Cours : Le pouvoir pathogène

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Introduction

Dans l'attaque d'une plante, le pathogène peut sécréter des molécules :
  • D'attachements : Adhésine
  • D'hydrolyse : Cutinase
  • Toxines
Les scientifiques ont procédé à des caractérisations biochimiques et moléculaire par l'intermédiaire du clonage différentiel (ou clonage par acquisition de fonction). On complémente des champignons non-pathogènes par de l'ADN d'un champignon pathogène. Il faut ainsi transformer les champignons soit en insérant classiquement un gène, ou en les faisant fusionner (sur les spores de champignons car elles sont sans parois, on a alors des protoplastes). On fait des micro-trous soit par des interactions avec la couche phospholipidique soit par impulsion électrique. Maintenant on regarde l'expression de ces gènes : On aura des surexpressions et/ou des sousexpressions. Doc 0

I. Enzymes et pouvoir pathogène

1. Enzyme hydrolytique des parois

Doc 1 : Mort des cellules suivant l'activité de la pectate kinase.Doc 2 : Différentes enzymes peuvent être produites et permettent de rompre la paroi et de détruire la membrane.Doc 3.Doc 4 : Coupe d'hyphe : Toute la paroi autour est lyséeLa mort de la cellule serait due à des changements osmotiques des cellules (la paroi permettant l'accumulation d'eau).

2. Autres enzymes

On a des enzymes de détoxification des produit du pathogène : les phytoalexines. Ces molécules sont toxiques pour le microorganisme pathogène. Le pathogène mettra en place des glucosidases qui cliveront la phytoalexine, la rendant inefficace.

II. Toxines

Ce sont des molécules de faible poids moléculaire qui n'attaque pas l'intégralité structurale des cellules, mais leur métabolisme.Ces toxines possèdent deux propriétés :
  • Agissent en faible concentration
  • Elles sont mobiles dans l'hôte
Il est difficile de les purifier. On a tout de même réussi à en purifier et à les appliquer pour voir si elles sont responsables de l'ensemble de la maladie ou juste des symptômes.On a étudié des pathovars très pathogènes avec d'autre beaucoup moins pathogènes. On a fait de la génétique et des croisements. Sur un plan moléculaire, on a pu identifier le gène responsable de la pathogénicité, on l'a inséré dans un pathovars moins pathogène. On distingue deux types de toxines :
  • Toxines spécifiques
  • Toxines avec un large spectre d'action.

1. Les toxines hôtes spécifiques

Dans les deux espèces, on dispose de races virulentes ou avirulentes. Quand une race est virulente, la virulence est donnée par la toxine. On a purifié les toxines, et on les a appliquées dans le milieu de culture d'une plante. Ces toxines induisent tous les symptômes de la maladie.Doc 5 :Cochliobolus vietoriae x C. carborumF1 : Test de pathogénicité sur le maïs puis sur l'avoine :
  • Produit la toxine et sont pathogènes pour le maïs
  • Produit la toxine et sont pathogènes pour l'avoine
  • Produit les 2 toxines et sont pathogènes pour avoine et maïs
  • Aucune toxine : souche non-pathogène
Il existe une corrélation absolue entre la production de toxines et l'aptitude à induire la maladie.

2. Toxines non-spécifiques

Ce sont des toxines dont l'action n'est pas corrélée à une plus ou moins grande pathogénicité du parasite.La colonisation initiale est identique dans les deux premiers jours entre la souche qui produit la toxine et celle ne la produisant pas. La toxine est un élément secondaire dans la colonisation de l'hôte. Si on transforme p. putida avec le gène de la tab-toxin, cette souche n'est pas pathogène. La colonisation de l'hôte dépend de facteurs autres que la toxine.

III. Hormones et pouvoir pathogène

1. Généralité

Beaucoup de pathogène induise un désordre hormonal dans la plante, qui conduit à des mal formations morphologiques et à l'altération physiologique de la plante : Exemples : Phénomènes d'étiolement, nanisme Ces phénomènes sont dus soit :
  • Par la synthèse d'analogues structuraux par le pathogène
  • Par la dégradation des hormones synthétisées par la plante
  • Par une modification de la synthèse des hormones par la plante infectée

2. Exemple, la galle du collet

Le pathogène responsable : Agrobacterium tumefasciens. C'est une bactérie à spectre d'hôte très large, notamment chez les Rosacées.Doc 6 : Ces galles se forment suite à une infection, mais peuvent se trouver assez éloignées du lieu d'infection, et se développer en absence du pathogène. Prolifération cellulaire autonome.L'induction se fait au niveau du collet (interface sol-air), par blessures. Cette blessure induit des phénomènes de cicatrisations chez la plante, avec la sécrétion de composés phénoliques.Exemple : Doc 6 : Ces 2 composés phénoliques vont jouer un rôle de signal pour la bactérie en induisant l'expression de gène sur un plasmide ti (tumor inducing). Ce gène (gène vir) code pour la synthèse d'une partie d'ADN, de l'ADNt. Ces protéines VIR permettent également le transport de cet ADNt.L'ADNt contient des gènes codant pour la synthèse d'AIA et de CK, ce qui induit la tumeur. Il y a également un gène codant pour de l'opine, qui sera catalysé par une protéine issue d'un gène du plasmide. Cet opine sert au métabolisme des bactéries.

Conclusion

Le pouvoir pathogène :
  • Pathogénicité dépend de nombreux facteurs (fixation, pénétration, excrétion moléculaire ).
  • La différence entre souche pathogène et non-pathogène s'explique principalement dans la régulation des mécanismes d'infections
  • Les fonctions de virulence sont souvent induites en réponse à un signal moléculaire de l'hôte.
Ainsi, pour intervenir dans un processus d'infection, il faut :
  • Identifier les molécules signales
  • Comprendre les facteurs régulant la pathogénicité

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Florent


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