L'interaction non-hôte Persil-Phytophthora sojae, un modèle pour étudier la réponse immunitaire innée chez les plantes

Frédéric Brunner(1), Sabine Rosahl(1), justin Lee(1), Jason J. Rudd(1), Carola Geiler(1), Sakari Kauppinen(2,3), Grethe Rasmussen(2), Dierk Scheel(1) and Thorsten Nürnberger(1)
(1) Abteilung für Stress- und Entwicklungsbiologie, Institut für Planzenbiochemie, D-06120 Halle/Saale, Germany (2) Molecular Biotechnology, Novozymes A/S, Smoermosevej 25, DK-2880 Bagsvaerd, Denmark (3) adresse actuelle: Department of Expression Microarrays, Exiqon A/S, DK-2950 Vedbaek, Denmark

La réponse immunitaire innée est une forme ancienne de défense anti-microbienne très bien caractérisée chez les vertébrés et les insectes et, également suggérée jouer un rôle important chez les plantes. La perception du non-soi est médiée par des récepteurs du type toll (TLRs) qui reconnaissent des motifs microbiens (PAMPs) absents chez l'hôte. Ces motifs (lipopolysaccharide bactérien, peptidoglycane, mannanes etc..) sont hautement conservés chez les microbes, fonctionellement indispensables et peu assujettis aux mutations.
Le genre phytophthora (oomycètes) regroupe environ 70 espèces d'organismes qui sont pour la plupart de redoutables phytopathogènes. Certaines plantes comme le persil sont non-hôtes: Toutefois, les bases moléculaires de la résistance non-hôte sont mal connues à l'heure actuelle. Un peptide de 13 amino acides (Pep-13) dérivé d'une glycoprotéine de 42 kDa (GP42), localisée dans la paroi hyphale de Phytophthora sojae élicite des réponses de défense chez le persil; incluant des modifications de la perméabilité membranaire, un stress oxydatif ainsi que l'activation des gènes de défense et la production de phytoalexines (Nürnberger et al., 1994). GP42 est une transglutaminase. Les transglutaminases (R-glutaminyl-peptide: amine g-glutamyltransferase, EC 2.3.2.13) sont des enzymes Ca2+-dependents qui catalysent la formation de liaisons isopeptidiques intra- ou inter-protéines. Les transglutaminases ont été très bien décrites au sein des mammifères mais ne présentent pas d'homologies de séquences avec GP42 qui appartient à l'évidence à une nouvelle famille de ces enzymes. Des mutations au sein de la séquence du Pep-13 ont montré que les mêmes amino acides sont à la fois importants pour l'activité élicitrice et l'activité enzymatique de GP42. L'existence de protéines homologues à GP42 chez toutes les espèces de Phytophthora testées peut expliquer, ou du moins contribuer, à la résistance non-hôte chez le persil. Récemment, des études faites chez la pomme de terre et la tomate ont montré que Pep-13 était capable d'induire l'expression de gènes de défense avec les mêmes spécificités que celles décrites pour le persil. Ces résultats montrent que l'aptitude à reconnaître Phytophthora spp. est partagée par de nombreuses espèces végétales appartenant à différentes familles et que Pep-13 rempli les caractéristiques d'un PAMP pour l'activation des réponses de défense innées chez les plantes.
Références :
Nürnberger, T., Nennstiel, D., Jabs, T., Sacks, W.R., Hahlbrock, K. and Scheel, D. (1994) high-affinity binding of a fungal oligopeptide elicitor to parsley plasma membranes triggers multiple defense responses. Cell 78, 449-460.