Development and secondary metabolism in Penicillium expansum : implication of global transcription factors VeA and BrlA

Développement et métabolisme secondaire chez Penicillium expansum : implication des facteurs de transcription globaux VeA et BrlA Penicillium expansum est une moisissures connue et largement étudiée du genre Penicillium car c’est l’agent responsable de la maladie de la moisissure bleue post-récolte des pommes. Ce champignon filamenteux peut infester une large gamme de fruits principalement pendant la récolte et toute la période d’entreposage. Représentant un problème économique important pour l'industrie des fruits frais, P. expansum est également connu pour produire une grande variété de métabolites secondaires aux structures chimiques diverses dont les mycotoxines patuline, citrinine et roquefortine C. Les métabolites secondaires sont les produits finaux de cascades enzymatiques où les enzymes impliquées sont codées par des gènes disposés de manière contiguë sous forme de cluster de gènes biosynthétiques. Ces clusters de gènes sont souvent co-régulés de manière transcriptionnelle par une variété de mécanismes génétiques différents allant de la régulation spécifique par des facteurs de transcription liés à l'ADN à la régulation globale par des modifications de la structure du chromosome. BrlA est un facteur de transcription global en doigt de zinc de type C2H2 nécessaire au développement des conidiophores dans la famille des Aspergillaceae. Il est impliqué dans la production de métabolites secondaires, en particulier dans la régulation de gènes codant pour des métabolites synthétisés lors de la formation des spores. VeA est une protéine comportant un domaine velvet et forme avec VelB (protéine velvet) et la méthyltransférase LaeA lecomplexe hétérotrimérique VelB-VeA-LaeA, qui joue un rôle important dans le développement, la sporulation, le métabolisme secondaire et la pathogénicité. La caractérisation du rôle des gènes brlA et veA (déjà effectuée pour veA) dans la régulation des voies de biosynthèse de certains métabolites secondaires chez P. expansum ainsi que la détermination des conditions environnementales favorisant leur expression sont essentielles pour comprendre le comportement de ce champignon et pour prédire le développement fongique dans leur substrat naturel. Dans ce contexte, un des objectifs de la thèse a été l’investigation des rôles du facteur de transcription BrlA sur la virulence, le développement et le métabolisme secondaire de P. expansum. Pour cela, une souche PebrlA a été générée par recombinaison homologue. In vivo, la suppression de brlA a complètement bloqué le développement des conidiophores mais pas la formation des corémies/synnémates. L’analyse du transcriptome de PebrlA in vitro a mis en évidence la régulation positive d’un cluster de gènes présentant une forte similarité avec celui des chaetoglobosines de Chaetomium globosum en plus des gènes impliqués dans la conidiation tels que wetA, abaA, les gènes codant pour les hydrophobines ou pour les pigments de type mélanine. Un second objectif de la thèse résidait dans la caractérisation du métabolome secondaire de P. expansum. L’analyse métabolomique, réalisée chez la souche sauvage et les souches mutantes nulles PeveA et PebrlA, a montré que la biosynthèse de la patuline n’était pas liée à la conidiogenèse. La patuline n’est détectée ni dans les spores ni dans les synnémates, montrant que la synthèse de patuline s’arrête quand le champignon ressort de la pomme. La biosynthèse des métabolites secondaires est liée aux différents stades du développement fongique, certains sont secrétés par le métabolisme basal et seraient des facteurs d’agressivité permettant d’envahir plus rapidement le substrat tandis que d’autres sont produits par le métabolisme aérien lors de la dissémination. L’analyse du métabolome de PebrlA a révélé une grande diversité de chaetoglobosins. Les chaetoglobosines A et C étaient seulement présentes dans les synnémates alors que les autres dérivés étaient retrouvés dans la chair des pommes, suggérant une organisation spatio-temporelle de la voie de biosynthèse des chaetoglobosines.