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Défense et développement d’Arabidopsis thaliana

Mise en évidence d'un peptide sécrété qui régule la réponse aux stress biotiques et l’élongation racinaire

Plants d'Arabidopsis thaliana ou Arabette des dames, en fleurs dans une serre de l'Inra Versailles-Grignon.. © Bertrand NICOLAS - Inra, NICOLAS Bertrand
Mis à jour le 06/05/2019
Publié le 19/04/2019

Dans la réponse des plantes aux agressions des pathogènes, les peptides sécrétés jouent un rôle majeur dans la communication intercellulaire et l’initiation du signal permettant la mise en place d’une défense efficace.

En s’appuyant sur le fait que les gènes à l’origine de ces peptides de défense voient leur expression induite en réponse à des stress biotiques, une nouvelle famille de 14 gènes a été identifiée chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. L’analyse bioinformatique de leur séquence a conduit à l’hypothèse que ces gènes sont à l’origine de précurseurs protéiques sécrétés (PROSCOOP) qui seront ensuite clivés pour générer de petits peptides fonctionnels (SCOOP). L’application exogène sur plantule de l’un de ces peptides (SCOOP12), synthétisé sur la base des prédictions bioinformatiques, déclenche effectivement à elle seule différentes réactions de défense : production dérivés réactifs de l'oxygène*, expression de gènes clés de la réponse immunitaires (ex : FRK1) et renforcement des parois cellulaires par accumulation de callose (Figure 1).

L’étude de plantes mutantes ne produisant plus SCOOP12 a révélé que ce peptide, en plus d’être nécessaire à la production d’espèces réactives de l’oxygène dans les feuilles en réponse à un pathogène, pourrait réguler le taux d’espèces réactives de l’oxygène de manière constitutive dans les racines, taux dont on connait la contribution dans le contrôle de l’élongation racinaire. La plante mutante proscoop12 se caractérise en effet par des racines plus longues que les plantes sauvages (Figure 2). Les caractéristiques fonctionnelles de ces petits peptides sécrétés, à la frontière entre défense et développement, ouvrent des perspectives intéressantes en amélioration variétale pour une production végétale durable, tant sur le plan du contrôle de la croissance que de la lutte contre les bioagresseurs.

Figure 1 : Réponses de défense induites par l’application du peptide synthétique SCOOP12, en comparaison avec le peptide AtPep1 et l’éliciteur bactérien flg22. (A) Production d’espèces réactives de l’oxygène. (B) Activation de la transcription du gène de défense FRK1. (C) Production de callose dans les feuilles.. © Inra, IRHS Angers
Figure 1 : Réponses de défense induites par l’application du peptide synthétique SCOOP12, en comparaison avec le peptide AtPep1 et l’éliciteur bactérien flg22. (A) Production d’espèces réactives de l’oxygène. (B) Activation de la transcription du gène de défense FRK1. (C) Production de callose dans les feuilles. © Inra, IRHS Angers

Figure 2 : Comparaison de l’élongation racinaire entre le mutant proscoop12 et des plantules sauvages.. © Inra, IRHS Angers
Figure 2 : Comparaison de l’élongation racinaire entre le mutant proscoop12 et des plantules sauvages. © Inra, IRHS Angers

Partenaires : cette étude a été menée par l’Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS, UMR 1345) en collaboration avec l’Institut d’Ecologie et des Sciences de l’Environnement de Paris (iEES-Paris, UMR 7618) et l’Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB, UMR 1318).

Financement : INRA, Région Pays-de-la-Loire (projet ‘Objectif Végétal’).

Publication associée : Gully K*, Pelletier S*, Guillou M-C, Ferrand M, Aligon S, Pokotylo I, Perrin A, Vergne E, Fagard M, Ruelland E, Grappin P, Bucher E, Renou J-P, Aubourg S (2019) The SCOOP12 peptide regulates defense response and root elongation in Arabidopsis thaliana. Journal of Experimental Botany, 4:1349-1365. (* co-premier auteurs)

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* Dérivés réactifs de l'oxygène : composés chimiques oxygénés particulièrement réactifs