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BIOlogie et GEstion des Risques en agriculture - Champignons Pathogènes des Plantes

Etat des lieux et Objectifs

Effecteurs et pathogenèse chez Leptosphaeria maculans

Leptosphaeria maculans (forme parfaite de Phoma lingam) est responsable du "Phoma du colza" (ou nécrose du collet des crucifères), l'une des principales maladies du colza dans toutes les régions productrices.

L'interaction L. maculans-colza a valeur de modèle pour l'INRA de par l'importance agro-économique de la maladie, justifiant le développement, au sein de l'Institut, d'approches diversifiées pour contrôler sa nuisibilité (création variétale, cartographie des gènes de résistance, approches agronomiques, stratégies de gestion des résistances), et justifiant un investissement tant des acteurs du secteur des semences que de la recherche publique dans l'amélioration de la résistance du colza et la caractérisation de l'agent pathogène. L. maculans a aussi valeur d'exemple en tant que modèle d'étude de par la complexité des programmes développementaux et phytopathologiques mis en œuvre au cours de son cycle.

C’est un champignon hémibiotrophe dont le cycle biologique comporte une phase saprophyte suivie d’une longue phase parasitaire. En Europe, le cycle biologique de L. maculans commence à l’automne avec la dissémination aérienne d’ascospores projetées depuis les périthèces formés sur les résidus des cultures précédentes. Les ascospores germent sur les cotylédons ou les feuilles des plantes et le champignon colonise le mésophylle foliaire, induisant la formation de macules. A partir des macules, le mycélium colonise de façon systémique les espaces intercellulaires des tissus des feuilles, du pétiole et de la tige, sans provoquer de symptômes. Après une longue phase de latence au cours de laquelle le champignon est systémique et endophyte, L. maculans devient nécrotrophe et provoque une nécrose de la base de la tige, qui peut conduire à la verse parasitaire des plantes. Cette alternance de modes de parasitisme implique un dialogue moléculaire très sophistiqué avec la plante-hôte et la mise en place de programmes biologiques complexes finement régulés. Compte tenu de l'absence de traitement fongicide adapté contre L. maculans, le principal moyen de lutte est l’utilisation de variétés de colza résistantes. Dans le modèle d’interaction L. maculans/colza, les résistances spécifiques sont largement employées en combinaison avec des niveaux de résistance générale de plus en plus élevés qui peuvent maximiser la durée de vie des résistances spécifiques.

cycle lepto

Sur ces bases, l’équipe « Effecteurs et pathogenèse chez L. maculans » développe depuis son origine une approche intégrée, du champ au gène, et réciproquement, visant à comprendre les mécanismes impliqués dans l’adaptation des champignons à leur plante hôte et à proposer des méthodes de lutte efficaces et durables. Nous développons une stratégie dans laquelle la définition génétique des spécificités d’interaction débouche sur des analyses à grande échelle des races de L. maculans présentes dans divers contextes agronomiques. Cette connaissance nous donne directement accès à des collections diversifiées de souches utilisables pour le clonage positionnel des gènes d’avirulence et l’analyse des événements moléculaires responsables de la perte d’avirulence. Le clonage positionnel des gènes d’avirulence nous conduit enfin à focaliser notre attention sur des environnements génomiques spécifiques, potentiellement pertinents en terme d’évolution des spécificités d’interaction ou de régulation de l’expression génique, débouchant en final autant sur des connaissances fondamentales sur l’organisation du génome de L. maculans que sur de nouvelles stratégies pour la recherche de facteurs impliqués dans l’avirulence/pathogenèse fongique. Les analyses basées sur la génomique comparative et impliquant le séquençage d’espèces du complexe L. maculans-L. biglobosa permettent de mieux appréhender les mécanismes évolutifs responsables de l’apparition d’agents pathogènes mieux adaptés et responsables de la génération/dissémination de nouvelles maladies des plantes. Enfin, le développement et la structuration d’une grande collection de transformants obtenus par mutagenèse insertionnelle aléatoire nous donne un accès alternatif aux facteurs plus généraux impliqués dans la pathogenèse.

L'accent a été, ou est, principalement mis sur

(i) une caractérisation des différentes espèces fongiques qui constituent le " complexe d'espèce " L. maculans-L. biglobosa et de la structure des populations de L. maculans en races;

(ii) une analyse de génétique formelle des interactions L. maculans-colza pour la mise en évidence des déterminants de l'incompatibilité (gènes d'avirulence ou AVR) et leur cartographie génétique, mais aussi pour l'identification des gènes de résistance dans les génotypes de colza;

(iii) une approche de génétique moléculaire des interactions via le clonage et la caractérisation d'effecteurs et plus spécifiquement de gènes AVR;

(iv) une approche de génomique de la pathogenèse impliquant génération et analyse d'une grande collection de mutants affectés dans leur pouvoir pathogène et générée par agrotransformation;

(v) une approche de génomique structurelle et évolutive basée sur le séquençage du génome de L. maculans et du complexe d'espèces L. maculans-L. biglobosa;

(vi) des analyses basées sur la connaissance des populations et du génome, et incluant le levier agronomique, visant à comprendre les dynamiques adaptatives et les mécanismes de l'adaptation du champignon aux résistances variétales.

Notre groupe est ou a été financé par l'INRA, le ministère de l'agriculture, l'interprofession, l'UE, l'ANR, etc..