Une version plus complète de ce bulletin est accessible sur le site de l'

Les Symbioses

33. Les chercheurs de l'INRA à Toulouse construisent des réseaux d'expression permettant une analyse globale de l'expression du génome de Sinorhizobium meliloti dont ils décrivent une forme-pilote ne portant encore que sur 34 gènes dont la régulation est déjà connue dans des conditions microaérobies (pour calibrer le système). H Bergès et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (FEB03) 1214-1219.

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35.### La souche NGR234 de Rhizobium nodule activement de nombreuses Légumineuses (105 genres, mais aussi une non-légumineuse, grâce aux plasmides pNGR234a de 536 165 pb et pNGR234b d'environ 2 Mb). La majorité des gènes de nodulation et de fixation de l'azote sont localisés sur le plasmide pNGR234a. D'ailleurs, les deux plasmides et le chromosome sont observés dans toutes sortes de combinaisons. La séquence de ce plasmide révèle une région de réplication (rep) et une de transfert conjugatif (tra) ressemblant beaucoup à celles du plasmide Ti d'Agrobacterium tumefaciens, y compris des séquences homologues des régulateurs répondant à la densité cellulaire ("quorum sensing") codant TraI, TraR et TraM.

TraR, TraI et TraM sont codées par le plasmide Ti. Elles régulent le transfert conjugatif ainsi que la réplication végétative du plasmide dans la bactérie-hôte;

Ces fonctions sont plus complexes dans le cas des Rhizobium. Il existe plusieurs protéines de type LuxI et LuxR (familles dont font partie TraI et TraR respectivement) dans une même souche. Elles sont organisées au sein d'une hiérarchie fonctionnelle.

Rhizobium leguminosarum bv. viciae est capable de synthétiser de 4 à 6 acyl-HSLs différentes grâce à quatre synthases de type LuxI, et possèdent au moins 5 LuxR. Rhizobium etli CNPAF512 et Sinorhizobium meliloti AK631 synthétisent, respectivement, 7 et 9 acyl-HSLs différentes. Enfin on trouve de multiples régulateurs de LuxR-LuxI.

Chez R. leguminosarum les capteurs de densité cellulaire sont organisés hiérarchiquement et coordonnent l'expression des gènes de la conjugaison chez le plasmide pRL1JI symbiotique, celle des gènes exprimés dans la rhizosphère ainsi que de plusieurs gènes de nodulation. X He et al.; Journal of Bacteriology 185, n°3 (FEB03) 809-822

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36.### La plupart des souches de Sinorhizobium meliloti ne possèdent pas certains des gènes de synthèse de la biotine. On affirme que c'est un moyen de freiner le métabolisme en l'absence de colonisation de la plante hôte. Des chercheurs allemands confirment cette hypothèse. Ils l'ont fait en recherchant les gènes dont l'expression est minimisée en l'absence de biotine (dont celui d'une protéine-méthyl carboxyl transférase, pcm). Les cellules mutantes pcm^- survivent moins bien en carence de biotine. EB Heinz et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (FEB03) 1206-1213.

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37. On trouvera dans EE Andronov et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (FEB03) 1067-1074, un article qui illustre la revue, relativement ancienne, mais très intéressante, de JJ Doyle; Trends in Plant Science 3 (DEC98) 473-478 sur les origines et l'évolution de la nodulation chez les Légumineuses. Il porte sur les relations existantes entre la diversité génétique des rhizobiacées et la diversité morphologique de leurs plantes hôtes. Il porte sur les souches de Rhizobium galegae des nodules de Galega orientalis et Galega officinalis dans le Caucase. Les Rhizobium. galegae bv. officinalis et R. galegae bv. orientalis constituent des groupements manifestement indépendants, notamment au niveau des nod box. Tout se passe comme si des pressions de sélection significatives et divergentes se sont exercées. Seize des souches de R. galegae bv. orientalis, isolées d'un même site, hébergent une même séquence d'insertion et appartiennent à une gamme de génotypes chromosomiques.

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Les Pathogènes des Plantes et les Mécanismes de Défense

38. Xylella fastidiosa est une protéobacterie transmises via des insectes piqueurs et colonisant le xylème d'une gamme très variée de plantes cultivées dans des zones géographiques disparates et causant, de ce fait, des maladies très répandues de la vigne, des agrumes, de l'amandier, du prunier, pêcher et du caféïer, par exemple et ceci surtoout, dans les deux Amériques. On attribue cette propension à des attaques tous azimuts à des groupes distincts de cette bactérie.

Une groupe essentiellement brésilien a comparé les séquences d'une souche causant la Pierce's disease (PD) de vignes en Californie (Souche Temecula de X. fastidiosa car isolée en 1998 dans un vignoble de Temecula, California) et celle causant la chlorose des agrumes séquencée antérieurement (A Simpson. et al. Nature 406 (13JUL00) 151-157, commentée en son temps dans ce bulletin). Ce séquençage permet de montrer une communauté à 98% des gènes entre les deux souches. Il n'y a donc qu'une variabilité limitée des génomes entre les souches, et on ne peut guère les séparer en sous groupes distincts.

Les différences génomiques sont liées à des réarrangements chromosomiques causés par des phages, ainsi que quelques délétions.

Il faudra donc une analyse plus approfondie des souches pour établir une corrélation avec les diverses formes de la maladie. MA Van Sluys et al.; Journal of Bacteriology 185, n°4 (FEB03) 1018-1026.

Parallèlement, des chercheurs de Gainesville ont analysé les différences au niveau de 18 gènes entre deux souches, également de Pierce's Disease et de chlorose, par hybridation soustractive. R Harakava et al.; Applied & Environmental Microbiology 69 (FEB03) 1315-1319.

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39. Le virion filamenteux (particule virale vecteur du génome) du closterovirus Beet yellows virus (BYV) est constitué d'un tube constitué d'une seule protéine (CP) coiffé par une petite queue constituée d'une protéine mineure de 64 kDa (p64, CPm). Le domaine N-terminal de p64 est exposé à la surface et elle est accessible aux anticorps et à une digestion par la trypsine. Le domaine C-terminal leur est inaccessible du fait qu'il est enfoui dans la capside. Ce domaine est homologue de CP et CPm. Il est indispensable à la formation de la queue du virion et à sa mobilité entre cellules. AJ Napuli et al.; Journal of Virology 77,n°4 (FEB03) 2377-2384.

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40. Le locus pvr2 du poivron induit une résistance récessive contre les virus Y de la pomme de terre. Des chercheurs de l'INRA à Avignon montrent que c'est le facteur d'initiation de la traduction eIF4E qui est affecté. Ce facteur est celui qui, avec eIF3, permet la fixation du tARN^Met initiateur sur le ribosome. eIF4E se lie directement à la coiffe m7GpppX des messagers des eucaryotes mRNAs. Il peut le faire en se liant à la partie N-terminale d'eIF4G, recrute eIF4F, un complexe hétérodimérique l'associant à eIF4G et l'ARN hélicase eIF4A. eIF3 se lie à eIF4G et participe, alors, à la capture de la sous-unité 40S du ribosome à proximité de l'extrémité amont du messager.

Les cultivars résistants et sensible au virus montrent une co-ségrégation parfaite du polymorphisme avec les allèles de pvr2, pvr21 de résistance à PVY-0 du cultivar Yolo Y (YY) et pvr22 de résistance à PVY-1 du cultivar Florida VR2.

L'expression transitoire du virus Y de la pomme de terre d'eIF4E du cultivar sensible Yolo Wonder (YW) dans le génotype résistant YY entraîne la perte de la résistance à PVY-0 et celle de YY (résistant à PVY-0, mais sensible à PVY-1) rend le génotype F sensible à PVY-1. Les auteurs concluent que c'est un défaut dans la capacité d'association du facteur de traduction eIF4E avec la protéine liée au génome viral, VPg, qui est en cause. S Ruffel et al.; The Plant Journal 32, n°6 (DEC02) 1067-1075.

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41. Les dimères de la protéine de capside du virus de la mosaïque de la Luzerne (AMV) interviennent dans la réplication du virus. Les monomères et les dimères de cette protéine interagissent de façons différentes avec l'extrémité 3' (aval) de l'ARN viral et donc interviennent de façons différentes sur la réplication. J Choi et al.; Virology 305 (05JAN03) 44-48.

Les dimères de cette protéine de capside se lient à la partie 3' non traduite des ARNs génomiques 1, 2 et 3, ainsi qu'à l'ARN subgénomique 4 (qui code la protéine) pour donner des virions bacilliformes ne contenant qu'une seule des formes génomiques de ce virus tripartite. La dimérisation est due à la partie C-terminale de la protéine et on a ainsi créé des mutations empêchant cette dimérisation et observer les effets.

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42. Rp1 est un locus complexe de résistance du maïs à Puccinia sorghi. On a détecté sa complexité par recombinaison dès 1968. On a, depuis, montré que ce locus ne se comporte pas comme un groupe de gènes distincts, mais comme des gènes très étroitement associés se recombinant sans cesse lors de la meïose, avec apparition de nouvelles spécificités de résistance à des races de la rouille, liées à des misappariements (voir l'introduction de Q Sun et al. Genetics 158 (MAY01) 423-438).

Ls séquences des trois BACs (Bacterial Artificial Chromosomes) de la région Rp1 de la lignée inbred B73 montre que'elle contient 4 gènes homologues et 18 séquences partiellement homologues dont au moins 16 sont tronquées. Treize des gènes tronqués sont regroupés dans trois paquets indiquant qu'ils résultent de réparations illégitimes de cassures avec des recombinaisons inégales engendrant des structures chimériques. Une sélection ultérieure entretient un certain nombre de ces structures. W Ramakrishna et al.; The Plant Cell 14 (DEC02) 3213-3223.

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43. Arabidopsis est sensible à deux champignons pathogènes des céréales, Fusarium graminearum et Fusarium culmorum qui sont des producteurs de mycotoxines (voir le § ). Cela en fait un modèle potentiel pour l'étude de la pathogenèse florale. La maladie causée aux épis par ces pathogènes progresse, à cause de changements dans les pratiques culturales et des difficultés rencontrées par les sélectionneurs à introgresser les résistances polygéniques nécessaires. L'infection des organes floraux du tabac, de la tomate, du soja par les conidies du champignon donnent, comme chez Arabidopsis, des lésions des étamines et des pétales. Mais c'est seulement chez Arabidopsis que l'on constate des dégâts dans la silique (le fruit) et la graine. On n'a, cependant, repéré aucun gène de résistance appréciable dans les 236 écotypes, ce qui limite l'utilisation de cette plante modèle au déterminisme de la pathogénicité apparemment liée à la production de la mycotoxine désoxynivalénol. M Urban et al.; The Plant Journal 32, n°6 (DEC02) 961-973.

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44. Les protéines inhibant les polygalacturonases (PGIPs) neutralisent les polygalacturonases fongiques, facteurs de virulence bien connus. Chez Arabidopsis, deux gènes de ce type en tandem sont induits en réponse à une attaque de Botrytis cinerea, mais par l'intermédiaire de deux voies d'induction distinctes. L'expression de PGIP2 est induite par le jasmonate et exigent COI1 et JAR1, tandis que l'expression PGIP1 est fortement stimulée par des oligogalacturonides, mais insensible à l'acide salicylique, au jasmonate et à l'éthylène. On a donc eu, après duplication, une modification des promoteurs. S Ferrari et al.; The Plant Cell 15 (JAN03) 93-106

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45. La reconnaissance des pathogènes par leurs motifs moléculaires généraux permet à ce que l'on dénomme les défenses innées de percevoir une large gamme de pathogènes avec un nombre très limité de fiches de police. On vient de montrer qu'un motif de l'une des protéines cold-shock bactériennes est un puissant éliciteur de ces systèmes généraux de défense. Ce motif RNP-1 est KGFGFITP, liant les acides nucléïques (ARNs comme ADNs) et très conservé dansun certain nombre de protéines cold-shock inductibles ou non. G Felix et al.; Journal of Biological Chemistry 278 (21FEB03) 6201-6208.

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46. Y Shirano et al.; The Plant Cell 14 (DEC02) 3149-3162, décrivent une mutation avec gain de fonction (semi-dominante) dans un gène codant un gène R de type TIR-NBS-LRR (Toll Interleukin 1 Receptor-Nucleotide Binding Site/Leucine-Rich Repeat). Elle provoque une expression permanente de plusieurs protéines PR (Pathogenesis-Related), l'induction d'une accumulation d'acide salicylique (SA), une mort cellulaire programmée, avec une résistance accrue aux bactéries et aux oomycètes comme Peronospora parasitica.

Cette mutation ssi4 correspond à une seule substitution dans le domaine NBS. SA et EDS1 sont nécessaires à l'induction par le produit de ssi4 de l'expression de la protéine PR-1 et à l'accumulation des transcrits de SSI4 et EDS1, observée chez les mutants ssi4. Ce n'est cependant pas la surexpression du transcrit de SSI4 qui est responsable du phénotype, mais une activation permanente de la protéine elle-même qui est en cause. SA est non seulement un signal critique dans les réponses de défense en aval, mais permet la surexpression d'autres gènes de défense. Quant à EDS1, on ne sait pas encore très bien quel est son rôle (voir le Bulletin d'Août 2002 §39). Sa séquence indique qu'il s'agit peut être d'une hydrolase de lipides (A Falk et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96 (16MAR99) 3292-3297). On estime qu'il ne s'occupe pas du pathogène, mais de la structure du gène de résistance. W Gassmann et al.; Plant Journal 20 (NOV99) 265-277.

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48. Les défenses déclenchées contre les pathogènes et herbivores correspondent à une convergence des voies de l'éthylène et de l'acide jasmonique. On vient de montrer que cette convergence a lieu au niveau du facteur de transcription ERF1 (ETHYLENE RESPONSE FACTOR1).

L'expression d'ERF1 est rapidement et synergiquement activée par les deux messages dont les deux voies sont simultanément exigées. Une expression permanente sous commande par le promoteur 35S permet d'annuler les effets des mutations coi1 (coronatine insensitive1) et ein2 (ethylene insensitive2). C'est donc vraisemblablement un facteur intervenant en aval des deux voies. O Lorenzo et al.; The Plant Cell 15 (JAN03) 165-178.

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49. Ethylène et acide salicylique (SA) sont également des intermédiaires dans les voies de résistance aux pathogènes. On sait qu'éthylène et SA agissent de manière séquentielle. Dans le cas de l'interaction compatible (pas de résistance) Arabidopsis-Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc), la suppression de la voie SA par expression du gène nahG de la salicylate hydroxylase d'E.coli réduit la production de l'éthylène et modifie le développement des symptomes de la maladie en supprimant la chlorose classique. Les lignées insensibles à l'éthylène, etr1-1 et etr2-1, accumulent SA, et montrent, au contraire, des symptomes précoces de la maladie. Arabidopsis démontre donc, comme la tomate, une coopération entre les voies de l'éthylène et de SA. Mais chez Arabidopsis, SA fonctionne en amont de l'éthylène. La concentration d'auxine (acide indole-3-acétique) augmente en réponse à Xcc mais ne dépend pas de SA.

Le réseau des réponses est donc complexe, et fait intervenir plusieurs des "hormones" végétales. PJ O'Donnell et al.; The Plant Journal 33, n°2 (JAN03) 245-257.

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Les Plantes recombinantes

50. The Scripps Research Institute (La Jolla, CA) a obtenu l'US Patent n°6 503 732 (07JAN03) faisant suite aux travaux de Beachy (déposé le 21 Septembre 1999) sur l'utilisation du virus de la mosaïque eu Tabac pour la production de protéines hétérologues dans les plantes hôtes. On remplace la protéine de capside ou celle de mobilisation par une cassette d'expression.

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