Septoriose du blé : clonage et caractérisation du premier gène de résistance à Zymoseptoria tritici

Lésions de septoriose (Zymoseptoria tritici) sur feuille de blé tendre obtenue p

Lésions de septoriose (Zymoseptoria tritici) sur feuille de blé tendre obtenue par inoculation artificielle en conditions contrôlées.. © Inra, SUFFERT Frédéric

L’utilisation de variétés de blés améliorées pour leur résistance au champignon Zymoseptoria tritici responsable de la septoriose contribue largement à la lutte contre cette maladie. Pour la première fois, des chercheurs de l’Inra ont identifié et caractérisé chez blé un gène de résistance à cette maladie. Ces travaux, publiés le 12 février 2018, dans la revue Nature Genetics, ouvrent de nouvelles perspectives de lutte durable contre la septoriose.

Due au champignon pathogène Zymoseptoria tritici, la septoriose du blé est une des maladies foliaires les plus préjudiciables à cette culture, entrainant des pertes de rendement conséquentes.
Si la lutte contre cette maladie repose essentiellement sur l’utilisation de fongicides de synthèse, elle s’oriente également vers l’utilisation de variétés de blé résistantes1, dans l’objectif de construire une agriculture plus durable. Plus ou moins rapidement, cependant, la capacité d’adaptation des populations pathogènes aboutit au contournement des résistances variétales, limitant ainsi l’efficacité de ces dernières.
La connaissance et la caractérisation des gènes impliqués dans la résistance aux agents pathogènes, et de leurs fonctions, est donc primordiale pour envisager des stratégies d’utilisation raisonnée des résistances.
A ce jour, 21 gènes majeurs de résistance à Z. tritici (Stb) ont été identifiés chez le blé sans qu’aucun n’ait été cloné et caractérisé. Parmi eux, le gène de résistance Stb6, bien connu de la communauté scientifique, est fréquent dans les variétés anciennes et modernes de blés. Bien que contourné, ce gène confère toujours une résistance au champ contre une partie de la population du champignon.

Stb6, premier gène de résistance identifié chez le blé...

Utilisant les techniques les plus performantes et les outils et ressources les plus récents de la génétique et génomique du blé, des chercheurs de l’Inra et leurs collègues du centre de recherche de Rothamsted (GB) ont, pour la première fois, identifié et isolé un gène de résistance du blé à Z. tritici, le gène Stb6. Localisé sur le bras court du chromosome 3A du blé, il code pour une protéine de 647 amino acids, un récepteur à activité kinase de la famille des kinases associées à la paroi cellulaire (WAK). Comme ses cons½urs WAK impliquées dans la défense contre les agents pathogènes, la protéine de résistance Stb6 possède un domaine extracellulaire qui contrôle les modifications au sein de la paroi cellulaire et un domaine intracellulaire à l’origine de l’induction de la cascade des voies de défense.

... et caractérisé fonctionnellement

Dans un deuxième temps, les scientifiques ont validé fonctionnellement ce gène. Son introduction chez une variété sensible de blé confère à celui-ci une résistance à la septoriose.

Le gène Stb6 est par ailleurs remarquablement conservé chez le blé tendre, Triticum aestivum. Seules huit formes alternatives (ou allèles) de ce gène ont été identifiées parmi les 98 accessions de blé - c’est-à-dire des blés ancestraux ou des variétés cultivées aujourd’hui et conservées en collection - analysées. Parmi ces huit allèles, on compte notamment un allèle majeur de résistance, présent dans la moitié des variétés de blés cultivées en France et en Grande-Bretagne et plusieurs allèles de sensibilité. L’un de ces allèles de sensibilité diffère de l’allèle de résistance par un seul nucléotide. Celui-ci, localisé dans le site actif de la partie kinase de la protéine de résistance, entraine une perte d’activité, ce qui est vraisemblablement à l’origine de la sensibilité des individus portant cet allèle.
La prévalence de l’allèle de résistance chez l’amidonnier, T. dicoccum, une des plus anciennes espèces de blé cultivée et à l’origine des blés tendres actuels, suggère que le gène Stb6 ait été introduit en agriculture dès la domestication du blé, ce qui expliquerait sa prévalence actuelle chez le blé.

Stb6 est le premier gène de résistance à Z. tritici à être identifié et validé fonctionnellement chez le blé. Cette avancée majeure vis-à-vis d’un pathosystème d’importance mondiale, permettra à terme de mieux comprendre les mécanismes moléculaires de l’interaction entre le champignon pathogène et sa plante hôte, d’autant que le gène d’avirulence AvrStb6, dont le produit est reconnu directement ou indirectement par Stb6, a été récemment identifié et validé fonctionnellement chez Z. tritici par une autre équipe de l’Inra, et d’améliorer les stratégies de déploiements des résistances du blé à la septoriose.

1 D’une manière générale, la résistance d’une plante à un agent pathogène donné et la capacité de ce dernier à provoquer une maladie chez cette plante, sont deux paramètres contrôlés par un gène de résistance de la plante et un gène d’avirulence de l’agent pathogène. La reconnaissance du produit de ce gène d’avirulence par la plante hôte dotée du gène de résistance correspondant induit une cascade de réactions de défense de la plante. Celles-ci limitent le développement pathogène du champignon dans la plante et protègent cette dernière de la maladie.