Des chercheurs soutenus par l’UE ont découvert que, lorsqu’ils agissent isolément, les deux systèmes immunitaires d’une plante sont inefficaces contre les bactéries. En revanche, lorsqu’ils unissent leurs forces, les deux mécanismes de défense offrent une forte résistance aux attaques des agents pathogènes.
Les plantes utilisent deux types de récepteurs immunitaires pour repérer les infections: des récepteurs à la surface de la cellule et des récepteurs à l’intérieur de la cellule. Les récepteurs de la surface cellulaire détectent les molécules dérivées des agents pathogènes qui se rassemblent entre les cellules végétales, activant ainsi la première ligne de défense de la plante, appelée immunité induite par les motifs (PTI). Les récepteurs intracellulaires détectent les protéines effectrices bactériennes qui envahissent les cellules hôtes de la plante pour supprimer les mécanismes de défense de l’hôte et aider l’agent pathogène à survivre. L’immunité activée dans ce cas est appelée immunité induite par les effecteurs (ETI).
Jusqu’à présent, les chercheurs se sont surtout concentrés sur la PTI, c’est‑à‑dire l’immunité déclenchée par les récepteurs de la surface cellulaire, en étudiant rarement celle qui est médiée uniquement par les récepteurs intracellulaires. En outre, ils ne sont pas parvenus à se faire une idée précise des interactions entre ces deux mécanismes de défense. Les scientifiques soutenus par les projets ImmunityByPairDesign et PERFECTION, financés par l’UE, ont découvert que chaque voie immunitaire agissant seule ne suffit pas à assurer une résistance efficace contre les bactéries. En revanche, lorsque les deux mécanismes sont activés ensemble, la bactérie est mise en échec.
L’équipe de recherche a réalisé cette avancée en étudiant l’ETI sans induire la PTI. Pour ce faire, ils ont modifié la plante modèle Arabidopsis thaliana, ou Arabette des dames, afin d’utiliser un produit chimique qui déclenche la production de protéines effectrices à l’intérieur des cellules végétales. Ces protéines étaient celles d’une bactérie pathogène appelée Pseudomonas syringae. «Au départ, le système inductible‑effecteur a été généré pour étudier l’ETI sans interférence de la PTI. Mais ce que nous avons vu dans un premier temps n’avait pas de sens, car l’ETI seule ne semblait pas faire grand‑chose. Puis nous avons réintroduit la PTI dans le système et, tout à coup, tout est devenu évident», a déclaré le chercheur Bruno Pok Man Ngou, du Sainsbury Laboratory (TSL), au Royaume‑Uni, hôte du projet, dans un article publié sur le site du TSL.Alors que les deux mécanismes de défense distincts se sont avérés inadéquats lorsqu’ils agissaient seuls, ils se renforçaient mutuellement pour offrir une forte résistance au phytopathogène lorsqu’ils agissaient de concert. Plus précisément, lorsque les récepteurs de la surface cellulaire reconnaissent un agent pathogène, ils activent plusieurs protéines kinases et des oxydases de nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) — des composants importants de la réponse de la plante aux attaques des agents pathogènes. L’équipe a constaté que lorsque les récepteurs intracellulaires détectent à leur tour la présence d’effecteurs pathogènes, ils augmentent l’abondance des protéines kinases et des oxydases NADPH par divers mécanismes. De même, la réponse hypersensible de l’ETI, qui dépend des récepteurs intracellulaires, est considérablement renforcée par l’activation des récepteurs de surface des cellules.
Le professeur Jonathan Jones, scientifique confirmé, également du TSL, a déclaré: «Ce fut un privilège de travailler avec une formidable équipe de coauteurs sur cet important projet. Depuis que nous avons distingué les défenses activées par des récepteurs de surface cellulaire et par des récepteurs intracellulaires (PTI et ETI) il y a 15 ans, les questions de savoir comment ces défenses interagissent, et ce que fait l’ETI en l’absence de PTI, sont restées sans réponse.»
Ces travaux amélioreront la compréhension scientifique de l’immunité des plantes et aideront à la culture de plantes plus fortes et plus résistantes aux maladies. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue «Nature».
PERFECTION (Probing mechanisms of pathogen effector recognition by plant Resistance proteins to elevate defence gene activation) s’est achevé en 2018. Le projet ImmunityByPairDesign (Design and redesign of a plant immune receptor complex), d’une durée de six ans, prend fin en septembre 2021.
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