Rôle des espèces réactives de l’oxygène dans la virulence du champignon Puccinia triticina, responsable de la rouille brune du blé
Citation
Wang, X., Che, M.Z., Khalil, H.B., McCallum, B.D., Bakkeren, G., Rampitsch, C., Saville, B.J. (2020). The role of reactive oxygen species in the virulence of wheat leaf rust fungus Puccinia triticina. Environmental Microbiology, [online] 22(7), 2956-2967. http://dx.doi.org/10.1111/1462-2920.15063
Résumé en langage clair
Les ERO, ou espèces réactives de l’oxygène, sont des espèces chimiques oxygénées hautement nuisibles qui jouent un rôle important lors de l’infection d’une plante hôte par un agent pathogène; leur présence est souvent un signe que les mécanismes de défense de l’hôte ont été induits. Dans cette étude, nous montrons pour la première fois que le champignon causant la rouille brune du blé, soit Puccinia triticina (Pt), génère des ERO lors de l’infection de sa plante hôte, à savoir le blé. Nous expérimentons avec des composés chimiques qui inhibent divers mécanismes connus de la production d’ERO, et qui pourraient montrer que ces diverses espèces réactives de l’oxygène sont essentielles à la germination des spores de ce champignon lorsqu’elles se déposent à la surface des feuilles de blé et qu’elles sont essentielles à l’infection qui s’ensuit. L’utilisation de ces composés chimiques provoque une inhibition de ces processus. En effectuant une analyse à grande échelle comparant différentes étapes de l’infection, nous avons identifié 291 gènes fongiques qui pourraient être responsables des mécanismes connus de production d’ERO. Trente-sept de ces gènes produisent des protéines connues, et nous avons pu montrer que le champignon en utilise cinq (soit PtNoxA, PtNoxB, PtNoxR, PtCat et PtSod) lorsque ses spores germent juste avant l’infection. Un peu plus tard, lors de l’infection des feuilles de blé, l’expression de quatre gènes (PtNoxA, PtNoxB, PtNoxR et PtCat) cesse, ce qui signifie qu’ils sont moins susceptibles de jouer un rôle au cours de cette étape de l’infection. Cependant, l’expression de PtSod demeure élevée jusqu’à 120 heures après l’infection, ce qui montre l’importance de son rôle. Nous concluons que ces espèces réactives de l’oxygène jouent un rôle essentiel dans la pleine virulence de ce champignon, mais qu’une baisse de la concentration d’une ERO, à savoir l’oxyde nitrique, est nécessaire pour qu’il y ait infection chez le blé. Ces études révèlent des cibles potentielles pour la lutte contre les agents pathogènes.
Résumé
© 2020, les auteurs. Environmental Microbiology published by Society for Applied Microbiology and John Wiley & Sons Ltd. Les espèces réactives de l’oxygène (ERO) jouent un rôle important dans les interactions hôte-agent pathogène; leur présence signifie souvent que les mécanismes de défense de l’hôte ont été induits. Dans cette étude, nous démontrons pour la première fois que Puccinia triticina (Pt) génère des ERO, notamment des radicaux superoxyde, H2O2 et hydroxyle, lors de l’infection du blé. Grâce à l’inhibition pharmacologique, nous avons constaté que les ERO sont essentielles à la fois pour la germination des urédospores de Pt et pour la pathogenèse chez le blé. Une analyse comparative des séquences d’ARN réalisée à différentes étapes de l’infection par Pt a révélé 291 gènes putatifs chez Pt qui seraient associés au processus d’oxydoréduction. Trente-sept de ces gènes codent des protéines connues. L’expression de cinq gènes de Pt, soit PtNoxA, PtNoxB, PtNoxR, PtCat et PtSod, a ensuite été vérifiée par RT-qPCR. Les résultats montrent que l’expression de PtNoxA, PtNoxB, PtNoxR, PtCat et PtSod est régulée à la hausse lors de la germination des urédospores. En comparaison, l’expression de PtNoxA, PtNoxB, PtNoxR et PtCat dans le blé infecté est régulée à la baisse de 12 à 120 h après l’inoculation (HAI), tandis que l’expression de PtSod est régulée à la hausse et atteint un pic d’expression à 120 HAI. Nous concluons que les ERO sont essentielles à la pleine virulence de Pt et qu’une régulation à la baisse coordonnée des gènes PtNox pourrait jouer un rôle important dans le succès de l’infection chez le blé.