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Il a été montré que l'inactivation du gène Plsl de M. grisea, homologue à des tétraspanines animales, provoque, une perte de pouvoir pathogène par incapacité de développer un appressorium fonctionnel (le mutant est nommé punchless). Il existait trois cDNA dans la banque de Botrytis homologue à Pls1. Ce gène, nommé Fam-494, a été inactivé chez Botrytis et tdes tests de pathogénie ont été réalisés. Sur pelure d'oignon, le mutant, fam-494, forme bien un renflement, appelé hyphopode, mais se montre incapable de perforer la pelure. Sur feuille de haricot non blessée, le mutant ne provoque aucun symptôme. Ce phénotype est tout à fait comparable à celui observé chez M. grisea. Par contre sur feuille blessée, le mutant de M. grisea reste non pathogène, alors que fam-494 a un phénotype identique à celui du sauvage. Ainsi, l'analyse de ce mutant montre, pour la première fois, que ce champignon, dit nécrotrophe, dispose d'un organe différencié de pénétration: Botrytis peut se comporter comme un véritable agent pathogène. Des complémentations hétérologues croisées entre Botrytis et Magnaporthe ont été tentées. [Texte intégral]

PLS1 est un gène nécessaire à la pénétration du champignon pathogène Magnaporthe grisea dans les feuilles de riz. Le mutant PLS1 différencie des appressoria ayant une pression de turgescence normale, mais incapables de former l'hyphe de pénétration nécessaire pour percer la cuticule et la paroi de la cellule épidermique. Le gène PLS1 code pour une protéine membranaire de 225 acides aminés apparentée à la famille des tétraspanines. Ces protéines qui n'avaient été identifiées jusqu'à présent que chez les animaux, font partie de complexes protéiques membranaires impliqués dans des voies de signalisation contrôlant l'adhésion , la différenciation et le mouvement cellulaire. Ce type de signalisation pourrait aussi exister chez les champignons et contrôler la différentiation de l'hyphe de pénétration. Nous avons montré que la protéine Pls1p n'est exprimée que dans les appressoria différenciés sur des feuilles ou des membranes artificielles, avant et pendant la pénétration. L'expression différentielle de PLS1 est régulée au niveau post-transcriptionnel, puisque l'ARN messager de PLS1 est détecté dans tous les type de cellules fongiques. PLS1 possède de longs 5'UTR et 3'UTR qui pourraient contenir des séquences impliquées dans ce contrôle post-transcriptionnel. Une protéine fusion GFP-Pls1p fonctionnelle, puisque capable de complémenter le mutant PLS1-, a été utilisée pour déterminer la localisation de Pls1p dans les appressoria. Seule une petite quantité de la protéine fusion est présente dans la membrane plasmique appressoriale tandis que la majorité est détectée dans des vacuoles, ce qui suggère un recyclage rapide de Pls1p par endocytose. La modification de Pls1p par mutagenèse dirigée montre qu'un domaine cytoplasmique est essentiel à son fonctionnement. Ce domaine pourrait être impliqué dans des interactions entre Pls1p et des protéines cytoplasmiques appartenant à une voie de signalisation appressoriale contrôlant la pénétration. (Texte intégral)

La recherche de gènes impliqués dans la pathogénie du champignon Magnaporthe grisea a été réalisée en analysant une collection de mutants obtenus par mutagenèse insertionnelle à l'aide de plasmides intégratifs. Parmi les 3000 transformants REMI analyses, nous avons identifié 32 mutants, soit non-pathogènes (n: 10), soit ayant une pathogénie réduite (n: 22) vis-à-vis du riz et de l'orge. Seuls 30% des mutants sont étiquetés. Nous avons approfondi l'étude du mutant non-pathogène punchless. Ce mutant différencie des appressoria mélanisés qui sont incapables de pénétrer dans la feuille. Ce défaut de pénétration est dû à une absence de différenciation de l'hyphe de pénétration chez l'appressorium mutant, malgré une organisation cellulaire, un contenu en glycogène et une pression normale. La protéine de 225-aa déduite de l'ORF interrompue par le plasmide chez le mutant punchless, code pour une nouvelle protéine membranaire (Plslp) qui appartient à la super famille des tétraspanines. Les tétraspanines appartiennent à des complexes membranaires de signalisation comportant souvent des intégrines qui contrôlent des processus de différenciation cellulaire impliqués dans le mouvement et l'adhésion cellulaire chez les animaux. Ce type de voies de signalisation pourrait être impliqué dans la différenciation de l'hyphe de pénétration. Le profil d'expression et la localisation cellulaire de cette protéine ont été étudiés afin de mieux connaître la fonction des tétraspanines dans le processus de pénétration appressoriale. La protéine Plslp n'a été détectée que dans les appressoria lors de la pénétration. La localisation intra-cellulaire de Plslp et ses caractéristiques biochimiques seront présentées.

International audience; Little is known about the responses of plant roots to filamentous pathogens, particularly to oomycetes. To assess the molecular dialog established between the host and the pathogen during early stages of infection, we investigated the overall changes in gene expression in A. thaliana roots challenged with P. parasitica. We analyzed various infection stages, from penetration and establishment of the interaction to the switch from biotrophy to necrotrophy. We identified 3390 genes for which expression was modulated during the infection. The A. thaliana transcriptome displays a dynamic response to P. parasitica infection, from penetration onwards. Some genes were specifically coregulated during penetration and biotrophic growth of the pathogen. Many of these genes have functions relating to primary metabolism, plant growth, and defense responses. In addition, many genes encoding VQ motif-containing proteins were found to be upregulated in plant roots, early in infection. Inactivation of VQ29 gene significantly increased susceptibility to P. parasitica during the late stages of infection. This finding suggests that the gene contributes to restricting oomycete development within plant tissues. Furthermore, the vq29 mutant phenotype was not associated with an impairment of plant defenses involving SA-, JA-, and ET-dependent signaling pathways, camalexin biosynthesis, or PTI signaling. Collectively, the data presented here thus show that infection triggers a specific genetic program in roots, beginning as soon as the pathogen penetrates the first cells.

Background Oomycetes are a group of filamentous microorganisms that includes both animal and plant pathogens and causes major agricultural losses. Phytophthora species can infect most crops and plants from natural ecosystems. Despite their tremendous economic and ecologic importance, few effective methods exist for limiting the damage caused by these species. New solutions are required, and their development will require improvements in our understanding of the molecular events governing infection by these pathogens. In this study, we characterized the genetic program activated during penetration of the plant by the soil-borne pathogen Phytophthora parasitica. Results Using all the P. parasitica sequences available in public databases, we generated a custom oligo-array and performed a transcriptomic analysis of the early events of Arabidopsis thaliana infection. We characterized biological stages, ranging from the appressorium-mediated penetration of the pathogen into the roots to the occurrence of first dead cells in the plant. We identified a series of sequences that were transiently modulated during host penetration. Surprisingly, we observed an overall down regulation of genes encoding proteins involved in lipid and sugar metabolism, and an upregulation of functions controlling the transport of amino acids. We also showed that different groups of genes were expressed by P. parasitica during host penetration and the subsequent necrotrophic phase. Differential expression patterns were particularly marked for cell wall-degrading enzymes and other proteins involved in pathogenicity, including RXLR effectors. By transforming P. parasitica with a transcriptional fusion with GFP, we showed that an RXLR-ecoding gene was expressed in the appressorium and infectious hyphae during infection of the first plant cell. Conclusion We have characterized the genetic program activated during the initial invasion of plant cells by P. parasitica. We showed that a specific set of proteins, including effectors, was mobilized for penetration and to facilitate infection. Our detection of the expression of an RXLR encoding gene by the appressorium and infection hyphae highlights a role of this structure in the manipulation of the host cells. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/1471-2164-15-538) contains supplementary material, which is available to authorized users.