Un tandem d'enzymes responsables de la dangerosité des champignons ravageurs de cultures

Pour accélérer la réduction d'usage des fongicides, comprendre les mécanismes d'infection des plantes par les champignons pathogènes est essentiel. Une importante découverte en ce sens a eu lieu lors de recherches sur la bioproduction d'arômes d'agrumes par des champignons phytopathogènes. Des scientifiques d'INRAE, du CNRS et du CEA ont fortuitement découvert le rôle d'une paire d'enzymes dans le mécanisme infectieux de ces champignons. Des résultats parus le 21 décembre dans Science Advances.


Au cours de travaux à visée appliquée, financés par l'ANR, une équipe de scientifique a fait une découverte inattendue. Le projet "Funtastic" avait pour objectif d'identifier chez les champignons, des enzymes naturellement capables de produire des molécules à l'odeur citronnée pour la parfumerie.

L'équipe observe pour la première fois la présence systématique d'une enzyme A (alcool oxydase) en tandem avec une enzyme B (péroxydase), indispensable à son activation. La co-présence systématique de cette paire d'enzymes oxydatives (A+B) chez certains champignons phytopathogènes (Colletotrichum, Magnaporthe) a intrigué les scientifiques.

Un consortium multidisciplinaire travaillant à l'interface de l'enzymologie et de la biologie des champignons phytopathogènes a alors été mis en place par les scientifiques d'INRAE avec des experts du CNRS et du CEA, mais aussi d'autres équipes japonaise, espagnole et canadienne. Le champignon pathogène modèle, Colletotrichum orbiculare, a été choisi pour étudier l'impact du tandem d'enzyme sur la virulence de ce champignon.

Leur résultat est net: que ce soit sans l'enzyme A ou sans l'enzyme B, le champignon ne peut plus infecter la plante. La paire A+B est donc essentielle pour la pathogénicité du champignon. Elles sont toutes les deux co-sécrétées par le champignon et co-localisées au point d'infection, au début de la phase de pénétration dans la plante. Une interaction entre ces deux enzymes est nécessaire pour modifier certains composés¹ à la surface des feuilles de la plante, au niveau de la cuticule, première barrière physique.

De plus, les résultats montrent que les produits de cette réaction enzymatique (des aldéhydes), servent de signal pour que le champignon puisse pénétrer dans les tissus végétaux profonds.

Ces travaux apportent des données précieuses pour comprendre les mécanismes d'infection de ces champignons pathogènes. La compréhension de ces mécanismes très complexes et finement régulés pourrait permettre, à terme, la conception de nouvelles stratégies pour la protection des cultures.

Des champignons qui mettent la pression

Les champignons du genre Colletotrichum et Magnaporthe possédant le tandem d'enzymes étudié sont les agents causatifs de maladies des plantes répandues, telles que l'anthracnose et la pyriculariose. Ces maladies impactent considérablement le rendement des cultures maraichères, fruitières et céréalières. Pour pénétrer la cuticule des tissus végétaux, les spores du champignon se différencient en une structure infectieuse, appelée l'appressorium, qui permet d'exercer une pression mécanique contre les tissus végétaux. Bien que très étudiés au niveau international, les mécanismes moléculaires sous-jacents ne sont pas totalement élucidés.

Note:
¹ Des alcools aliphatiques à longues chaînes de carbone forment une barrière protectrice à la surface des feuilles contre un large éventail d'agents pathogènes, tels que les champignons, les bactéries et les insectes.

Référence:
Tandem metalloenzymes gate plant cell entry by pathogenic fungi.
Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.ade9982.