Des cibles moléculaires pour renforcer l’immunité des plantes
Les plantes ne sont pas seulement une source primaire de nourriture, elles contribuent également à réguler le climat et fournissent des environnements pour une variété d’espèces. Garantir la santé des plantes est donc essentiel à notre bien-être général. Tel était l’objectif du projet DeCaETI, qui a exploré le rôle du calcium dans l’immunité des plantes. Si le calcium contribue à déclencher des réponses de défense contre les agents pathogènes détectés, les moyens précis par lesquels cette réponse est régulée ne sont pas encore bien compris. «Nous voulions en savoir plus sur la manière dont la signalisation du calcium est directement activée par les récepteurs de répétition riche en leucine liés aux nucléotides (NLR pour «nucleotide-binding leucine-rich-repeat») des plantes», explique Yuxiang Jiang(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), actuellement professeur à l’université forestière de Pékin(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et membre du projet DeCaETI, financé par l’UE. Ces NLR végétaux sont des récepteurs immunitaires intracellulaires qui détectent en premier lieu les attaques des agents pathogènes. «Il est important d’éclaircir ce lien spécifique entre la perception des agents pathogènes par les NLR et le déclenchement de la signalisation du calcium pour comprendre les premières étapes d’une réponse immunitaire robuste», ajoute Yuxiang Jiang.
Dynamique du calcium et récepteurs immunitaires intracellulaires
Le projet DeCaETI, coordonné par le Laboratoire de Pingtao Ding(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à l’Institut de biologie de Leyde(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), l’université de Leyde(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), et soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a cherché à faire la lumière sur ce lien. «Nous voulions décoder la dynamique calcique activée par ces récepteurs immunitaires intracellulaires (NLR) et caractériser le rôle des NLR dans la production de signatures calciques», explique Yuxiang Jiang. «Nous voulions également identifier les calmodulines (protéines liant le calcium) et d’autres protéines répondant au calcium qui décodent ces signatures calciques au cours de l’activation immunitaire médiée par les NLR.» Pour ce faire, Yuxiang Jiang a appliqué plusieurs techniques avancées dans le cadre de ces travaux. Pour obtenir une image de la dynamique du calcium dans les cellules en cas de stimuli immunitaires, par exemple, lui et ses collègues ont construit un marqueur qui met simultanément en évidence cette dynamique dans le noyau et le cytosol. «Nous nous sommes concentrés sur un groupe spécifique de NLR, à savoir les NLR auxiliaires», poursuit Yuxiang Jiang. «Nous avons découvert que différents NLR auxiliaires peuvent induire l’expression des gènes de l’immunité à différents moments, ce qui reflète les propriétés de régulation spatiale et temporelle de l’immunité innée des plantes, et permet ainsi à la plante d’adopter une stratégie progressive pour se défendre.»
Soutenir la santé des plantes avec les NLR auxiliaires
Ces résultats pourraient avoir des implications importantes sur la manière dont nous soutenons la santé des plantes, les NLR auxiliaires représentant une cible importante pour le renforcement de la réponse immunitaire. «En identifiant une cible puissante et universelle, ces travaux pourraient directement faire progresser la sélection intelligente des cultures», note Yuxiang Jiang. «Les NLR auxiliaires agissent comme des amplificateurs centraux de la réponse immunitaire des plantes. En apportant la preuve qu’ils constituent un point de levier essentiel, nous mettons en place des stratégies susceptibles d’améliorer la résistance aux maladies à large spectre.» Par exemple, les sélectionneurs pourraient utiliser l’édition de gènes de la prochaine génération (comme le CRISPR amélioré, l’édition primaire) ou la sélection assistée par marqueurs pour optimiser les gènes NLR auxiliaires, créant ainsi des cultures dotées d’une immunité innée plus forte et plus durable. En outre, cette solution permettrait de réduire la dépendance à l’égard des pesticides chimiques et d’accroître la stabilité des rendements.
Appliquer les résultats aux principales cultures
Les prochaines étapes consisteront à transposer les découvertes du projet du laboratoire au terrain. «Nous aimerions avant tout appliquer nos découvertes à des cultures clés comme les tomates et l’orge en recourant à des techniques d’édition de gènes pour concevoir des NLR auxiliaires optimisés», ajoute Yuxiang Jiang. Un programme de criblage chimique visant à identifier et à développer de petites molécules capables de stimuler efficacement et en toute sécurité l’activité des NLR auxiliaires est également en cours d’élaboration. «Cette double approche (sélection génétique et innovation agrochimique) fournira des outils pratiques pour renforcer la résilience des cultures, réduire la dépendance à l’égard des pesticides et intégrer ces solutions dans des pratiques agricoles durables», explique Yuxiang Jiang.
