PGs and pectate lyases) able to change cell wall porosity and produce oligogalacturonides, endogenous defense inducers. PME activity is therefore likely to influence both the plant defense responses and the aphid probing behavior. Using a multidisciplinary approach, we demonstrated that an aphid infestation (M. Persicae) differently modifies cell wall structure and sugars composition of A. Thaliana Col and WS ecotypes, activities of HG-modifying enzymes (PMEs and PGs), as well as the expression of some defense genes. The role of two pectin methylesterases (PME17 and PME3) and an inhibitor of PME (PMEI4) in A. Thaliana - Myzus persicae interactions has been demonstrated using this wide range of approaches. Mutant and overexpression lines inversely affect the aphid trophic behavior (electropenetrography during 8 h) but don't affect its physiology (demographic parameters during 21 days). These effects are correlated with significant changes in term of cell wall structure and defense gene expression, underlining a pleiotropic effect specific to each PME and also of PMEI4. This work highlights the potential roles of plant cell wall and PMEs in the plant resistance against aphids and sheds new light on understanding the mechanisms of plant defense

La voie du mevalonate aboutit chez les eucaryotes a la production d'isoprenoides, une large famille de molecules intervenant dans de nombreuses fonctions cellulaires (structure des membranes, respiration, photosynthese, maturation proteique, transduction des signaux). Les isoprenoides sont assembles a partir d'un element de base, l'isopentenyl diphosphate (ipp). Nous nous sommes interesses a deux enzymes precoces de la voie de biosynthese des isoprenoides, l'hydroxy-methylglutaryl coenzyme a synthase (hmgs) de s. Cerevisiae, et la mevalonate diphosphate decarboxylase (mvd) d'a. Thaliana. L'hmgs catalyse la deuxieme etape de synthese, la condensation d'acetyl-coa et d'acetoacetyl-coa en hmg-coa. La mvd catalyse la decarboxylation du mevalonate en ipp. Le gene erg13 codant l'hmgs de levure a ete clone par amplification genique, ce qui nous a permis de determiner sa sequence nucleotidique et de construire une souche de levure deletee de ce gene. Deux alleles mutants ont ete isoles et les mutations ponctuelles identifiees. L'analyse de la sequence peptidique et l'etude d'une forme tronquee de l'enzyme suggerent l'existence d'une forme mitochondriale de l'hmgs chez la levure. L'adnc codant la mvd d'a. Thaliana (atmvd1) a ete isole. Il s'agit d'un gene preferentiellement exprime dans les racines de la plante. L'analyse genomique suggere l'existence d'un second gene homologue a atmvd1. Atmvd1 complemente le mutant de levure deficient en activite mvd. Les mvd de s. Cerevisiae et d'a. Thaliana forment des homodimeres aussi bien que des heterodimeres in vivo.

L'intérêt pour le métabolisme et les rôles physiologiques des oxylipines s'est accru ces dernières années puisque ces composés semblent être impliqués dans les phénomènes d'infection. Chez la plante, les phytooxylipines dérivent essentiellement de l'acide linoléique (C18:2) et de l'acide linolénique (C18:3) par la voie de la lipoxygénase. Les hydroperoxydes formés par la lipoxygénase sont rapidement métabolisés en composés physiologiquement actifs, sous l'action de CYP74s et d'une peroxygénase (PXG). Cette enzyme, qui catalyse des réactions d'oxydation, est une hémoprotéine membranaire, unique par son mécanisme catalytique puisqu'elle ne présente aucune homologie de séquence avec des oxydases. Métabolisant aussi bien des hydroperoxydes d'acides gras, substrats de CYP74, que l'eau oxygénée, substrat des peroxydases, j'ai recherché les caractéristiques moléculaires qui confèrent son originalité à la peroygénase en identifiant le mode de coordination de son hème. J'ai pu montrer que chez AtPXG1, ce groupement prosthétique n'était pas lié par l'intermédiaire d'une cystéine comme chez les CYP74s, mais à un résidu histidine. Ces résultats, obtenus par mutagenèse dirigée et confirmés par RPE identifient chez AtPXG1 un hème dont le fer est coordonné via un résidu histidine. J'ai montré que les différentes isoformes possédaient des spécificités de réactions différentes. Afin d'apporter des éléments réponses aux rôles physiologiques de la peroxygénase, j'ai localisé, par fusion à la GFP, AtPXG1 et AtPXG3 dans le réticulum endoplasmique et les oléosomes, des organites constitués d'un noyau de lipides neutres entourés d'une monocouche phospholipidique et protéique. J'ai montré qu'une signature de type FFAT ciblait la peroxygénase vers le RE et qu'une signature de type DXE permettait son export du RE vers les oléosomes. Cet export serait dépendant de la protéine Sar1, un élément du complexe COPII qui permet l'export des protéines du réticulum vers l'appareil de Golgi
During the last decade, increasing interest in oxygenated fatty acids, collectively named oxylipins, has been generated as these metabolites are considered to be involved in infection. In plants, oxylipins mainly derive from linole(n)ic acid via the lipoxygenase pathway. Fatty acids hydroperoxyds produced by lipoxygenase are rapidly metabolised in a variety of physiologically active derivatives by CYP74s and by peroxygénase (PXG). This later membrane bound hemoprotein catalyses reaction of oxydation by a mechanism which seems to be quite unique and surprisingly, it do not presents any homology with presently known oxidases. Peroxygenase is able to metabolise fatty acid hydroperoxyds (CYP74's substrate) as good as hydrogen peroxyd (peroxydase's substrate), raising questions about peroxygenase original mechanism origin which I try to characterize in studying the mode of linking of the heme iron. By site-directed mutagenesis experiments on AtPXG1, I found that the heme was not coordinated by cysteine residues like in CYP74s but to a histidine residue like in peroxydases. These results were confirmed by EPR, identifying an heme in which iron is coordinated via an histidine residue. In a second time, I have demonstrated that different isoforms differ from each other by various reactions specificity. In order to find some answer concerning plant peroxygénase physiological function, I have localized, by GFP fused strategy, AtPXG1 and AtPXG3 isoforms in endoplasmic reticulum and in lipid bodies, which are organelles constituted by a neutral lipid core surrounded by a proteic and phospholipid monolayer. I demonstrated that an FFAT motif was responsible of peroxygénase targeting to reticulum and that a DXE motif permit its export from RE to lipid bodies. First experiment round seems to demonstrate that this export is dependant from Sar1, an element of COPII complex, responsible of protein export from RE to Golgi apparatus

Les nématodes parasites de plantes du genre Meloidogyne, couramment appelés nématodes à galles, constituent une menace significative pour l'agriculture à l'échelle mondiale. Ces parasites obligatoires des plantes ont élaboré des mécanismes parasitaires complexes et uniques. En injectant des protéines appelées "effecteurs" dans la plante hôte, ils déclenchent une reprogrammation cellulaire, entraînant la transformation de cellules racinaires en cellules nourricières hypertrophiées et multinucléées appelées "cellules géantes". Les mécanismes sous-jacents à la formation de ces structures néoformées restent cependant largement méconnus. Ce travail explore le rôle de deux protéines sécrétées par le nématode à galles Meloidogyne incognita, à savoir l'effecteur 12 (MiEFF12) et l'effecteur 17 (MiEFF17). Grâce à une stratégie de double hybride en levures, leurs cibles végétales respectives ont été identifiées. Leurs rôles dans l'interaction plante-nématode et la formation de cellules géantes ont été caractérisés.Des expériences d'hybridation in situ ont montré que MiEFF12 est exprimé dans les glandes salivaires sous ventrales du nématode. La fusion de MiEFF12 avec la GFP a révélé son accumulation au niveau du réticulum endoplasmique (RE) des cellules végétales. Ses cibles végétales, les « PLANT BAP-LIKE PROTEINs » (PBL), ont été identifiées chez la tomate, Arabidopsis et Nicotiana benthamiana. Ces PBL jouent un rôle crucial dans la régulation de l'homéostasie du réticulum endoplasmique. Le séquençage des ARNm de racines d'Arabidopsis surexprimant MiEFF12 et de plantes sauvages a montré que cet effecteur peut moduler les défenses de la plante. Chez Nicotiana benthamiana, les plantes affectées dans l'expression des PBL présentent une résistance accrue aux nématodes à galles. Ces résultats montrent que MiEFF12 manipulerait la protéine PBL afin de modifier la réponse immunitaire de N. benthamiana. Parallèlement, l'expression de l'effecteur MiEFF17 dans les glandes salivaires des nématodes à galles a été confirmée par hybridation in situ. L'approche de double hybride en levures a permis d'identifier ses cibles, les protéines KINESIN LIGHT CHAIN RELATED (KLCR), chez la tomate et Arabidopsis. L'analyse fonctionnelle de cette interaction effecteur-cible a démontré que la manipulation des KLCR par MiEFF17 joue un rôle dans le succès parasitaire de M. incognita chez la Tomate.Cette recherche souligne l'importance de l'étude du dialogue moléculaire entre les parasites et les plantes, en particulier de la caractérisation des protéines ciblées par ces pathogènes. De telles connaissances contribueront au développement de nouvelles stratégies de résistance contre ces ravageurs dommageables pour les cultures
Plant-parasitic nematodes of the Meloidogyne genus, commonly known as root-knot nematodes, represent a significant global threat to agriculture. These obligatory plant parasites have evolved intricate and unique parasitic mechanisms. By injecting proteins known as "effectors" into the host plant, they trigger cellular reprogramming, resulting in the transformation of root cells into hypertrophied, multinucleate feeding cells termed "giant cells." However, the mechanisms underlying the formation of these newly developed structures remain largely elusive. This work delves into the investigation of two secreted proteins from the root-knot nematode M. incognita, namely EFFECTOR 12 (MiEFF12) and EFFECTOR 17 (MiEFF17). Using a yeast two-hybrid strategy, their respective plant protein targets were identified. Their roles in the plant-nematode interaction and formation of giant cells were investigated.In situ hybridization experiments showed that MiEFF12 is expressed in the salivary glands of the RKN juveniles, suggesting that it is secreted in planta. Fusion of MiEFF12 with GFP revealed its localization to the endoplasmic reticulum (ER) of plant cells. Among its plant targets, the PLANT BAP-LIKE PROTEINs (PBLs) proteins were identified in tomato. These PBLs are crucial in regulating ER homeostasis. RNA sequencing of roots of Arabidopsis plants overexpressing MiEFF12, compared to wild-type plants, showed that this effector can modulate defense and ER stress functions. In N. benthamiana, plants affected in PBL expression showed increased resistance to root-knot nematodes. These results showed that the EFF12 effectors manipulate PBL functions to enable nematode parasitism in N. benthamiana. In addition, the expression of the MiEFF17 effector in salivary glands was demonstrated. Yeast two-hybrid assays ere used to identify its host targets, the Kinesin Light Chain Related proteins (KLCRs) in tomato and Arabidopsis. Functional analysis showed that manipulation of KLCR by MiEFF17 is pivotal for the parasitic success of M. incognita.This research highlights the importance of studying the molecular dialogue between parasites and plants, in particular characterizing the proteins targeted by these pests. Such knowledge will contribute to the development of novel resistance strategies against these crop-damaging nematodes

La prédation intraguilde (IGP) constitue une interaction qui suscite beaucoup d'intérêt chez les écologistes et les utilisateurs de la lutte biologique puisqu’elle engendre, dans certains cas, des impacts négatifs sur le contrôle des populations d’organismes nuisibles. Les études réalisées jusqu’à présent sont en grande majorité effectuées dans des milieux artificiels, pouvant interférer avec les interactions intraguildes. Ce projet visait à étudier l'IGP en milieu ouvert dans les champs de soya, au sein de quatre espèces de coccinelles: Harmonia axyridis, Coccinella septempunctata, Coleomegilla maculata lengi et Propylea quatuordecimpunctata. Les populations de ces prédateurs subissent fréquemment des pertes d’effectifs liées à l’IGP. Les principaux objectifs de cette étude étaient de: i) développer des outils moléculaires permettant de détecter et de quantifier in situ les interactions intraguildes; ii) établir des relations entre l’intensité de l’IGP et certains paramètres écologiques; et iii) évaluer l'impact de la densité des proies extraguildes et de la structure de la plante sur l’IGP entre les coccinelles. Des amorces PCR, élaborées pour chacune des quatre espèces de coccinelles, ont servi à détecter les proies intraguildes du contenu gastrique de près de 1000 prédateurs récoltés sur trois années, permettant ainsi d’établir des taux d’IGP mutuelle d'en moyenne 35% entre les espèces de Coccinellidae. Nous avons appliqué à ces taux une correction pour compenser les différences de temps de digestion entre prédateurs et proies de différentes espèces. Les facteurs favorisant l’IGP étaient : la densité des proies extraguildes, le ratio prédateur:proie, le stade de développement du prédateur ainsi que la période d'échantillonnage. Nous avons de plus évalué l'impact de la densité des proies extraguildes et de la structure de la plante sur l'IGP entre H. axyridis et P. quatuordecimpunctata. L’IGP était modulée principalement par la densité des proies extraguildes. Ces travaux démontrent l'omniprésence de l'IGP dans les interactions entre les coccinelles et identifient les principaux facteurs écologiques modulant son intensité. Cette thèse soutient donc que l’IGP, bien qu’extrêmement fréquente, n’a pas toujours un impact concret sur la lutte biologique et qu’il importe de considérer les principaux facteurs régulant son intensité.
Understanding intraguild predation (IGP) between predators is of great interest for ecologists and biological control practitioners because its presence can, in some cases, impede biological control. Studies on IGP are usually realized under artificial environments, which may interfere with intraguild predation. This project focused on the study of IGP, in open field in soybean crop, between four species of ladybirds: Harmonia axyridis, Coccinella septempunctata, Coleomegilla maculata lengi and Propylea quatuordecimpunctata. Those predator populations frequently engage in IGP and it can be an important cause of mortality. Principal goals of this study were to: i) develop molecular tools to detect and quantify in situ IGP; ii) establish relations between IGP and ecological factors; and iii) evaluate the impact of extraguild prey density and plant structure on IGP between ladybirds. DNA markers have been developed for four species of ladybirds to detect intraguild prey in the gut-content of near 1000 predators, sampled in three years. We established a mean rate of IGP of 35% between ladybird species. We applied a correction to those rates to compensate for differences in digestion rate between predators and prey of different species. Factors increasing the prevalence of IGP were: extraguild prey density, the ratio of predator:prey, developmental stage of the predator and seasonality. Finally, we evaluated the impact of extraguild prey density and plant structural complexity on IGP between H. axyridis and P. quatuordecimpunctata. IGP was principally modulated by extraguild prey density. This study shows the ubiquity of IGP among ladybird interactions and the understanding of principal factors regulating the intensity of IGP. This thesis supports the hypothesis that IGP, even if extremely frequent, did not always have a measurable impact on biological control and consideration of principal ecological factors modulating its intensity is important.