Le dernier rempart - Les cellules souches végétales luttent contre les virus
Les virus constituent une menace pour tous les organismes, y compris les plantes. Un petit groupe de cellules souches végétales parvient toutefois à se défendre contre les infections. Marco Incarbone, actuellement au MPIMP Golm, Gabriele Bradamante et leurs coauteurs de l'Institut Gregor Mendel de biologie moléculaire des plantes (GMI) ont découvert que l'acide salicylique et l'interférence ARN médiatisent cette immunité antivirale des cellules souches végétales. Ces résultats ont été publiés dans la revue PNAS le 12 octobre.
Image microscopique du virus de la mosaïque du navet (jaune) infectant l'extrémité d'une pousse d'Arabidopsis. À gauche : le virus se propage dans toute la pousse mais est exclu de la petite population de cellules souches. À droite : En l'absence de RDR1, le virus infecte également les cellules souches.
© Gabriele Bradamante/GMI
Les virus des plantes menacent la santé de leurs hôtes, peuvent se propager rapidement et à l'échelle mondiale et compromettent la productivité agricole. Lorsque les virus réussissent à infecter les plantes, l'infection se propage souvent à l'ensemble de l'organisme. Enfin, pas tout à fait : Un petit groupe de cellules indomptables résiste encore, les cellules souches de l'extrémité de la pousse. Ce petit groupe de cellules génère tous les tissus végétaux au-dessus du sol, y compris la prochaine génération de plantes, et pour des raisons encore mal comprises, les virus sont incapables de proliférer dans ces cellules. Marco Incarbone, précédemment chercheur postdoctoral dans le groupe d'Ortrun Mittelsten Scheid à l'Institut Gregor Mendel de l'Académie autrichienne des sciences (GMI) et maintenant chef de groupe à l'Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes en Allemagne, a cherché à découvrir les bases moléculaires de la façon dont les cellules souches du méristème apical des pousses luttent contre les virus, en collaboration avec Gabriele Bradamante, étudiante en doctorat, et d'autres membres du groupe GMI.
Pour comprendre les fortes défenses antivirales de ce groupe spécial de cellules, Incarbone, Bradamante et leurs collègues ont d'abord mis en place une plate-forme de criblage. "Nous avons développé des techniques de microscopie à haut débit qui nous ont permis d'étudier de nombreux méristèmes d'Arabidopsis à plusieurs moments après l'infection virale, afin de donner une dimension temporelle à notre exploration", explique Incarbone. En utilisant cette approche dynamique et semi-quantitative, les chercheurs ont observé que le virus de la mosaïque du navet - leur virus modèle de choix - se propage dans leur plante modèle Arabidopsis thaliana, arrive aux cellules souches à l'intérieur de la pointe de la pousse, et pénètre même dans ces cellules, mais en est ensuite rapidement exclu. "Étonnamment, ces cellules parviennent très bien à chasser le virus.
Des travaux antérieurs sur un proche parent du tabac avaient fourni des indices selon lesquels l'interférence ARN - une voie qui inhibe la prolifération des virus chez les plantes et de nombreux animaux - joue un rôle dans l'exclusion des virus chez les plantes. Dans leur recherche des bases moléculaires de la défense, les chercheurs ont donc passé au crible des plantes mutantes d'Arabidopsis auxquelles manquent certains composants de la voie d'interférence de l'ARN. Ils ont également étudié des plantes déficientes en acide salicylique, une hormone de défense végétale essentielle.
Grâce à une série d'expériences ciblées, les chercheurs ont pu constater que la production d'acide salicylique est activée lors d'une infection virale. "La plante reconnaît le virus et déclenche l'acide salicylique comme une sonnette d'alarme. L'acide salicylique active à son tour un facteur clé de l'amplification de l'interférence ARN, appelé RDR1. RDR1 accélère la production d'ARN double brin à partir de l'ARN viral, ce qui donne aux plantes davantage de séquences spécifiques au virus pour diriger le mécanisme de défense contre le virus envahissant.
Dans la lutte contre le virus de la mosaïque du navet, l'acide salicylique et le RDR1 sont tous deux nécessaires pour expulser le virus des cellules souches - cependant, le RDR1 n'est pas produit dans les cellules souches elles-mêmes, mais dans le tissu situé sous les cellules souches et dans le système vasculaire, ajoute Incarbone. "C'est là qu'il génère l'information basée sur l'ARN et très probablement mobile qui immunise les cellules souches contre le virus entrant. Si nous savons que l'infection déclenche une augmentation globale de l'acide salicylique, nous ne savons pas encore où dans la plante et à quel moment de l'infection cela se produit. Nous essayons actuellement de résoudre cette énigme". Mais chaque virus est différent. Dans la lutte contre d'autres virus, l'acide salicylique et RDR1 sont activés, mais pas nécessairement nécessaires. "Sur la base de nos expériences avec d'autres virus, nous pouvons cependant conclure que l'interférence ARN est toujours nécessaire pour défendre les cellules souches contre l'infection."
Les cellules souches restent néanmoins un mystère : les virus des plantes échappent fréquemment à l'interférence ARN et la suppriment dans d'autres tissus végétaux. "Pourquoi les virus peuvent-ils supprimer l'interférence ARN dans la majeure partie de la plante, mais pas dans ces cellules spéciales ? Cela reste la grande question. Dans le cadre d'un travail de suivi, Incarbone va maintenant étudier comment les virus sont empêchés de passer dans les graines et la descendance d'une plante infectée, qui se développent à partir des cellules souches protégées. "Nos résultats apportent des connaissances importantes sur le fonctionnement des défenses antivirales des cellules souches et fournissent un cadre moléculaire solide sur lequel on peut s'appuyer.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Marco Incarbone, Gabriele Bradamante, Florian Pruckner, Tobias Wegscheider, Wilfried Rozhon, Vu Nguyen, Ruben Gutzat, Zsuzsanna Mérai, Thomas Lendl, Stuart MacFarlane, Michael Nodine, Ortrun Mittelsten Scheid; "Salicylic acid and RNA interference mediate antiviral immunity of plant stem cells"; Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 120, 2023-10-12
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