Thèmes : interactions interspécifiques, symbiose, biologie moléculaire
L'une des relations interspécifiques les plus importantes pour les Angiospermes est apportée par la symbiose mycorhizienne, où les champignons fournissent des sels minéraux essentiels aux plantes (phosphates, nitrates...) en échange de molécules carbonées produites par la photosynthèse. Cette interaction complexe au niveau des racines implique une communication importante entre les deux partenaires, médiée par des molécules effectrices (protéines, ARN...)
De nombreux effecteurs des champignons impliqués dans les mycorhizes ont un NLS (séquence de localisation nucléaire) et ciblent le noyau de la plante, un compartiment cellulaire clé dans l'expression des gènes. En interagissant avec les protéines nucléaires, l'ADN ou les ARN produits, ces effecteurs peuvent influencer divers processus végétaux, notamment les voies hormonales, le métabolisme et les réponses immunitaires.
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| Endomycorhizes ou mycorhizes arbusculaires (colorés en bleu) dans une racine de |
Les chercheurs dont le travail est présenté dans un récent article de Nature démontre que les effecteurs d'un champignon, Rhizophagus irregularis, qui forme des mycorhizes à arbuscules (ou endomycorhizes) peuvent modifier l'épissage des pré-ARNm. L'épissage alternatif est un mécanisme qui permet à un seul gène de produire plusieurs variants protéiques dont les fonctions peuvent être différentes.
Les auteurs de l'article se concentrent sur la protéine SR45, un membre de la famille des protéines riches en sérine-arginine (SR). Les protéines SR sont essentielles à l'épissage des pré-ARNm et ont été impliquées dans divers processus cellulaires, notamment l'immunité des plantes.
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| SR45 interagissant avec le spliceosome. Source : https://www.nature.com/articles/s41467-024-51512-5 |
Il s'agit de l'orthologue de la protéine RNPS1 des Vertébrés qui joue un rôle dans l'épissage et dans le contrôle de la qualité des ARNm.
Les chercheurs ont découvert que le champignon Rhizophagus irregularis produit une famille de protéines effectrices appelée SP7-like qui interagissent avec SR45. Ces protéines possèdent un NLS qui leur permet de rentrer dans le noyau. Lorsqu'ils sont exprimés chez Arabidopsis thaliana ou dans la pomme de terre, ces effecteurs modifient l'épissage d'un ensemble précis de gènes, démontrant qu'ils sont des activateurs d'un épissage alternatif. Cela montre que les champignons mycorhiziens peuvent manipuler l'épissage et influencer ainsi le développement et l'immunité des plantes.
Des études préalable ont montré que de nombreux mutants affectant l'épissage alternatif se défendent mal contre les pathogènes, et il est tentant de spéculer que l'interaction SP7-like/SR45 permet la tolérance de la plante vis-à-vis d'un champignon qui aurait pu être considéré comme un pathogène.
Cette étude apporte donc de nouvelles perspectives sur les interactions complexes entre les plantes et les champignons. Une analyse phylogénétique montrent que les protéines SP7-like n'existent que chez les Glomeromycotina (le phylum auquel appartient Rhizophagus irregularis) et pas dans les autres phyla qui forment des endomycorhizes. Cette étude peut donc élucider la spécificité d'action d'une famille particulière de champignons formant des endomycorhizes par rapport à une autre famille.
Les auteurs n'ont pas précisément caractérisé les gènes affectés par l'épissage alternatif dans la racine des plantes qui forment réellement des mycorhizes avec Rhizophagus irregularis. Les modalités du passage de SP7-like du champignon vers les cellules de la plante n'ont également pas été élucidés. Cet article est néanmoins une première étape pour une meilleure compréhension des mécanismes d'une interaction essentielle pour de nombreuses plantes et ainsi pourrait permettre d'améliorer la santé et la productivité des plantes cultivées et des forêts.
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