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Stage:39
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM)
Equipe d'accueil : Adaptation et pouvoir pathogène des Xanthomonas (Matthieu Arlat)
Encadrant(e)(s) : Lauber Emmanuelle (05 61 28 50 47; elauber@toulouse.inra.fr)
Résumé du sujet
Xanthomonas campestris pv campestris (Xcc) est l’agent responsable de la pourriture noire des crucifères. Cette bactérie phytopathogène infecte une large gamme des Brassicaceae d’intérêt agronomique telle que le chou, le radis ou le navet, mais également la plante modèle Arabidopsis thaliana. Xcc constitue un modèle très attractif pour l’étude des interactions plantes-microorganismes, les génomes des deux partenaires de l’interaction étant séquencés (da Silva et al., 2002; initiative, 2000). Cette bactérie épiphyte entre dans la plante via les hydathodes, stomates aquifères localisés à la marge des feuilles, et infecte spécifiquement les vaisseaux du xylème. Xcc possède une batterie d’enzymes de dégradation de la paroi végétale, conduisant à la macération des tissus de la plante responsable des symptômes typiques de la maladie, à savoir des chloroses et nécroses en forme de V le long des nervures des feuilles. Entre deux cycles d’infection, Xcc est capable de survivre sur les débris végétaux présents au niveau du sol.
Dans la plupart des environnements, les nutriments sont rares et leur reconnaissance et leur utilisation requiert la présence de systèmes de capture spécifiques et efficaces. Les travaux réalisés dans l’équipe ont révélé la présence chez Xcc de transporteurs actifs et sélectifs (transporteurs TonB-dépendants ou TBDTs) permettant l’import de substrats présents à l’état de traces (Blanvillain et al., 2007). Dans certains cas, ces transporteurs sont couplés génétiquement aux enzymes responsables de la dégradation des molécules importées. Nous avons ainsi mis en évidence l’existence d’un système qui serait responsable spécifiquement de l’import et de l’utilisation de N-acétylglucosamine (NAG) (Boulanger et al., 2010). Quatre TBDTs font partie de ce système, leur expression étant sous le contrôle du NAG. Cependant, ces TBDTs ne semblent pas intervenir dans le transport du NAG in vitro.
Au cours du travail réalisé sur le « système NAG », nous avons observé que le mutant altéré dans le gène nagA codant pour la N-acétylglucosamine 6-phosphate déacétylase, est sensible au NAG. Ce mutant est non pathogène sur plante, suggérant que Xcc rencontre cette molécule dans les vaisseaux de xylème au cours de l’infection. Nous avons récemment observé que la délétion des 4 TBDTs régulés par le NAG est épistatique sur le phénotype du mutant nagA, les symptômes étant restaurés. Ce résultat suggère que ces TBDTs, bien qu’ils ne transportent pas le NAG dans les tests in vitro, sont impliqués dans l’import de cette molécule in planta. Notre hypothèse de travail propose que les TBDTs transportent des molécules complexes contenant du NAG, telles que des chito-oligosaccharides, des N-glycanes provenant des protéines N-glycosylées ou encore des produits de dégradation du peptidoglycane bactérien.
L’objectif du projet est de confirmer cette hypothèse en réalisant des tests d’épistasie in vitro en présence de ces molécules. Par ailleurs, il sera important de définir la spécificité de ces différents TBDTs en utilisant les différentes combinaisons de simples, doubles, et triples mutants TBDT disponibles au laboratoire. En parallèle à ces tests d’épistasie, l’induction de l’expression des gènes codant les TBDTs sera également étudiée en présence de ce différents substrats, ainsi qu’au cours de la croissance dans de la sève de xylème, milieu rencontré par Xcc au cours de l’infection.
Techniques :
Microbiologie, biologie moléculaire, pathologie végétale.
Bibliographie :
Blanvillain, S., Meyer, D., Boulanger, A., Lautier, M., Guynet, C., Denance, N., Vasse, J., Lauber, E. and Arlat, M. (2007) Plant carbohydrate scavenging through tonb-dependent receptors: a feature shared by phytopathogenic and aquatic bacteria. PLoS ONE, 2, e224.
Boulanger, A., Dejean, G., Lautier, M., Glories, M., Zischek, C., Arlat, M. and Lauber, E. (2010) Identification and regulation of the N-acetylglucosamine utilization pathway of the plant pathogenic bacterium Xanthomonas campestris pv. campestris. J Bacteriol, 192, 1487-1497.
da Silva, A.C.R., Ferro, J.A., Reinach, F.C., Farah, C.S., Furlan, L.R., Quaggio, R.B., Monteiro-Vitorello, C.B., Sluys, M.A.V., Almeida, N.F., Alves, L.M.C., do Amaral, A.M., Bertolini, M.C., Camargo, L.E.A., Camarotte, G., Cannavan, F., Cardozo, J., Chambergo, F., Ciapina, L.P., Cicarelli, R.M.B., Coutinho, L.L., Cursino-Santos, J.R., El-Dorry, H., Faria, J.B., Ferreira, A.J.S., Ferreira, R.C.C., Ferro, M.I.T., Formighieri, E.F., Franco, M.C., Greggio, C.C., Gruber, A., Katsuyama, A.M., Kishi, L.T., Leite, R.P., Lemos, E.G.M., Lemos, M.V.F., Locali, E.C., Machado, M.A., Madeira, A.M.B.N., Martinez-Rossi, N.M., Martins, E.C., Meidanis, J., Menck, C.F.M., Miyaki, C.Y., Moon, D.H., Moreira, L.M., Novo, M.T.M., Okura, V.K., Oliveira, M.C., Oliveira, V.R., Pereira, H.A., Rossi, A., Sena, J.A.D., Silva, C., de Souza, R.F., Spinola, L.A.F., Takita, M.A., Tamura, R.E., Teixeira, E.C., Tezza, R.I.D., Trindade dos Santos, M., Truffi, D., Tsai, S.M., White, F.F., Setubal, J.C. and Kitajima, J.P. (2002) Comparison of the genomes of two Xanthomonas pathogens with differing host specificities. Nature, 417, 459-463.
initiative, T.A.g. (2000) Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nature, 408, 796-815.