Récepteurs immunitaires de type NLR pour des résistances plus durables chez les céréales – ImmuneReceptor

Les maladies des plantes sont parmi les problèmes les plus importants dans l'agriculture et l'utilisation de gènes de résistance (R) est une stratégie clé pour la protection des végétaux. ImmuneReceptor aborde des questions fondamentales de l'immunité des plantes afin de générer des connaissances utiles à la protection des cultures. Il met l'accent sur la classe la plus importante des protéines R appelées NLR qui est caractérisée par un domaine de liaison aux nucléotides et un domaine riche en leucine. Les NLRs agissent comme récepteurs immunitaires et reconnaissent des facteurs de virulence des agents pathogènes (effecteurs) appelées protéines d'avirulence (Avr). Les CNLs, possédant un domaine coiled coil (CC), sont la seule catégorie de NLRs chez les céréales.

Malgré des efforts de recherche importants au cours des 20 dernières années, de nombreux aspects de l’activité des NLRs sont encore inconnus. En particulier, les détails moléculaires de la reconnaissance des Avrs et le lien entre la reconnaissance et l’activation de la résistance sont mal définis. Dans ImmuneReceptor, des CNLs de riz et leurs Avrs correspondants issus du champignon Magnaporthe oryzae, l’agent de la pyriculariose du riz, ainsi que des CNLs d'autres céréales seront étudiées par une combinaison d’approches de biologie structurale, de biochimie des protéines, de génétique moléculaire et de phytopathologie. Ceci mènera à une compréhension approfondie des mécanismes moléculaires de la reconnaissance des Avrs et de l’activation des CNLs. Pour cela, nous nous appuierons sur nos travaux précédents qui ont permis de faire de la paire de CNLs RGA4/RGA5 du riz un modèle pour la compréhension du fonctionnement de ces protéines.

RGA4 et RGA5 sont tous les deux requis pour la reconnaissance de deux effecteurs de M. oryzae différents, AVR1-CO39 et AVR-Pia. RGA5 interagit physiquement avec ces effecteurs par un domaine senseur C-terminal d'environ 200 acides aminés (RGA5C-ter). Cette liaison est nécessaire pour la résistance et confère la spécificité de reconnaissance. RGA4 est un inducteur de la résistance constitutivement actif et réprimé par RGA5. Lorsque des effecteurs se lient à RGA5 la répression est levée et RGA4 déclenche la résistance.

Dans ImmuneReceptor, les détails moléculaires des interactions physiques entre Avrs et RGA5 seront élucidés en déterminant la structure tri-dimensionnelle de RGA5C-ter et de complexes entre RGA5C-ter et AVR1-CO39 ou AVR-Pia. Ces structures seront validées par l’analyse de mutants dans des approches in vitro et in vivo afin de développer un modèle structural de la reconnaissance des Avrs. En outre, à l’aide des structures produites, des variants de RGA5 seront créés pour faire une première preuve de concept que de nouvelles spécificités de reconnaissance peuvent être produites par ce type d'approche sur les NLR végétales.

Par ailleurs, les bases moléculaires de l'interaction RGA4-RGA5 seront étudiées. RGA4 et RGA5 forment des homo- et hétéro-complexes et la composition et la stœchiométrie de ces complexes à l'état actif et inactif seront déterminées. Les structures 3D des domaines CC de RGA4 et RGA5 qui ont été démontrés comme formant des homo et hétéro-complexes seront déterminées et validées par l’analyse de mutants in vitro et in vivo. Des acides aminés qui interviennent dans la formation de complexes seront ainsi identifiés et le rôle des interactions entre domaines CC dans l'activation et la répression de la résistance sera déterminé.

Les connaissances détaillées sur RGA4/RGA5 seront étendues à des hétéro-paires de CNLs homologues à RGA4/RGA5 chez le riz et dans d'autres céréales. Par une combinaison de biologie structurale et d’approches fonctionnelles, il sera déterminé dans quelle mesure les mécanismes régissant la fonction du couple RGA4/RGA5 sont génériques à l'ensemble de ce groupe de paires de CNLs et comment la spécificité dans leurs interactions est générée.