Découverte et caractérisation des petites protéines sécrétées chez les rouilles foliaires du peuplier (melampsora spp.)

Les rouilles des feuilles du peuplier appartenant au genre Melampsora sont considérées comme la maladie la plus importante du peuplier au niveau mondial. Lors de l’infection, les espèces appartenant au genre Melampsora sécrètent une panoplie de protéines effectrices afin de reprogrammer leur hôte dans un état de susceptibilité. Par contre, la reconnaissance par le système immunitaire végétal de certaines protéines effectrices, dites protéines d’avirulence, induit la réponse d’hypersensibilité, une forme de mort cellulaire programmée. Selon les modèles courants de coévolution entre un agent pathogène et son hôte, certains de ces effecteurs, en particulier ceux arborant une fonction d’avirulence, devraient présenter des signatures moléculaires témoignant d’une évolution accélérée. Dans cette thèse, les caractéristiques décrites ci-dessus ont été utilisées afin d’identifier des protéines impliquées au niveau de la pathogénicité des rouilles des feuilles du peuplier, visant comme objectif spécifique l’identification d’effecteurs potentiels. La première partie de cette thèse rapporte le développement d’une approche à multiple facettes afin de tirer profit des banques d’EST déjà disponibles, qui inclut la prédiction de protéines sécrétées à l’aide d’outils informatiques, la génomique comparative à des niveaux tant intra- qu’inter-spécifiques, ainsi que des tests de sélection positive. Il s’est avéré que les protéines sécrétées semblent soumises de façon plus importante à une évolution accélérée, et que la plupart de ces protéines sous pression de sélection positive possède un contenu riche en résidus Cys et sans similarité de séquence dans les banques de données internationales. La seconde partie de cette thèse présente les résultats d’un effort concerté visant la caractérisation du sécrétome entier de M. larici-populina en utilisant une annotation experte, la recherche de gènes sous pression de sélection positive, et différentes approches d’analyse des transcrits. Une portion élevée du sécrétome s’est avérée sous pression de sélection positive, et les caractéristiques énumérées ci-haut ont été observées de nouveau (protéines riches en Cys sans similarité de séquence). Parmi ces protéines, la majorité de celles possédant des évidences d’expression se sont avérées être exprimées spécifiquement in planta, avec une concentration dans la portion C-terminale des sites sous pression de sélection positive. L’immunolocalisation de certains candidats a permis de détecter la présence de ces protéines au niveau de l’haustorium, une première étape vers la caractérisation fonctionnelle de ces candidats.Poplar leaf rusts belonging to the genus Melampsora are considered as the world’s most important disease of poplars. During infection, Melampsora species secrete a diverse set of effector proteins that aim to reprogram the host into a susceptible state. However, recognition of particular effector proteins by the plant immune system, so-called avirulence proteins, leads to induction of the hypersensitve response, a form of programmed cell death. Based on prevalent models of plant–pathogen coevolution, some of these effectors, notably those with avirulence functions, are predicted to exhibit molecular signatures of accelerated evolution. In this thesis, features described above were used to identify the pathogenicity determinants of poplar leaf rusts with the specific aim of identifying candidate effector proteins. The first part of this thesis includes the development of a multifaceted approach to take advantage of available EST libraries, and included computational prediction of secreted proteins, intra- and interspecific comparative genomics, and testing for the presence of positive selection. Accelerated evolution was found to act more importantly on secreted proteins, and most of those proteins under positive selection were shown to harbour a high number of Cys residues and to share no homology in international databases. The second part of this thesis presents the results of a collaborative effort to characterize the entire secretome of M. larici-populina using expert annotation, screening for positive selection, and transcript profiling approaches. A significant part of the secretome was found to be under positive selection, and commonalities described before were observed again (Cys-rich proteins with no homology in international databases). Most of those with transcript evidence were found to be specifically expressed in planta, and positively selected sites were concentrated in the C-terminal region, consistent with an effector function. As a first step toward a functional characterization, immunolocalization of selected candidates has revealed specific labeling of some proteins in the haustoria periphery