Mécanismes moléculaires impliqués dans l'évolution vers la virulence aux loci d'avirulence AvrLm1 et AvrLm6 dans des populations naturelles de Leptosphaeria maculans


L. Gout (1, 2), I. Fudal (1), S. Ross (1), M.-L. Kuhn (1), M.-H. Balesdent (1), T. Rouxel (1)

 

(1) INRA, PMDV, Route de St Cyr, 78016 Versailles

(2) INA-PG, Protection des Plantes, 78850 Thiverval Grignon

 

 

Leptosphaeria maculans, agent de la nécrose du collet des crucifères, développe des interactions gène-pour-gène avec les cultivars de colza (Brassica napus). Dans ce pathosystème, les analyses des interactions différentielles ont conduit à la caractérisation génétique de 9 gènes d'avirulence (AvrLm1 à AvrLm9) et à l'identification des neuf gènes de résistance correspondant (Rlm1 à Rlm9) chez des espèces de Brassica hôtes (B. napus, B. rapa et B. juncea). Actuellement, le contrôle de la maladie repose essentiellement sur l'utilisation de variétés possédant un ou plusieurs de ces gènes Rlm. Cependant, l’histoire de la culture du colza en France a mis en évidence que la durabilité de ces gènes est très limitée en absence de stratégie de gestion des résistances variétales. Le gène Rlm1 a ainsi été contourné après seulement quelques années d’utilisation en culture sur de grandes surfaces et le contournement du gène Rlm6 a été obtenu en conditions expérimentales en seulement 3 années.

Les gènes d’avirulence correspondants, AvrLm1 et AvrLm6, ont été récemment clonés et caractérisés chez L. maculans, suite à une très longue marche chromosomique initiée en 1999. Les gènes AvrLm1 et AvrLm6 codent pour de petites protéines secrétées, possédant un et six résidus cystéine, respectivement, et sont exprimés constitutivement. Ces deux gènes appartiennent à un même cluster génétique et sont isolés dans deux grandes régions non codantes du génome, composées très majoritairement de copies de rétrotransposons à LTR dégénérées sous l’effet du RIP (Repeat Induced Point mutations).

Le polymorphisme des gènes AvrLm1 et AvrLm6 a été évalué dans des populations naturelles de L. maculans collectées en France et chez des souches australiennes afin d’étudier les mécanismes moléculaires responsables du gain de virulence à ces deux loci Avr. Comme observé pour d’autres gènes Avr fongiques, la délétion du gène et l’accumulation de mutations ponctuelles sont les deux principaux mécanismes d’évolution de AvrLm1 et AvrLm6 pour contourner les gènes Rlm correspondants. Cependant, leur localisation génomique particulière a fortement affecté la taille des fragments chromosomiques délétés et le patron de mutations le long de la séquence de ces gènes. Ainsi, (i) la délétion de ces gènes, observées chez la majorité des souches naturelles, s’accompagne le plus souvent de réarrangements chromosomiques majeurs, résultant probablement d’événements de recombinaison ectopiques entre copies de rétrotransposons, et (ii) l’analyse du patron de mutation des rares allèles virulents identifiés a révélé qu’ils étaient dégénérés sous l’action du RIP, de manière similaire aux séquences répétées de la région génomique environnante. Le niveau de polymorphisme des allèles avirulents AvrLm1 et AvrLm6 ainsi que la diffusion des allèles de virulence avrLm1 dans les populations françaises de L. maculans seront également discutés.