Protéine bactérienne

Certaines maladies végétales font bien plus qu'affaiblir les feuilles ou ralentir la croissance. Les phytoplasmes peuvent perturber le développement de manière si spectaculaire que les fleurs perdent leur identité normale et se mettent à former des structures ressemblant à des feuilles.

De nouvelles recherches publiées dans le Journal of Biological Chemistry expliquent comment une protéine de phytoplasme parvient à cette transformation.

Grâce à des techniques structurales basées sur le synchrotron, les scientifiques ont démontré que la protéine bactérienne PHYLOY peut imiter les caractéristiques des propres régulateurs de développement de la plante et perturber les instructions moléculaires qui construisent normalement une fleur.

Comment une fleur perd son identité

Les phytoplasmes sont des bactéries transmises entre les plantes par des insectes. Leurs effets peuvent aller du nanisme à des changements majeurs dans le développement végétal. Dans les cas graves, les organes floraux, y compris les sépales, les pétales, les étamines et les carpelles, peuvent tous être convertis en structures ressemblant à des feuilles. Des cultures comme le tournesol, le sésame et la vigne peuvent être touchées.

Les conséquences agricoles peuvent être sérieuses. Les maladies à phytoplasmes ont déjà causé des pertes de récoltes substantielles dans différentes régions du monde. Les épidémies de jaunisse létale du cocotier en Afrique, par exemple, ont été associées à des pertes allant jusqu'à 40 % en Tanzanie et 20 % au Ghana.

Les chercheurs craignent également que le problème ne se généralise, car les insectes vecteurs étendent leur aire de répartition vers des régions plus septentrionales sous l'effet du changement climatique.

La protéine responsable du changement

L'équipe s'est concentrée sur une protéine de phytoplasme appelée PHYLOY, une protéine de type phyllogène issue de *Candidatus Phytoplasma asteris*, souche de la jaunisse de l'oignon.

PHYLOY cible un groupe de protéines végétales connues sous le nom de facteurs de transcription MADS-box, ou MTF. Ces protéines sont essentielles au développement normal des fleurs. Elles fonctionnent ensemble par groupes de quatre, se fixent à l'ADN et activent les gènes qui déterminent quels organes floraux doivent se former.

Lorsque ce système fonctionne normalement, la plante reçoit des instructions de développement claires. PHYLOY interfère avec ces instructions en se liant aux facteurs de transcription et en les empêchant de s'assembler et de fonctionner correctement.

L'imagerie synchrotron révèle le mécanisme

Pour comprendre comment cette interaction se produit, les chercheurs ont utilisé la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) au Synchrotron européen de Grenoble, en France. Les expériences, menées sur la ligne de lumière BM29, ont examiné l'interaction de PHYLOY avec trois importants facteurs de transcription MADS-box.

Les résultats ont montré que PHYLOY pouvait interagir avec une gamme de combinaisons de facteurs de transcription bien plus large que ce que les scientifiques pensaient auparavant.

Mark Tully, scientifique impliqué dans l'étude, a expliqué que les données révélaient une flexibilité considérable de la protéine. Selon l'équipe de recherche, cette flexibilité pourrait aider PHYLOY à s'adapter et à interagir avec plusieurs protéines hôtes plutôt que de dépendre d'une seule cible moléculaire.

Une forme de mimétisme moléculaire

L'étape suivante a consisté à modifier des parties individuelles des protéines par mutagenèse dirigée.

En changeant des caractéristiques moléculaires spécifiques, les chercheurs ont pu bloquer ou permettre les interactions entre PHYLOY et les facteurs de transcription végétaux. Cela a démontré que la protéine bactérienne reconnaît des caractéristiques structurelles partagées par différents MTF.

En effet, PHYLOY se comporte comme un imposteur moléculaire. Elle imite suffisamment bien certains aspects des propres protéines régulatrices de la plante hôte pour interférer avec le système contrôlant le développement floral.

Une fois que les facteurs de transcription normaux ne peuvent plus travailler ensemble correctement, le programme génétique responsable de la production des pétales, des étamines et d'autres structures florales est perturbé. Les organes se développent alors avec des caractéristiques foliaires.

Pourquoi cette découverte est importante

Chloe Zubieta, directrice de l'étude, a expliqué que comprendre comment les phytoplasmes détournent la machinerie de développement d'une plante pourrait éventuellement aider les chercheurs à concevoir des moyens de réduire leur impact sur l'agriculture.

Les travaux se concentrent encore sur les mécanismes moléculaires fondamentaux plutôt que sur un traitement immédiat pour les cultures infectées. L'objectif suivant est d'obtenir une structure cristalline haute résolution du complexe formé entre PHYLOY et les protéines MADS-box.

Max Nanao, autre scientifique du projet, a indiqué que l'équipe espère combiner ces informations structurales avec un criblage virtuel à haut débit pour rechercher des composés capables de bloquer l'interaction.

Ces découvertes font donc plus qu'expliquer un symptôme végétal inhabituel. Elles révèlent exactement comment un agent pathogène peut exploiter l'architecture des propres protéines d'un hôte pour réécrire son développement. Cette perspicacité moléculaire pourrait devenir le point de départ de nouvelles stratégies pour protéger les cultures vulnérables alors que les maladies à phytoplasmes se propagent dans de nouvelles régions.