Interactions plante-plante : analyse fonctionnelle d'un gène de réponse à la compétition chez Arabidopsis thaliana

Comprendre les mécanismes génétiques et moléculaires sous-jacents aux interactions plante-plante (IPP) est essentiel pour comprendre le fonctionnement des communautés végétales naturelles afin d'optimiser les mélanges d'espèces cultivées. Cependant, il existe encore peu d'informations sur ces mécanismes et seuls quelques gènes associés à la variation naturelle des IPP ont été clonés. Sur la base d'un GWAS, le gène ESCAPE-1 (ESC-1) a été identifié et fonctionnellement validé comme médiateur de la réponse compétitive d'Arabidopsis thaliana à la présence de la poacée annuelle Poa annua, en établissant une stratégie d'échappement. L'identification de ce membre de la famille des kinases de type récepteurs extensine-like riches en proline est inattendue car on supposait jusqu'à présent que les IPP résultaient principalement d'interactions passives. Dans ce contexte, nous avons développé une combinaison d'approches de génétique, de biologie moléculaire et de biologie des systèmes pour décrypter les mécanismes complexes qui sous-tendent cette réponse. L'identification d'interacteurs physiques d'ESC-1 chez la levure suivie d'une analyse transcriptomique des lignées dérégulées pour ESC-1, en réponse à P. annua, nous a permis d'explorer les voies impliquées dans la perception et la réponse à des plantes compétitrices. L'utilisation de ces données avec une approche de biologie des systèmes nous a conduit à la reconstruction des deux premiers réseaux d'interactions protéine-protéine pour les IPP. ESC-1 fait partie d'une réponse de reprogrammation des racines et des feuilles qui sont différentes en termes de nombre et de fonctions de gènes, reflétant une détection potentielle de P. annua dans la racine suivie d'une réponse génétique foliaire. L'implication de gènes participant aux interactions biotiques et au fonctionnement des réponses immunitaires classiques renforce l'hypothèse d'une discrimination plus active de la plante voisine. Enfin, ce travail a permis de décrypter les réseaux de régulation impliqués dans la réponse ESC-1-dépendante à P. annua et d'approfondir notre compréhension des IPP.