La résistance quantitative aux maladies (QDR) est une forme d’immunité des plantes impliquant de multiples processus moléculaires complexes. En raison de sa nature multigénique, la QDR est plus résiliente face aux facteurs environnementaux et moins susceptible d’être contournée par les effecteurs des agents pathogènes. De plus, il a été démontré que les gènes associés à la QDR favorisent la résistance des plantes, notamment en l’absence de réponse hypersensible, ce qui les rend efficaces contre les pathogènes nécrotrophes. Ainsi, la QDR constitue la principale source de résistance contre le champignon nécrotrophe Sclerotinia sclerotiorum, capable d’infecter de nombreuses espèces cultivées.
Les études d’association pangénomique (GWA) se sont révélées efficaces pour identifier les régions génétiques contribuant à la QDR à travers diverses fonctions moléculaires. Dans nos recherches, deux études GWA ont permis d’identifier de nouveaux gènes candidats impliqués dans la QDR chez Arabidopsis thaliana, conférant une résistance à S. sclerotiorum. Lors de l’analyse des régions impliquées dans la QDR, nous avons découvert des loci situés au sein d’éléments transposables (TEs). Il a été démontré que les TEs jouent un rôle clé dans la diversité génétique et constituent des moteurs évolutifs, renforçant ainsi la capacité d’adaptation des organismes hôtes.
L’objectif principal de cette recherche doctorale est de déterminer le rôle de ces TEs dans la QDR et d’élucider les mécanismes moléculaires par lesquels ils modulent l’immunité des plantes. J’ai formulé l’hypothèse que les TEs influencent l’expression des gènes liés à l’immunité. Notamment, un TE situé à proximité du gène CRK8 (Cysteine-rich receptor-like kinase 8) a été associé à une résistance accrue dans des conditions contrôlées, tandis qu’un autre TE en amont de ZPR1 (Zinc finger Protein 1) pourrait moduler l’interaction entre la réponse au vent et l’immunité.
Pour explorer ces hypothèses, j’ai analysé l’impact de ces éléments transposables sur l’expression des gènes en aval et j’ai phénotypé des mutants pour les gènes correspondants. De plus, afin d’approfondir la compréhension des voies impliquées, j’ai réalisé et analysé des études transcriptomiques sur ces mutants. Ce travail a contribué à améliorer notre compréhension de l’immunité des plantes contre S. sclerotiorum et a apporté des éclairages sur les équilibres évolutifs associés à ces gènes.
Par ailleurs, au cours de ma thèse, j’ai exploré l’impact de l’exposition au vent sur la résistance aux maladies. En analysant la réponse transcriptomique des plantes après une exposition au vent et avant l’infection, j’ai identifié plusieurs voies favorisant la résistance à S. sclerotiorum. J’ai ensuite cherché à comprendre le rôle des éléments transposables et leur implication potentielle dans des conditions de multi-stress. |
Quantitative disease resistance (QDR) is a form of plant immunity that involves multiple complex molecular processes. Due to its multigenic nature, QDR is more resilient to environmental factors and is less likely to be compromised by pathogen effectors. Furthermore, genes associated with QDR have been shown to drive plant resistance, particularly in the absence of a hypersensitive response, making them effective against necrotrophic pathogens. Thus, it serves as the primary source of resistance against the necrotrophic fungus Sclerotinia sclerotiorum, which can infect numerous cultivated species.
Association studies have proven effective in identifying genetic regions contributing to QDR through diverse molecular functions. In our research, two genome-wide association (GWA) studies identified novel candidate QDR genes in Arabidopsis thaliana that confer resistance to S. sclerotiorum. While investigating regions involved in QDR, we discovered loci within transposable elements (TEs). TEs has been shown to play a crucial role in genetic diversity and serve as evolutionary drivers, enhancing the adaptive capacity of host organisms.
The primary objective of this Ph.D. research is to determine the role of these TEs in QDR and to elucidate the molecular mechanisms by which they modulate plant immunity. I hypothesize that TEs influence the expression of immunity-related genes. Notably, a TE located near CRK8 (cysteine-rich receptor-like kinase 8) was associated with increased resistance under controlled conditions; while another TE upstream of ZPR1 (Zinc finger Protein 1) was proposed to mediate the interplay between wind response and immunity.
To investigate this, I analyzed the impact of these transposable elements on the expression of downstream genes and phenotyped mutants for the corresponding genes. Additionally, to gain deeper insight into the pathways involved, I conducted and analyzed transcriptomic studies on these mutants. This work has contributed to a better understanding of plant immunity against S. sclerotiorum and has provided insights into the evolutionary trade-offs associated with these genes.
Furthermore, during my Ph.D., I explored the impact of wind exposure on disease resistance. By analyzing the transcriptomic response of plants following wind exposure and prior to infection, I identified several pathways that enhance resistance to S. sclerotiorum. Then, I tried to identify the role transposable element and how they could be involved in multistresses condition. |