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Fusarium oxysporum mediated underpinning of cell type-specific modulation in multiple host interaction

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Un champignon parasite provoquant le flétrissement et la mort des plantes cible différentes cultures pour causer des ravages

Fusarium oxysporum (Fo) est un parasite redoutable; attiré par les substances chimiques présentes dans les racines des plantes, il envahit son hôte et provoque un affaissement général puis la mort de ce dernier. En étudiant son dialogue moléculaire avec différentes plantes, les chercheurs européens du projet FOUNDATION sont à la recherche de nouvelles stratégies de contrôle.

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Il existe plus de 120 types d’espèces de Fo, chacune étant adaptée à une culture spécifique. Il n’est donc pas étonnant que ce parasite tellurique provoque des pertes économiques gigantesques dans les champs et les serres du monde entier. «Une souche de ce champignon récemment apparue, la souche tropicale 4 (TR4), menace actuellement d’éradiquer la production mondiale de bananes», souligne Antonio Di Pietro, coordinateur du projet et professeur de génétique à l’Université de Cordoue.

Le parasite «parle» aux molécules des plantes hôtes

Les chercheurs ont étudié les interactions de Fo chez trois espèces végétales différentes: la tomate, la banane et la plante modèle Arabidopsis. «Cela nous permettra d’identifier les mécanismes conservés à l’origine des stades infectieux biotrophiques de la maladie du flétrissement provoquée par Fo pendant ses interactions avec un vaste éventail d’hôtes», souligne M. Di Pietro. Il y a quelque temps, l’équipe de recherche a découvert un mécanisme de détection chimiotropique grâce auquel ce champignon localise les plantes dans le sol et se dirige vers des composés chimiotactiques émis par les racines. L’envahisseur se développe alors silencieusement, sans manifester des symptômes dans l’écorce végétale, puis colonise le tissu vasculaire, entraînant souvent la mort végétale. Un deuxième type d’interaction moléculaire a lieu pendant la phase biotrophique de l’infection radiculaire lorsque le champignon se développe entre les cellules de l’écorce radiculaire, l’apoplasme. Comme l’explique M. Di Pietro: «À l’aide de la protéomique de découverte, nous recherchons des molécules de signalisation essentielles issues des deux parties qui façonnent probablement le dialogue moléculaire biotrophique.»

L’évasion du système immunitaire des plantes est essentielle au succès de l’infection

FOUNDATION fournit les premiers aperçus sur la phase d’infection biotrophique de Fo. Par exemple, actuellement, la manière dont Fo évite d’être reconnu par le système immunitaire de la plante reste mal comprise. Les résultats obtenus jusqu’à présent indiquent que Fo sécrète un ensemble différent de protéines effectrices jusqu’ici inconnues qui pourraient s’avérer indispensables pour établir la relation de biotrophie. Amey Redkar, titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie, étudie ces effecteurs sécrétés précocement chez les différentes souches fongiques infectant la tomate, la banane et Arabidopsis. «Comprendre les processus végétaux modulés par l’agent pathogène pour établir la compatibilité nous permettra de mettre au point une résistance durable», souligne M. Di Pietro.

Des applications pour résister à l’infection chez d’autres cultures

Les preuves obtenues jusqu’à présent dans le cadre de FOUNDATION suggèrent que, à la manière d’autres interactions plante-champignon, la résistance à Fo repose sur la reconnaissance moléculaire des molécules fongiques par des récepteurs spécifiques à la plante hôte, déclenchant ainsi la réponse immunitaire de la plante. Toutefois, les agents pathogènes peuvent changer la structure de ces molécules ou cibler le système de défense de la plante avec des effecteurs qui inhibent la réponse immunitaire. Des connaissances détaillées sur le «bras de fer» entre Fo et ses hôtes révéleront de nouvelles stratégies de résistance, voire permettront de transférer des gènes de résistance entre différentes cultures.

Problèmes pour obtenir des champignons suffisants

Obtenir suffisamment de biomasse fongique pour analyser les signaux fongiques biotrophiques s’est avéré un défi constant. L’application de la stratégie de modèles multihôtes du projet aux interactions entre les tomates et Fo a fait office de système principal pour l’analyse. «Transférable au pathosystème banane-Fo, il nous a également permis de valider nos résultats chez différentes plantes hôtes», ajoute M. Redkar. L’application de fongicides dans le sol est désormais interdite dans la plupart d’environnements agricoles, c’est pourquoi l’amélioration de la résistance végétale est la manière la plus efficace de contrôler la maladie du flétrissement vasculaire. Comme le résume M. Di Pietro: «FOUNDATION fournira des informations essentielles sur la biologie moléculaire du flétrissement vasculaire et ouvrira de nouvelles pistes pour la sélection de cultures résistantes.»

Mots‑clés

FOUNDATION, plante, résistance, champignon, flétrissement, système immunitaire, réponse immunitaire, Fusarium oxysporum

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