Réponse des épidermes végétaux aux intrusions cellulaires – Invader

Chez les animaux et les plantes, la couche épidermique représente la première barrière de protection exposée à l’environnement extérieur. Cette barrière est composée d’une couche cellulaire unique dont l’épaisseur et la forme peut varier selon le tissu qu’elle recouvre. Chez les végétaux, les cellules épidermiques sont capables de percevoir puis de réagir aux agents extérieurs tels qu’un grain de pollen ou un pathogène. Le succès de la fécondation dépend notamment de la communication mise en place lors de ce premier contact entre les cellules épidermiques de l’organe reproducteur femelle (stigmate) et le tube pollinique (véhiculant les gamètes mâles). De même, lors d’une infection par des microorganismes phytopathogènes, l’hyphe du pathogène croit à la surface de l’épiderme avant de pénétrer les couches internes. La communication qui se met en place précocement entre l’épiderme et le pathogène est décisive pour le devenir de l’interaction. De façon intéressante, le récepteur kinase FERONIA impliqué dans la susceptibilité des cellules végétales à certains oomycètes, avait été initialement identifié comme un régulateur de la réception du tube pollinique lors de la fécondation. Ce projet ANR est basé sur l’existence de similitudes entre ces deux mécanismes de reconnaissance cellulaire et de contrôle de la croissance d’organismes invasifs (tube pollinique et hyphe d’oomycète).
L’objectif de ce projet est de caractériser et de comparer, chez Arabidopsis thaliana, les réponses cellulaires et moléculaires qui se mettent en place précocement lors de l’interaction des cellules de l’épiderme stigmatique avec le tube pollinique et lors de l’interaction des cellules épidermiques racinaires avec l’hyphe de l’oomycète Phytophthora parasitica. Comme décrit précédemment, des similitudes existent entre ces deux types de communication cellulaire mais une étude comparative n’a jamais été menée. En utilisant des approches de microscopie à haute résolution, de translatomic/transcriptomic et d’analyse fonctionnelle, notre étude devrait apporter des nouvelles pistes sur les mécanismes mises en place par les cellules épidermiques végétales pour sentir et réagir à des organismes externes. Notre objectif est de souligner les mécanismes partagés mais également ceux spécifiques à chaque type d’interaction, et de révéler ainsi une potentielle origine évolutive commune, longtemps suggérée par de nombreux auteurs.
Une originalité de ce projet est d’associer les expertises de biologistes du développement (Partenaire 1, équipe SiCE, ENSLyon) et de pathologistes (Partenaire 2, équipe IPO, INRA Sophia Antipolis) afin d’échanger modèles et concepts, pour disséquer des processus fondamentaux tels que la reproduction ou la défense contre les attaques de pathogènes. Une telle collaboration n’est pas fréquente et nous attendons beaucoup de ces échanges pour faire émerger des concepts nouveaux et innovants. De plus, ces deux mécanismes ont des impacts économiques non négligeables. En effet, la réussite de l’interaction pollen-stigmate est un prérequis à la fécondation et l’obtention de semences chez les plantes à fleur. De même, Les oomycètes constituent une contrainte majeure permanente pour l'agriculture et l'environnement, les espèces des genres Phytophthora étant tenues pour responsables des plus grands dégâts sur les plantes dicotylédones (pomme de terre, vigne, agrumes…). Ainsi ce partage de connaissances entre nos deux communautés devrait fournir certaines pistes pour développer des stratégies innovatrices permettant de contrôler ces caractères agronomiques majeurs.