UGT76E12, UGT73B3 et UGT73B5, trois glycosyltransférases du métabolisme secondaire d’Arabidopsis thaliana impliquées dans les réponses de défense aux microorganismes pathogènes

Plant secondary metabolism induction is part of an integrated defense system after pathogen infection. Signalling and antimicrobial properties of secondary metabolites (SM) can be regulated by an efficient process named, glycosylation. This reaction is ensured by glycosyltransferases (UGTs) which catalyze the transfer of a sugar moiety on a SM. My PhD work was divided in two parts, the first on UGT76E12 and the second part on UGT73B3 and UGT73B5, three UGTs of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) and it demonstrated that 1) UGT76E12 is involved in basal resistance establishment during plant challenge with the virulent strain of Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst DC3000), and participates to the hormonal crosstalk between jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA). Clustering analyses revealed a strong co-expression between UGT76E12 and two genes encoding a terpene synthase (TPS4) and a cytochrome P450 (CYP82G1), both involved in the biosynthesis of a diterpene named TMTT ((E,E)-4,8,12-trimethyltrideca-1,3,7,11-tetraene), which suggests a role for UGT76E12 in terpene biosynthesis pathway regulation. 2) UGT73B5 and UGT73B3 are involved in the establishment of Arabidopsis specific resistance against the avirulent strain of Pst DC3000-AvrRpm1, especially in the regulation of MS playing a role in redox homeostasis status during the hypersensitive response (HR). These two genes are part of SA-early induced-genes and showed co-expression patterns with the TOLB-related gene and two genes encoding glutathione S-transferases (GSTU7 and GSTU24) involved in oxidative stress responses and in MS detoxification. Our results suggest a role for UGT73B3 and UGT73B5 in the glycosylation of oxidant MS associated with HR establishment.L'induction du métabolisme secondaire fait partie du système de défense des plantes lors d’une attaque par un microorganisme pathogène. Les propriétés antimicrobiennes ou de signalisation des métabolites secondaires (MS) peuvent être régulées par un processus majeur et efficace, la glycosylation. Cette réaction est catalysée par les glycosyltransférases (UGTs) qui assurent le transfert d’une molécule de sucre sur un MS. Mon travail de thèse a porté sur l’étude de trois UGTs d’Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), UGT76E12 d’une part, et UGT73B3 et UGT73B5 d’autre part, et a montré que 1) UGT76E12 est impliquée dans la mise en place de la résistance basale à la souche virulente de la bactérie Pseudomonas syringae pv. tomato, Pst DC3000, et participe au dialogue entre les voies de signalisation hormonale de l’acide jasmonique (JA) et de l’acide salicylique (SA). Des analyses par clustering hiérarchique ont révélé une co-expression forte entre le gène UGT76E12, et deux gènes codant une terpène synthase (TPS4) et un cytochrome P450 (CYP82G1), impliqués dans la biosynthèse d’un diterpène, le TMTT ((E,E)-4,8,12-triméthyletridéca-1,3,7,11-tetraène), suggérant un rôle pour UGT76E12 dans la régulation de la voie de biosynthèse des terpènes ; 2) UGT73B3 et UGT73B5 sont impliquées dans la mise en place de la résistance spécifique d’Arabidopsis à la souche avirulente Pst DC3000-AvrRpm1, notamment par la régulation de MS intervenant dans le maintien de l’état redox cellulaire au cours de la réaction d’hypersensibilité (HR). Ces deux gènes appartiennent à la classe des « SA-early induced-genes » et présentent un profil co-expression avec le gène TOLB-related et deux gènes codant des glutathion S-transférases (GSTU7 et GSTU24) impliqués dans la réponse au stress oxydant et la détoxication des MS. Nos résultats suggèrent un rôle pour UGT73B3 et UGT73B5 dans la glycosylation de métabolites oxydants associés à la mise en place de la HR

UGT76E12, UGT73B3 et UGT73B5, three glycosyltransferases of secondary metabolism of Arabidopsis thaliana involved in defense responses against pathogens

L'induction du métabolisme secondaire fait partie du système de défense des plantes lors d’une attaque par un microorganisme pathogène. Les propriétés antimicrobiennes ou de signalisation des métabolites secondaires (MS) peuvent être régulées par un processus majeur et efficace, la glycosylation. Cette réaction est catalysée par les glycosyltransférases (UGTs) qui assurent le transfert d’une molécule de sucre sur un MS. Mon travail de thèse a porté sur l’étude de trois UGTs d’Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), UGT76E12 d’une part, et UGT73B3 et UGT73B5 d’autre part, et a montré que 1) UGT76E12 est impliquée dans la mise en place de la résistance basale à la souche virulente de la bactérie Pseudomonas syringae pv. tomato, Pst DC3000, et participe au dialogue entre les voies de signalisation hormonale de l’acide jasmonique (JA) et de l’acide salicylique (SA). Des analyses par clustering hiérarchique ont révélé une co-expression forte entre le gène UGT76E12, et deux gènes codant une terpène synthase (TPS4) et un cytochrome P450 (CYP82G1), impliqués dans la biosynthèse d’un diterpène, le TMTT ((E,E)-4,8,12-triméthyletridéca-1,3,7,11-tetraène), suggérant un rôle pour UGT76E12 dans la régulation de la voie de biosynthèse des terpènes ; 2) UGT73B3 et UGT73B5 sont impliquées dans la mise en place de la résistance spécifique d’Arabidopsis à la souche avirulente Pst DC3000-AvrRpm1, notamment par la régulation de MS intervenant dans le maintien de l’état redox cellulaire au cours de la réaction d’hypersensibilité (HR). Ces deux gènes appartiennent à la classe des « SA-early induced-genes » et présentent un profil co-expression avec le gène TOLB-related et deux gènes codant des glutathion S-transférases (GSTU7 et GSTU24) impliqués dans la réponse au stress oxydant et la détoxication des MS. Nos résultats suggèrent un rôle pour UGT73B3 et UGT73B5 dans la glycosylation de métabolites oxydants associés à la mise en place de la HR.Plant secondary metabolism induction is part of an integrated defense system after pathogen infection. Signalling and antimicrobial properties of secondary metabolites (SM) can be regulated by an efficient process named, glycosylation. This reaction is ensured by glycosyltransferases (UGTs) which catalyze the transfer of a sugar moiety on a SM. My PhD work was divided in two parts, the first on UGT76E12 and the second part on UGT73B3 and UGT73B5, three UGTs of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) and it demonstrated that 1) UGT76E12 is involved in basal resistance establishment during plant challenge with the virulent strain of Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst DC3000), and participates to the hormonal crosstalk between jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA). Clustering analyses revealed a strong co-expression between UGT76E12 and two genes encoding a terpene synthase (TPS4) and a cytochrome P450 (CYP82G1), both involved in the biosynthesis of a diterpene named TMTT ((E,E)-4,8,12-trimethyltrideca-1,3,7,11-tetraene), which suggests a role for UGT76E12 in terpene biosynthesis pathway regulation. 2) UGT73B5 and UGT73B3 are involved in the establishment of Arabidopsis specific resistance against the avirulent strain of Pst DC3000-AvrRpm1, especially in the regulation of MS playing a role in redox homeostasis status during the hypersensitive response (HR). These two genes are part of SA-early induced-genes and showed co-expression patterns with the TOLB-related gene and two genes encoding glutathione S-transferases (GSTU7 and GSTU24) involved in oxidative stress responses and in MS detoxification. Our results suggest a role for UGT73B3 and UGT73B5 in the glycosylation of oxidant MS associated with HR establishment

Finding loss-of-susceptibility resistance gene toward tospoviruses in Solanaceae

Tospovirus is the only member of the Bunyavirus family which infects plants (the other members infecting animals and humans). Tomato spotted wilt virus (TSWV), the most famous tospovirus, is a major pathogen for tomato and pepper cultures. Because there is no chemical treatment against viruses, the only way to fight them is to develop genetic resistance. Genetic resistances to tospoviruses are available, but are largely overcome. Therefore, there is an urgent need to characterize new sources of resistance. The aim of my PhD is to find new genetic resistances based on susceptibility factors, which are proteins required by the virus to accomplish its cycle and infect the plant. As a first step, I will develop a 3D model of the TSWV RNA-dependent RNA polymerase (RdRp), a key viral protein for its infectious cycle. Based on this model, a part of the RdRp protein will be selected as bait in order to identify plant protein interactors by yeast-two hybrid screening. Finally, I will search for new tomato alleles encoding variant forms of those tomato susceptibility factors. If those variants impair the interaction between the plant factor and the viral protein, those alleles are very likely to be associated with the crop resistance to the pathogen

Airway structural cells regulate TLR5-mediated mucosal adjuvant activity.

International audienceAntigen-presenting cell (APC) activation is enhanced by vaccine adjuvants. Most vaccines are based on the assumption that adjuvant activity of Toll-like receptor (TLR) agonists depends on direct, functional activation of APCs. Here, we sought to establish whether TLR stimulation in non-hematopoietic cells contributes to flagellin's mucosal adjuvant activity. Nasal administration of flagellin enhanced T-cell-mediated immunity, and systemic and secretory antibody responses to coadministered antigens in a TLR5-dependent manner. Mucosal adjuvant activity was not affected by either abrogation of TLR5 signaling in hematopoietic cells or the presence of flagellin-specific, circulating neutralizing antibodies. We found that flagellin is rapidly degraded in conducting airways, does not translocate into lung parenchyma and stimulates an early immune response, suggesting that TLR5 signaling is regionalized. The flagellin-specific early response of lung was regulated by radioresistant cells expressing TLR5 (particularly the airway epithelial cells). Flagellin stimulated the epithelial production of a small set of mediators that included the chemokine CCL20, which is known to promote APC recruitment in mucosal tissues. Our data suggest that (i) the adjuvant activity of TLR agonists in mucosal vaccination may require TLR stimulation of structural cells and (ii) harnessing the effect of adjuvants on epithelial cells can improve mucosal vaccines.Mucosal Immunology advance online publication, 25 September 2013; doi:10.1038/mi.2013.66