THESE: Rôle des protéines MILDEW RESISTANCE LOCUS O (MLO) végétales pendant l’infection par les oomycètes, une perspective évolutive.

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Vous serez accueilli(e) au sein de l'Institut Sophia Agrobiotech (ISA, Accueil), unité mixte de recherche (UMR) INRAE-CNRS-Université Côte d'Azur. L'ISA regroupe environ 250 personnes travaillant notamment sur la santé des plantes et leur interaction avec les microorganismes pathogènes (oomycètes, nématodes à galles) et symbiotiques (bactéries fixatrices d'azote), ou avec les ravageurs (insectes). Vous serez intégré à l'équipe IPO (Interactions Plantes-Oomycètes). La thèse est financée pour 3 ans (à partir du 1er octobre ou du 1er novembre 2025) par le Département SPE de l'INRAE et l'UniCA IdEX.

Sujet de recherche:

Les cellules végétales ont développé des voies de signalisation complexes pour coordonner leur mécanisme de croissance intracellulaire avec leur paroi cellulaire extracellulaire, qui les protège de l'environnement. Ces voies, appelées mécanismes d'intégrité de la paroi cellulaire, sont régies par des récepteur kinases notamment les protéines FERONIA (FER) et MARIS (MRI) (1). De manière intéressante, nous avons montré que ces mécanismes découverts chez les plantes à fleurs sont conservés chez la bryophyte Marchantia polymorpha (2), qui a divergé très tôt et qui est un nouveau modèle génétique simplifié et puissant. De plus, une récente approche multi-omique de l'équipe hôte sur des mutants knockdown pour les gènes FER et MRI de Marchantia, indique que le module de signalisation FER/MRI régule l'acide abscissique et les réponses de défense de la plante (3). De manière intrigante, on a récemment découvert que MRI interagit avec les protéines MILDEW RESISTANCE LOCUS O (MLO) pour activer leur activité de canal calcique (4,5). Les loci MLO ont été découverts il y a plus de 80 ans chez l'orge comme les premiers facteurs S de sensibilité des plantes et ont depuis été utilisés avec succès en agriculture pour fournir une résistance large et robuste dans différentes cultures aux champignons filamenteux de l'oïdium (6). Le rôle des protéines MLO uniques aux plantes (7) et possédant 7 domaines transmembranaires lors de l'interaction avec les oomycètes filamenteux reste cependant largement inexploré malgré des stratégies d'infection similaires.

 

Objectif de Recherche:   

Ce projet vise d'abord à caractériser la réponse des mutants mlo dans les plantes modèles trachéophytes Arabidopsis et bryophytes Marchantia à l'infection par des oomycètes parasites du genre Phytophthora. Des expériences préliminaires avec des mutants T-DNA insertionnels et CRISPR/Cas9 knock-out pour certains des 15 gènes AtMLO d'Arabidopsis et les 4 gènes MpMLO de Marchantia indiquent que les MLO modulent effectivement le résultat de l'interaction plante-Phytophthora.

Deuxièmement, les séquences codantes des MLOs de Marchantia seront clonées et utilisées pour (i) la localisation subcellulaire avant et pendant l'infection par l'oomycète, car on sait que les MLO sont recrutés au site de pénétration des champignons (8), (ii) les tests d'interaction avec MpMRI et AtMRI (5), (iii) ainsi que les activités des canaux calciques et (iv) la complémentation des mutants (intra/trans-espèce). Enfin, l'analyse des séquences et des structures des protéines nous permettra de réaliser des mutations ciblées sur des résidus clés responsables de la régulation des résultats entre plantes et Phytophthora. Ce projet devrait révéler comment la fonction des MLOs a évolué au cours de l'évolution des plantes terrestres et si les protéines MLOs des plantes à divergence précoce pourraient constituer des ressources inexploitées pour l'ingénierie de la résistance aux maladies des oomycètes dévastateurs (9). Le candidat bénéficiera de pipelines semi-automatisés nouvellement établis pour quantifier les symptômes sur les plantes Arabidopsis et Marchantia, d'outils de pointe pour la manipulation génétique des espèces modèles de plantes et de Phytophthora, ainsi que de l'expertise en biochimie de l'équipe Interaction Plantes-Oomycètes de l'Institut Agrobiotech Sophia (IPO).

 

Références:

¹Franck CM, Westermann J, and Boisson-Dernier A (2018). Plant Malectin-Like Receptor Kinases: From Cell Wall Integrity to Immunity and Beyond. Annu. Rev. Plant Biol. 69:301-28. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042817-040557

²Westermann J, Streubel S, Franck CM, Lentz R, Dolan L, and Boisson-Dernier A (2019). An Evolutionarily Conserved Receptor-like Kinases Signaling Module Controls Cell Wall Integrity During Tip-Growth. Curr Biol. 22:3899-3908.e3 https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.09.069

³Jobe T, Gaspar Litholdo Jnr C, Stolze SC, Stephan L, Westermann J, Harzen A, Hülskamp M, Nakagami H, Boisson-Dernier A. (2024). An Omics approach on Marchantia polymorpha single FERONIA and MARIS homologs confirms links between cell wall integrity and abscisic acid. bioRxivhttps://doi.org/10.1101/2024.11.26.625412

⁴Gao Q, Wang C, Xi Y. et al. (2022). A receptor–channel trio conducts Ca²⁺ signaling for pollen tube reception. Nature 607, 534–539. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04923-7

⁵Gao Q, Wang C, Xi Y. et al. (2023). RALF signaling pathway activates MLO calcium channels to maintain pollen tube integrity. Cell Res 33, 71–79 https://doi.org/10.1038/s41422-022-00754-3

⁶Jacott CN, Ridout CJ, Murray JD (2021). Unmasking Mildew Resistance Locus O. Trends Plant Sci. 26:1006-1013. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.05.009

⁷Kusch S, Pech L, Panstruga R. (2016). Comprehensive Phylogenetic Analysis Sheds Light on the Diversity and Origin of the MLO Family of Integral Membrane Proteins. Genome Biol Evo https://doi.org/10.1093/gbe/evw036

⁸Qin L, Zhou Z, Li Q et al. (2020). Specific Recruitment of Phosphoinositide Species to the Plant-Pathogen Interfacial Membrane Underlies Arabidopsis Susceptibility to Fungal Infection. Plant Cell 32, 1665–1688. https://doi.org/10.1105/tpc.19.00970

⁹Koseoglou E, van der Wolf JM, Visser RGF, Bai Y (2022) Susceptibility reversed: modified plant susceptibility genes for resistance to bacteria. Trends Plant Sci. 27:69-79. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.07.018 

Formations et compétences recherchées

Connaissances souhaitées : Intérêt marqué pour la biologie végétale, connaissances générales en biologie du développement, cellulaire et moléculaire.

Expériences appréciées : Phénotypage d'organismes vivants au niveau cellulaire, biologie moléculaire et biochimie (PCR, clonage), culture in vitro, microscopie confocale et analyse d'images. La connaissance des interactions moléculaires plantes-microbes est un plus.

Compétences souhaitées : Candidat motivé, fortement impliqué dans son projet de recherche et capable de résoudre des problèmes scientifiques, de discuter de manière critique des résultats expérimentaux et d'interagir avec des scientifiques de différents horizons. Les langues de travail du laboratoire et de l'institut sont le français et l'anglais. D'excellentes aptitudes à la rédaction et à la communication sont requises.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

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