Maladies modélisées
Plusieurs outils informatiques et programmes de recherche ont été développés afin de mieux prévenir, détecter et contrôler les maladies émergentes chez les plantes et les animaux. Le premier système opérationnel de détection chez l'animal, « Emergences », a été créé il y a 10 ans. Le portail Web e-phytia, permet quant à lui d’accéder à des outils et des connaissances portant sur les maladies des plantes.
 
Par Maya press pour Inra Mis à jour le 22/02/2013Publié le 25/01/2013Mots-clés : DIAGNOSTIC PHYTOSANITAIRE - INFORMATIQUE - MALADIE - MATHEMATIQUE - MODELISATION Le nombre de maladies et d’insectes qui affectent les plantes et les animaux s’accroît sous l’effet du réchauffement climatique et de la globalisation des échanges. Mais, les chercheurs ont besoin de savoir précisément où et quand ces maladies se développent pour prévoir leur diffusion, et mieux combattre les bioagresseurs (champignons, bactéries, virus, insectes…) responsables des épidémies et des épizooties. Parmi eux, certains sont  émergents. Les détecter au plus vite est essentiel en termes de santé animale et végétale. C'est également un enjeu clé sur le plan économique.

Tests et détection
C’est dans ce but qu’a été créé, à partir de 2003, le premier système opérationnel, nommé « émergences », de détection des maladies potentiellement émergentes. Le projet informatique, qui existe aussi sous forme d’applications en téléphonie mobile, a d’abord été testé chez les bovins via un réseau de 30 vétérinaires. Aujourd’hui, l’application d’émergences à une échelle nationale existe en Belgique sous le nom de Emergences2. Cette version permet aux vétérinaires du pays de catégoriser en temps réel les maladies atypiques, considérées comme correspondant à une « même maladie potentiellement émergente ». Cette évolution technologique ouvre la porte à des systèmes aptes à détecter pratiquement sans délai, toute nouvelle maladie sévissant chez les animaux de rente, les animaux de compagnie et les animaux sauvages.
Pour les organismes, les chercheurs du réseau de systématique R-Syst, ont mis au point une base de données alimentée par un réseau de partage d’expériences de scientifiques aux spécialités variées (taxonomie, génétique des populations…).« Cela nous permet de stocker et d’agréger des connaissances. C’est donc un moyen de mieux connaître le vivant, de l’identifier, et avec cette connaissance de mettre au point des outils de diagnostic, commente Valérie Laval, chercheure à l’Inra de Versailles. Et ces données permettent aussi d’étudier la diversité, de voir par exemple si elle évolue ou non dans le temps ».

Identification et suivi
Le portail Web e-phytia, disponible depuis 2011, permet quant à lui d’accéder à des outils et des connaissances portant sur les maladies des plantes. Des applications pour Smartphones et tablettes ont également été développées sous le nom de Di@gnoplant. Ces outils d’aide à l’identification des maladies par l’image facilitent le diagnostic, et fournissent des conseils sur les moyens de protection. Dès la fin de l’année, une application complémentaire sera disponible sous le nom de Vigipl@nt. « Elle permettra, grâce à un réseau d’observateurs de pouvoir déclarer - par un questionnaire et des photos - des maladies détectées dans une ou plusieurs cultures, raconte Dominique Blancard, ingénieur de recherche à l’Inra de Bordeaux. Les données collectées par Vigipl@nt, outil adapté à la science participative nous permettra, par exemple, d’éditer des cartes de la distribution spatiale et temporelle d’une maladie donnée ou d’un groupe de maladies, et en retour d’informer un utilisateur lambda qui cherche à savoir si telle maladie a été déclarée proche de chez lui, quand… ».

DOCUMENT          INRA            LIEN

 Un réseau de protéines contrôle la division des cellules végétales
L’orientation des divisions cellulaires joue un rôle essentiel dans l’organisation spatiale des tissus végétaux. Pour la première fois, des chercheurs de l’INRA Versailles-Grignon ont mis en évidence un complexe multi-protéique qui joue un  rôle central dans le contrôle de ce mécanisme. Ces résultats sont publiés en ligne le 14 mai 2013 dans la revue Nature Communications.
Mis à jour le 15/05/2013Publié le 15/05/2013Mots-clés : DIVISION CELLULAIRE - ARABIDOPSIS THALIANA L’organisation spatiale des divisions cellulaires est un élément majeur pour la construction d’une plante. C’est avec l’élongation cellulaire, le seul moteur de l’organisation tridimensionnelle des tissus végétaux, car les cellules de plantes, liées les unes aux autres par une paroi rigide formée de cellulose, sont incapables de toute motilité.

Des chercheurs de l’INRA Versailles-Grignon se sont intéressés aux mécanismes qui régissent la formation de l’anneau de préprophase, une structure cellulaire déterminante pour l’organisation spatiale des divisions chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, plus connue sous le nom d’Arabette des dames.

Un complexe très très performant
En combinant des approches de génétique et de protéomique, ils ont d’abord mis en évidence un complexe, appelé TTP, constitué de plusieurs familles de protéines :
* TON1, un régulateur central ;
* TRM, une vaste famille de 34 protéines connues pour se lier aux microtubules chez A. thaliana ;
* PP2A,  une phosphatase qui comporte une sous-unité régulatrice, dont la fonction est d'enlever un groupe phosphate d'une  molécule.

Ils ont ensuite montré que ce complexe intervient dans la formation de l’anneau de préprophase : TON1 contribuerait à l’assemblage ou à l’activation du complexe, PP2A serait responsable de l’activité enzymatique tandis que TRM interviendrait pour positionner le complexe dans la cellule, mettant alors en contact l'activité PP2A avec sa protéine cible. Cette dernière jouerait alors sur la dynamique et  le réarrangement spatial des microtubules qui constituent l’anneau de préprophase.

Enfin, les scientifiques ont révélé que les protéines du complexe TTP partagent des similitudes plus ou moins importantes avec des protéines animales du centrosome, une structure commune à de nombreux eucaryotes mais absente chez les plantes, à partir de laquelle les microtubules s’organisent.

Des microtubules à tout faire ou presque…

Chez les plantes supérieures, le cytosquelette est présent dans le cytoplasme et dans l’espace cellulaire sous-membranaire.  Il est le siège de réorganisations permanentes qui accompagnent, voire déterminent chacune des étapes de la vie des cellules. Il est constitué d’actine et de microtubules. Ces derniers sont les acteurs clé de l’élongation et de la division. Dans une cellule en croissance, les microtubules sont alignés en faisceau, ils interviennent dans la formation de la paroi cellulosique. Lors de l’entrée en division, les microtubules s’assemblent en un réseau transitoire très dense et hautement structuré, l’anneau de préprophase, qui encercle le noyau de la cellule. Structure caractéristique des plantes terrestres, il préfigure l’orientation du plan de division et contribue à définir la position de la future paroi qui séparera à terme les deux cellules filles.
 

Une première scientifique
Cette étude a permis d’identifier et de caractériser pour la première fois un réseau de protéines impliqué dans l’organisation des microtubules et dans le contrôle spatial de la division cellulaire chez les plantes supérieures via l’organisation des microtubules. Plus avant, elle suggère d’une part un lien fonctionnel et évolutif entre cytosquelette végétal et centrosome animal et d’autre part, la persistance de ce mécanisme à travers 500 millions d’années d’évolution des plantes terrestres, ouvrant ainsi la voie à des approches comparatives entre organismes.

DOCUMENT           INRA            LIEN

Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS, de l’Institut Curie et de l’Inserm, ont mis en évidence un mécanisme qui permet à la bactérie Legionella pneumophila (agent principal de la légionellose) de « reprogrammer » l’expression des gènes des cellules qu’elle infecte. Ce mécanisme, jamais observé auparavant, facilite la survie et la prolifération de Legionella pneumophila pendant l’infection. Ces travaux apportent de précieuses informations sur la régulation de l’expression des gènes, ainsi qu’un éclairage important sur les tactiques employées par les bactéries pour manipuler les cellules hôtes. Ces recherches sont publiées en ligne le 17 avril sur le site de Cell Host & Microbe.
Afin d’échapper aux défenses immunitaires et de proliférer sans encombre, les pathogènes intracellulaires ont recours à diverses stratégies. Certains sont capables de moduler l’expression des gènes d’une cellule hôte à leur avantage. Une des façons d’y parvenir est d’initier des modifications d’ordre épigénétique (c'est-à-dire de modifier non pas directement les gènes, mais leur environnement). C’est le cas de la bactérie Legionella pneumohila, agent de la légionellose, une maladie qui entraîne une infection pulmonaire aigüe et qui est potentiellement mortelle en l’absence de traitement.
Les équipes de Carmen Buchrieser, chef de l’unité mixte Biologie des bactéries intracellulaires, Institut Pasteur/CNRS, à l’Institut Pasteur, et de Raphaël Margueron, du Laboratoire Génétique et biologie du développement (CNRS/Institut Curie/inserm/Université Pierre et Marie Curie), à l’Institut Curie, viennent de mettre à jour un mécanisme épigénétique inédit qui permet à Legionella pneumophila de modifier l’expression des gènes des cellules hôtes afin de faciliter son propre développement. Au total, les scientifiques suggèrent un changement du niveau d’expression dans 4870 gènes de l’hôte. Certains de ces gènes, comme ceux codant pour l’interleukine 6 ou le récepteur TLR5, sont directement impliqués dans l’immunité innée.
Le mécanisme déployé par Legionella pneumophila est le suivant : la bactérie secrète une enzyme appelée RomA dont l’action entraine une modification de la structure et de la conformation de l’ADN de la cellule hôte, ce qui restreint l’accès à de nombreux gènes. En conséquence, l’expression de ces gènes est nettement diminuée.
L’ensemble de ces travaux permet d’en savoir plus sur la régulation de l’expression des gènes eukaryotes (cellules possédant un noyau), et donc sur le fonctionnement des cellules en général.

DOCUMENT              CNRS              LIEN

Paris, 17 avril 2013

Le séquençage du génome du coelacanthe africain éclaire l'évolution des tétrapodes et des vertébrés
Le génome du cœlacanthe africain, un poisson à nageoires charnues phylogénétiquement proche des mammifères terrestres et considéré comme un véritable « fossile vivant » vient d'être séquencé par une équipe internationale. Côté français c'est l'équipe Génomique évolutive des Poissons de l'Institut de génomique fonctionnelle de Lyon (ENS de Lyon/CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) qui a participé à ces résultats publiés le 18/04/2013 dans la revue Nature. Le cœlacanthe africain qui a peu évolué au niveau morphologique lors des 300 derniers millions d'années pourrait ressembler à un des derniers ancêtres aquatiques du groupe des tétrapodes (les vertébrés avec deux paires de membres et à respiration pulmonaire, incluant les amphibiens, les oiseaux, les reptiles et les mammifères dont l'homme). La séquence de son génome va apporter des informations nouvelles sur l'évolution des tétrapodes et la transition évolutive entre milieu aquatique et colonisation du milieu terrestre par les vertébrés. L'équipe française a aussi découvert que le génome du cœlacanthe contenait environ 25% d'éléments transposables (des séquences d'ADN mobiles et répétées pouvant induire des mutations et considérées comme des moteurs puissants de l'évolution et de la biodiversité).
L'étude du génome du coelacanthe - ce fossile vivant - est capitale pour comprendre la transition évolutive associée à la colonisation du milieu terrestre par les vertébrés.
Le cœlacanthe est un poisson à nageoires charnues phylogénétiquement proche des mammifères terrestres, qui aurait peu évolué au niveau morphologique lors des 300 derniers millions d'années. On le pensait éteint il y a environ 70 millions d'années jusqu'à la découverte d'un spécimen de cœlacanthe vivant en 1938. De nos jours, deux espèces de ce « fossile vivant » ont été décrites, le cœlacanthe Africain Latimeria chalumnae et le coelacanth Indonésien Latimeria menadoensis.

Les gènes du coelacanthe évoluent lentement, ce qui pourrait expliquer le peu de changements morphologiques observés lors de l'évolution.
L'étude révèle que les dipneustes, des poissons à poumons, sont plus proches des tétrapodes que les cœlacanthes. La recherche de modifications génétiques associées à la colonisation du milieu terrestre par les tétrapodes met en évidence des changements dans des gènes impliqués dans l'immunité, l'excrétion d'azote et le développement des nageoires/membres, de la queue, de l'oreille, du cerveau et de l'odorat. Le peu de changements morphologiques observés pendant l'évolution du cœlacanthe suggère que le génome du cœlacanthe évolue lentement. En accord avec cette hypothèse, les analyses évolutives à l'échelle du génome indiquent que les gènes de cœlacanthe évoluent moins vite que les gènes de tétrapodes.

De manière plus surprenante, l'équipe Génomique évolutive des Poissons, dirigée par Jean-Nicolas Volff à l'Institut de génomique fonctionnelle de Lyon (IGFL), seule équipe française à avoir participé à cette étude internationale, a découvert que le génome du cœlacanthe contient environ 25% d'éléments transposables. Les transposons sont des séquences d'ADN mobiles et répétées qui peuvent induire des mutations et sont considérées comme des moteurs puissants de l'évolution et de la biodiversité. Les analyses démontrent que le cœlacanthe contient en fait plus de familles différentes d'éléments transposables que les oiseaux et les mammifères, certaines de ces familles ayant été actives pendant l'évolution du cœlacanthe et ayant façonné de manière significative son génome. Ainsi, ce dernier ne peut être considéré comme inerte au niveau évolutif malgré l'apparente absence de changements morphologiques majeurs pendant l'évolution. Cette observation questionne donc l'impact des éléments transposables sur l'évolution morphologique du coelacanthe. Le séquençage du génome de la seconde espèce connue de cœlacanthe, le coelacanthe Indonésien, devrait permettre d'affiner la compréhension de l'évolution des gènes et des éléments transposables dans le génome de ce fossile vivant.

DOCUMENT            CNRS             LIEN