Béatrice Garnier
La virulence d’un champignon qui détruit le riz – et le déploiement de protéines de style ninja qui l’aident à échapper à la détection en atténuant les sonnettes d’alarme du système immunitaire – reposent sur des bizarreries de décodage génétique qui pourraient s’avérer essentielles pour l’arrêter, selon une recherche de l’Université de Nebraska-Lincoln.
Une équipe du Nebraska dirigée par Richard Wilson espère que l’identification d’une étape essentielle mais jusqu’alors inconnue de la prolifération fongique des cellules du riz pourra accélérer le traitement ou la prévention de la pyriculariose du riz, qui détruit jusqu’à 30 % des rendements mondiaux chaque année.
“La réponse que j’ai reçue des gens dans mon domaine est qu’ils sont très enthousiastes, parce que personne n’a réussi à comprendre cela”, a déclaré Wilson, professeur de phytopathologie au Nebraska.
La plupart des machines cellulaires, ou protéines, sont sécrétées de la même manière : après avoir été construites et repliées dans leur forme quasi finale au niveau du réticulum endoplasmique, elles passent au corps de Golgi, qui les emballe et les achemine vers leurs locations finales. Mais certaines protéines contourneront le corps de Golgi au profit de voies non conventionnelles et mal includes. L’équipe de Wilson a maintenant montré que l’une de ces voies non conventionnelles consiste à modifier non pas la protéine sécrétée elle-même, mais le code génétique d’une molécule qui facilite sa construction.
Connue sous le nom d’ARN de transfert, ou ARNt, cette molécule transporte des acides aminés – les éléments constitutifs de chaque protéine – à la recherche d’un modèle qui nécessite sa cargaison particulière. Ces programs existent sous forme de codes à trois lettres, ou codons, portés par l’ARN messager, bien nommé. Lorsqu’un ARNt rencontre et décode un ARNm dont le codon correspond à sa propre combinaison de trois lettres, il décharge son acide aminé correspondant, l’ajoutant à une chaîne d’autres qui donnent finalement une protéine finie.
Cependant, avant d’abandonner leur précieuse cargaison, certains ARNt subissent des transformations chimiques. Une modification particulièrement noteworthy ? L’ajout de soufre à la troisième lettre de l’ARNt, ou nucléotide, en particulier lorsque cette lettre est U, le nucléotide connu sous le nom d’uridine. Bien que cet ajout de soufre ait été conservé et observé dans un big éventail d’organismes, de la levure à la souris en passant par l’homme, les chercheurs n’ont pas encore identifié toutes ses fonctions.
Wilson et ses collègues ont décidé de se fonder sur une instinct éclairée : la modification de l’uridine de l’ARNt pourrait s’avérer importante pour la croissance de Magnaporthe oryzae, l’espèce fongique responsable de la pyriculariose du riz. Pour tester son great importance, les chercheurs ont eu recours à la méthode éprouvée consistant à supprimer les gènes responsables de la modification, puis à rechercher les différences entre ce champignon mutant et son homologue d’origine.
L’équipe a découvert bien furthermore que ce qu’elle avait prévu. Finies certaines protéines de style ninja, ou effecteurs, qui sont sécrétées by means of une voie non conventionnelle avant d’infiltrer le cytoplasme des cellules de riz pour atténuer leurs réponses immunitaires innées. Et lorsque l’équipe a déposé des spores du mutant M. oryzae sur des crops de riz, le champignon sans effecteur n’a formé que de minuscules lésions sur leurs feuilles – des lésions bien plus petites que celles gérées par le champignon virulent intact.
Cet ARNt modifié par le soufre pourrait faciliter la recherche d’effecteurs pathogènes chez M. oryzae et une éruption d’autres agents pathogènes, a déclaré Wilson. Dans le cas de M. oryzae, les ARNt correspondaient systématiquement aux codons d’ARNm se terminant par AA – adénine aux deuxième et troisième positions du codon. Pourtant, l’équipe savait que d’autres ARNt pouvaient également correspondre à des codons synonymes qui se terminaient par AG, déchargeant exactement le même acide aminé lorsqu’ils le faisaient – et sans avoir à ajouter de soufre au préalable. Ce qui laissait une issue : pourquoi, exactement, M. oryzae préférait-il les codons se terminant par AA à leurs pairs se terminant par AG ?
Une autre expérience permettrait de résoudre le mystère. L’équipe a découvert que l’échange des codons de terminaison AA contre AG a conduit M. oryzae à reprendre sa manufacturing de protéines effectrices virulentes. Malheureusement pour le champignon, il a commencé à produire tellement d’effecteurs qu’ils ont perturbé leur propre fonctionnement furtif et n’ont finalement pas réussi à faciliter l’infection, résultat d’un trop grand nombre de cuisiniers dans une cuisine nanoscopique. Il s’est avéré que les codons se terminant par AA permettaient non seulement mais régulaient également la creation des effecteurs. C’était clair : les protéines furtives dépendaient à la fois de la modification du soufre et d’un form spécifique de codon de calibrage ciblé par celle-ci. Si l’un ou l’autre manquait, tout le pari s’effondrait.
Étant donné que l’ARNm extrait ses modèles directement du code supply appelé ADN, l’analyse de ce dernier peut permettre aux chercheurs de discerner la présence et la prévalence de codons dans le leading. Sachant à quel stage M. oryzae dépend des codons se terminant par AA pour produire les effecteurs qui envahissent le cytoplasme d’une cellule de riz, Wilson et ses collègues ont recherché des signes de leur présence dans les gènes pertinents. L’équipe n’a pas été déçue : dans une étude de cas, plus de 90 % des codons aux terminaisons AG et AA d’un effecteur cytoplasmique entraient dans cette dernière catégorie.
Les chercheurs pourraient facilement rechercher la même disparité révélatrice dans le but de traquer davantage d’effecteurs – que ce soit dans les champignons ou d’autres organismes pathogènes – qui perpétuent les attaques sournoises, a déclaré Wilson.
“L’un des objectifs de la phytopathologie est d’identifier de nouveaux effecteurs et de comprendre leurs fonctions, qui steady souvent à inhiber la fonction de certaines protéines végétales ou à échapper à la détection”, a-t-il déclaré. “Et puis, si vous trouvez cette cible dans la plante, vous pouvez apporter des modifications à la plante pour la rendre furthermore résistante. Trouver des effecteurs est donc en réalité une recherche d’une résistance sturdy des plantes aux maladies.
“Je pense qu’à court terme, nous utiliserons cela pour mieux comprendre cette voie de sécrétion non conventionnelle. C’est la seule voie connue par le champignon blastique pour introduire des effecteurs dans une cellule végétale, donc si vous pouvez l’inhiber dans d’une manière ou d’une autre, cela serait vraiment préjudiciable au champignon en termes de capacité à provoquer des maladies.
Un biologiste cellulaire de renom, non impliqué dans l’étude, a comparé les exploits de l’équipe à ceux de Bob Beamon, qui a dépassé de près de 2 pieds le report du monde de l’époque au saut en longueur aux Jeux olympiques d’été de 1968.
“Ce travail n’est pas seulement un pas en avant vers la compréhension du rôle de la sécrétion non conventionnelle dans la pathogénicité des champignons pour les plantes, c’est un grand pas en avant, comparable aux 890 cm de Bob Beamon au Mexique 68”, a écrit Miguel Peñalva sur la plateforme X, anciennement connue sous le nom de Twitter.
La voie effectrice non conventionnelle étudiée par l’équipe englobe bien furthermore que les royaumes des champignons et des plantes, a déclaré Wilson. Les protistes parasites responsables de nombreuses maladies contractées par l’homme, notamment le paludisme, sécrètent des protéines immuno-snuffantes de la même manière que M. oryzae. Certaines cellules cancéreuses utilisent également cette voie. Idéalement, Wilson a déclaré que l’étude de l’équipe pourrait éclairer les efforts visant à identifier de nouveaux effecteurs et à comprendre pourquoi ils sont également apparus comme des armes de choix contre les cellules humaines.
“Il y a donc de nombreuses manières”, a-t-il déclaré, “ce travail pourrait éclairer toute une série de choses”.
Les chercheurs ont rapporté leurs découvertes dans la revue Mother nature Microbiology. Richards a rédigé l’étude avec Gang Li et Nawaraj Dulal, tous deux du Département de phytopathologie du Nebraska, aux côtés de Ziwen Gong de l’Académie chinoise des sciences agricoles. L’équipe a reçu le soutien en partie de la Countrywide Science Foundation.
