Micro-nageurs phytopathogènes

Les zoospores sont des spores flagellées, cellules asexuées et mobiles, produites par différents organismes dont les oomycètes (pseudo-champignons). Les oomycètes du genre Phytophthora sont des agents pathogènes des plantes (par exemple, le mildiou de la pomme de terre). Les zoospores des oomycètes sont biflagellées (elles portent un flagelle lisse et un flagelle recouvert de "poils" appelés mastigonèmes) ; certaines d'entre elles sont capables de nager en milieu aqueux en utilisant la chimiotaxie.
Nous travaillons actuellement sur l'espèce P. parasitica avec Eric Galiana et Agnès Attard de l'Institut Sophia Agrobiotech (INRAE-CNRS-UCA). P. parasitica infecte plusieurs espèces végétales, et est considéré comme un modèle pour l'étude du genre Phytophthora.
Zsp MEB
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Zoospores nageant dans un gradient d'ion

Les zoospores biflagellées de certaines espèces phytopathogènes de Phytophthora s'agrègent spontanément en quelques minutes en suspension. Dans différentes expériences, nous avons montré que les zoospores de Phytophthora parasitica peuvent former des agrégats en réponse à un gradient de K+ avec un arrangement géométrique particulier.
En utilisant l'imagerie en time-lapse dans des dispositifs macro- et micro-fluidiques, nous avons défini (i) les changements spatio-temporels et de concentration dans le gradient, corrélés avec (ii) la distribution des cellules et (iii) les métriques du mouvement des zoospores (vitesse, trajectoire).

Les zoospores soumises à un gradient de potassium s'agrègent. La région centrale est à faible concentration en potassium. La chambre a une largeur de 1 mm.
 

Zoospores : comment nagent-elles, comment tournent-elles ?

Malgré l'importance de la propagation des zoospores dans les épidémies de maladies végétales, on ne sait pas comment ces zoospores nagent et se dirigent grâce à leur deux flagelles opposés. En combinant des expériences et de la modélisation, nous avons montré comment ces deux flagelles contribuent à générer une poussée lorsqu'ils battent ensemble, et nous avons identifié le flagelle antérieur recouvert de mastigonèmes comme la principale source de poussée.

Zoom sur une zoospore
Zoom sur une zoospore

 

Interactions précoces entre les racines et les zoospores

Les connaissances sur les interactions plantes-pathogènes se concentrent sur les étapes de pénétration et de colonisation de l'infection. Un dialogue moléculaire au cours de ces étapes est crucial pour l'issue de la maladie. Les événements de signalisation en amont de l'infection restent à définir. Ces événements sont l'attraction de l'agent pathogène vers l'hôte, l'adhésion, l'agrégation et l'association avec des bactéries. Nous nommons ici cette séquence d'événements : les premiers événements de l'infection (PEI). L'objectif est de définir les signaux végétaux qui conduisent les PEI depuis l'attraction des zoospores de Phytophthora en train de nager, jusqu'à leur agrégation et association avec les bactéries avant la pénétration. Nous testons l'hypothèse selon laquelle les flux ioniques opérant autour de la zone d'élongation des racines régulent le comportement microbien rhizosphérique pendant les PEI. En combinant la génétique des plantes, la physiologie des membranes et la physique, nous voulons comprendre comment les flux ioniques des plantes contribuent aux modifications de la rhizosphère, et dans quelle mesure ils constituent un signal contribuant aux PEI et au devenir des maladies.  

Zoospores agrégés sur une racine. Film de 30 s (à gauche) et trajectoires reconstruites en utilisant ImageJ (à droite).