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Sclerotinia sclerotiorum est un champignon pathogène des plantes dévastateur reconnu pour sa capacité à infecter une grande variété d'espèces végétales en déclenchant rapidement la mort des cellules végétales. Il est responsable des maladies de « pourriture blanche » et « sclerotiniose » qui touchent régulièrement les cultures de colza, tournesol et tomate notamment, et infecte également des plantes sauvages comme l’Arabette des dames (Arabidopsis thaliana).

Identifier les gènes de la résistance quantitative aux maladies

La résistance des plantes aux maladies repose sur des composants moléculaires différents en fonction de la stratégie d'infection des agents pathogènes. Au sein d’une même espèce de plantes, certaines variétés sont capables de ralentir la progression de Sclerotinia lors d’une infection. Ce type de défense immunitaire est appelé résistance quantitative aux maladies. Des scientifiques du LIPM cherchent à comprendre pourquoi la résistance quantitative est plus efficace chez certaines variétés de plantes. Pour cela, ils ont comparé la séquence du génome et la résistance aux maladies chez une centaine de variétés d’Arabette collectées à travers l’Europe. La méthode utilisée est une cartographie par association à l’échelle du génome. Cette analyse a révélé qu’un gène, appelé POQR, existe sous deux formes dans la nature, dont l’une est systématiquement présente dans les variétés plus résistantes. En inactivant ce gène par mutagenèse, les plantes deviennent sensibles, indiquant qu’il s’agit d’un facteur de résistance à la sclerotiniose.

L’évolution bégaye : convergence chez l’Arabette et la tomate

L’équipe du LIPM a été surprise de constater que deux formes du gène POQR existent naturellement chez de nombreuses espèces végétales. Chez la tomate (famille des Solanacées) par exemple, l’une des copies du gène POQR présente plusieurs caractéristiques retrouvées chez la forme « résistante » du gène POQR de l’Arabette (famille des Brassicacées). Les chercheurs ont utilisé une méthode d’extinction de gène par virus pour montrer que l’une des formes de POQR de la tomate est bien un facteur de résistance.  L’ancêtre commun à l’Arabette et la tomate, qui existait il y a environ 120 million d’années, portait vraisemblablement une seule copie de POQR. Ce gène a été dupliqué et modifié de façon similaire en parallèle chez les Brassicacées et les Solanacées pour devenir un facteur de résistance quantitative dans plusieurs espèces de plantes modernes.

Ces résultats élargissent la diversité des fonctions moléculaires impliquées dans la résistance quantitative aux maladies et suggèrent que l'évolution de cette résistance est en partie répétable parmi les branches de la lignée verte.