Études protéomiques de l'interaction entre Streptomyces scabies et les tubercules de pomme de terre ou la subérine

Abstract

La gale commune de la pomme de terre, une maladie esthétique qui se caractérise par la présence de lésions liégeuses au niveau du périderme, est causée par Streptomyces scabies. Le pouvoir pathogène de S. scabies est lié à la production d’une toxine, la thaxtomine A. Cette production de thaxtomine A est induite par la subérine et le cellobiose. La subérine est un biopolymère complexe constituée d’un domaine polyaromatique et d’un domaine polyaliphatique retrouvé dans le périderme de la pomme de terre. Il est connu que la subérine induit la production de glycosyl hydrolases et d’estérases ainsi que divers changements physiologiques et morphologiques chez S. scabies. L’objectif de cette thèse est de caractériser le protéome de S. scabies durant ses interactions avec de la subérine de pomme de terre ou avec des tubercules de pomme de terre. Afin de déterminer si la présence de subérine est profitable à S. scabies dans une communauté bactérienne, une étude du sécrétome d’une communauté bactérienne du sol cultivée pendant 60 jours dans un milieu ayant comme seule source de carbone de la subérine a été effectuée. Cette étude nous a permis de confirmer la nature récalcitrante de ce substrat pour la communauté bactérienne. Cette étude a aussi permis détecter la présence d’une xylanase produite par S. scabies ainsi que deux lipases appartenant à Myxococcus xanthus et Rhodanobacter thiooxydans suggérant que ces bactéries peuvent croître en présence de subérine. Dans une seconde partie, une étude du sécrétome de S. scabies, M. xanthus et R. thiooxydans en présence de subérine ou dans un milieu de culture riche a été effectuée afin d’évaluer si la présence de bactéries affectait la croissance et le sécrétome de S. scabies. Cette étude nous a permis de confirmer que S. scabies est très bien adapté à la subérine et qu’il résiste mieux à la prédation par M. xanthus en présence du substrat récalcitrant qu’en milieu riche, et ce à l’opposé de R. thiooxydans. Dans une troisième partie, une étude du protéome intracellulaire de S. scabies souche 87-22 en présence et absence de subérine a été effectuée afin d’identifier les protéines de régulation qui sont produites par S. scabies en présence de subérine. Parmi les protéines produites figurait C9Z6I6, une protéine liant la gamma-butyrolactone. Une mutation du gène SCAB_12091 a été effectuée ainsi qu’une comparaison des protéomes entre ce mutant et la souche sauvage. Cette étude a permis de mettre en lumière le rôle de C9Z6I6 dans l’expression de différentes enzymes du métabolisme central tel que les enzymes impliquées dans la glycolyse, le métabolisme des lipides et la synthèse du NAD. La quatrième et dernière partie avait pour but de faire parallèle entre les protéines produites par S. scabies en présence de subérine et en présence de tubercules. Pour ce faire, une étude du protéome intracellulaire de S. scabies en présence ou absence de microtubercules de pomme de terre produits in vitro a été effectuée. Cette étude a démontré que durant l’interaction entre S. scabies et les microtubercules, les mécanismes liés à l’acquisition du fer étaient induits chez la bactérie. Une compétition pour cet élément semble donc se faire entre la bactérie et la plante. Plusieurs protéines liées au stress oxydatif sont surproduites en présence de la plante ce qui suggère que la plante se défend de la colonisation de l’agent pathogène par la production de ROS. Des métabolites secondaires connus pour influencer le pouvoir pathogène, mais aussi d’autres de fonction inconnue apparaissent aussi jouer un rôle dans les interactions S. scabies-tubercules. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que S. scabies est très bien adapté à la vie en présence de subérine. S. scabies fait partie des rares bactéries de la communauté bactérienne du sol à survivre lors d’une incubation prolongée en présence de subérine. Cet agent pathogène résiste mieux à la prédation dans un milieu contenant la subérine qu’en milieu riche au contraire d’une autre bactérie du sol. Cette adaptation de S. scabies est attribuable à des mécanismes divers dont la production de la protéine C9Z6I6, une protéine liant la gamma-butyrolactone. Parmi les protéines produites en présence de subérine, certaines le sont aussi en présence de tubercules tels que les protéines liées au stress oxydatif ainsi que des protéines impliquées dans la biosynthèse de métabolites secondaires suggérant que les mécanismes d’adaptation à la subérine ont une importance durant la pathogenèse. Cette thèse a permis d’élucider plusieurs mécanismes d’adaptation bactérienne à la subérine, mécanismes qui semblent avoir une importance dans les interactions entre S. scabies et les autres bactéries du sol, mais aussi dans la vie saprophytique et parasitique de cet agent phytopathogène.