Une nouvelle arme dans la guerre du fer
Publié par Redbran le 02/11/2019 à 14:00
Source: CNRS INSB
Le fer joue un rôle clé lors de l'interaction entre les microorganismes phytopathogènes et les plantes. Il est indispensable à la multiplication des microbes mais, en excès, il provoque la formation de molécules oxydantes très toxiques. Dans un article publié dans la revue Nature Communications, les chercheurs ont découvert une nouvelle famille de protéines produites par de nombreux microorganismes phytopathogènes pouvant lier le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou d'alliages. Le fer pur...) libéré par les tissus végétaux dégradés, protégeant ainsi les microorganismes du stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes...) oxydatif.


Figure: Structure de la protéine IbpS de Dickeya dadantii. L'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement...) de fer est représenté par une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Les résidus strictement conservés chez toutes les protéines de la famille sont indiqués en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte plus sombre comme le...) foncés. Ceux conservés à 95 % sont en bleu clair. Les protéines Ibp sont produites par de nombreux microorganismes phytopathogènes, comme par exemple la bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi...) Gram négative Pectobacterium atrosepticum ou la bactérie Gram positive Streptomyces scabies, mais aussi par des champignons comme Botrytis cinerea, l'agent de la pourriture grise, et des oomycètes comme Phytophtora infestans, l'agent du mildiou de la pomme de terre (La pomme de terre, ou patate (langage familier, canadianisme et français régional), est un tubercule comestible produit par l'espèce Solanum tuberosum, appartenant à la famille des solanacées. Le terme...).
© Laurent Terradot

Les microorganismes phytopathogènes dits "nécrotrophes" dégradent les tissus végétaux en sécrétant massivement des enzymes qui vont désorganiser les parois des cellules de la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles...), ce qui provoque la lyse des tissus. Ceci va libérer des molécules utilisées par le microbe (Les micro-organismes ou microbes sont des organismes vivants microscopiques (invisible à l'œil nu) et qui ne peuvent donc être observés qu'à l'aide d'un...) pour se nourrir mais aussi des composés qui peuvent être toxiques. Le fer et le cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces fraîches une teinte rosée à pêche. C'est un...) sont nécessaires aux microorganismes, mais ils peuvent aussi catalyser, à partir de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) oxygénée produite par la plante pour se protéger, la formation de molécules oxydantes, les "espèces réactives de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.)" (ROS), très toxiques pour le microorganisme.

La bactérie phytopathogène Dickeya dadantii est un agent de la pourriture molle de nombreux végétaux d'importance économique dont la pomme (La pomme est le fruit du pommier, arbre fruitier largement cultivé. L'étude de la culture des pommes constitue une partie de la pomologie, la pomologie englobant tous les fruits à pépins....) de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande...) et l'endive (L'endive ou chicon est une plante bisannuelle, mais cultivée comme une plante annuelle, de la famille des Astéracées, cultivée pour ses « chicons », pousses blanchies obtenues par...). Les chercheurs ont caractérisé une nouvelle protéine, IbpS, produite par cette bactérie. Cette protéine est sécrétée à l'extérieur de la bactérie où elle va séquestrer le fer et le cuivre, les empêchant de pénétrer dans la bactérie et de catalyser la formation de ROS. Elle contribue donc à une meilleure survie de la bactérie lors de l'infection de la plante et en conséquence à une virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme (bactérie ou champignon). La virulence d'un pathogène létal est facilement mesurable mais celle des...) accrue.

La structure de protéine IbpS révèle qu'elle appartient à la large famille des Substrate Binding Proteins (SBP) mais présente quelques caractéristiques structurales uniques comme l'absence de site de fixation du substrat de haute affinité ou sa capacité à former des dimères, ce qui montre qu'elle est le prototype d'une nouvelle classe de SBP. L'analyse des séquences de protéines de cette famille au sein du monde (Le mot monde peut désigner :) vivant montre que des homologues de IbpS sont codés par le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des...) de nombreux phytopathogènes nécrotrophes eucaryotes comme le champignon Botrytis cinerea, agent de la pourriture grise, ou l'oomycète Phytophtora infestans, agent du mildiou de la pomme de terre. Ce transfert d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel. On peut...) codant une protéine Ibp depuis une bactérie vers les champignons semble avoir eu lieu à plusieurs reprises. La présence de ce gène chez des bactéries, des champignons et des oomycètes phytopathogènes indique l'importance de ce mécanisme de défense contre le stress oxydant pour ces microorganismes.

Pour en savoir plus:
A secreted metal-binding protein protects necrotrophic phytopathogens from reactive oxygen species.
Liu L, Gueguen-Chaignon V, Gonçalves IR, Rascle C, Rigault M, Dellagi A, Loisel E, Poussereau N, Rodrigue A, Terradot L, Condemine G.
Nat Commun. 2019 Oct 24;10(1):4853. DOI: 10.1038/s41467-019-12826-x.

Contacts chercheurs:
- Guy Condemine - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) au laboratoire de Microbiologie (La microbiologie est la science qui étudie les micro-organismes (ou microorganismes).), adaptation et pathogénie (MAP) - (CNRS / Insa Lyon / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) Claude Bernard)
guy.condemine at insa-lyon.fr

- Laurent Terradot - Chercheur CNRS au laboratoire de Microbiologie moléculaire et biochimie structurale (MMSB) - (CNRS / Université Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le 10 février 1878 à Paris, est un médecin et physiologiste...) Lyon)
- laurent.terradot at ibcp.fr
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