Characterization of the post-transcriptional regulations involved in the formation of giant cells induced by root-knot nematode

Caractérisation des régulations post-transcriptionnelles intervenant lors de la formation des cellules géantes induites par les nématodes à galles Les nématodes à galles, du genre Meloidogyne, sont des vers microscopiques parasites des plantes qui infectent les racines de plus de 5 000 espèces de plantes et causent des pertes de rendement massives. Ces nématodes induisent la formation de galles en induisant la dédifférenciation de cellules racinaires en cellules nourricières géantes. La formation des cellules nourricières peut être divisée en deux phases : des mitoses successives sans cytokinèse au cours des dix premiers jours après infection (jai) puis de 10 à 21 jai, une phase d’endoreduplication et de forte croissance cellulaire. La formation de ces cellules est le résultat d'une reprogrammation massive de l'expression génique dans les cellules racinaires ciblées, comme le montrent les analyses transcriptomiques de galles. L’objectif de ma thèse était d’étudier des petits ARN non codants, les microARN, qui sont des régulateurs clés de l'expression génique chez les eucaryotes. Ces microARN agissent en induisant la dégradation ou l'inhibition de la traduction des ARN messagers (ARNm) ciblés. Au cours de ma thèse, le séquençage des petits ARN de galles de tomate induites par le nématode Meloidogyne incognita et de racines non infectés a permis d’identifier 174 microARN qui sont différentiellement exprimés dans les galles à 7 et/ou 14 jai. Les ARNm ciblés par les microARN dans ces galles ont été identifiés en intégrant les données de séquençage des microARN avec les données de transcriptome et d'un séquençage spécifique des ARNm clivés appelé dégradome. Cette analyse intégrative a permis la construction d’un réseau de régulation de l’expression génique agissant lors de la formation des cellules nourricières chez la tomate. Trois familles de microARN, miR167, miR398 et miR408, ont été sélectionnées pour les analyses fonctionnelles. La famille miR167 ciblent les transcrits d’ARF8A et ARF8B, codant des facteurs de réponse à l'auxine appartiennent à la voie de signalisation de l'auxine, un régulateur majeur dans l'interaction plante-nématode. En utilisant des lignées de tomates exprimant les deux promoteurs ARF8 fusionnés au gène rapporteur GUS, nous avons montré une forte activité des deux promoteurs dans les galles à 7 et 14 jai, confirmant les analyses transcriptomiques. Nous avons analysé l'effet d'une délétion CRISPR au sein des séquences codantes ARF8A et ARF8B sur l'infection par M. incognita. Ces deux lignées présentent une résistance accrue à l'infection en raison de défauts de formation des cellules nourricières. L'ensemble des résultats a montré que l'expression d'ARF8A et d’ARF8B est nécessaire pour la formation des cellules nourricières. Les familles de microARN conservées, miR398 et miR408, sont surexprimées dans les galles de tomate et d'Arabidopsis thaliana. Ces microARN et leurs cibles sont impliqués dans la signalisation du cuivre. Lors de carence en cuivre, l'expression des gènes MiR398 et MIR408 est activée par le facteur de transcription SPL7, réprimant alors l'expression de gènes codant des protéines liant le cuivre non essentiel au développement des plantes. En utilisant des lignées d’A. thaliana exprimant une fusion transcriptionnelle avec le gène GUS, nous avons montré que MIR408 et SPL7 étaient exprimés dans des cellules nourricières. Des tests d'infection réalisés avec des mutants mir408 et spl7, ou des lignées exprimant des cibles mutées résistantes au clivage par miR398 ont montré une résistance accrue de ces lignées aux nématodes. L'apport de sulfate de cuivre, à une concentration inférieure aux concentrations toxiques, a induit une forte résistance à l'infection. L’ensemble de ces résultats montrent le rôle de l’homéostasie du cuivre dans la formation de cellules géantes via le module SPL7, miR408 et miR398. Pour conclure, les travaux présentés dans ce travail de thèse démontrent le rôle de ces trois familles de microARN et de leurs cibles dans la formation de cellules nourricières géantes induites par les nématodes.