Des chercheurs découvrent que les systèmes de défense à ARN des plantes se cachent dans de modestes « bulles » pour lutter contre les invasions de moisissures

Les scientifiques de l'UC Riverside ont découvert une arme moléculaire furtive que les plantes utilisent pour attaquer les cellules de la pourriture grise envahissante.

Si vous avez déjà vu un fruit pelucheux dans votre réfrigérateur, vous avez vu de la moisissure grise. C’est un champignon agressif qui infecte plus de 1 400 espèces végétales différentes : presque tous les fruits, légumes et de nombreuses fleurs. Il s’agit du deuxième champignon le plus dommageable pour les cultures vivrières au monde, causant des milliards de pertes annuelles de récoltes.

Un nouvel article dans la revue Hôte cellulaire et microbe décrit comment les plantes envoient de minuscules « bulles » lipidiques d’apparence inoffensive, remplies d’ARN, à travers les lignes ennemies, dans les cellules de la moisissure agressive. Une fois à l’intérieur, différents types d’ARN en sortent pour supprimer les cellules infectieuses qui les ont aspirés.

“Les plantes ne restent pas là à ne rien faire. Elles essaient de se protéger de la moisissure, et maintenant nous avons une meilleure idée de la façon dont elles le font”, a déclaré Hailing Jin, professeur au département de microbiologie et de phytopathologie de l'UCR et auteur principal. du nouveau papier.

Auparavant, l'équipe de Jin avait découvert que les plantes utilisaient les bulles, techniquement appelées vésicules extracellulaires, pour envoyer de petites molécules d'ARN capables de faire taire les gènes qui rendent la moisissure virulente. L’équipe a maintenant appris que ces bulles peuvent également contenir des molécules d’ARN messager, ou ARNm, qui attaquent des processus cellulaires importants, notamment les fonctions des organites dans les cellules de moisissures.

“Ces ARNm peuvent coder pour certaines protéines qui se retrouvent dans les mitochondries des cellules de moisissures. Ce sont les moteurs de toutes les cellules car elles génèrent de l'énergie”, a expliqué Jin. “Une fois à l'intérieur, ils perturbent la structure et la fonction des mitochondries fongiques, ce qui inhibe la croissance et la virulence du champignon.”

On ne sait pas exactement pourquoi le champignon accepte les bulles lipidiques. Jin théorise qu'ils pourraient simplement avoir faim. “Le champignon s'empare probablement des vésicules parce qu'il veut juste des nutriments. Ils ne savent pas que ces ARN sont cachés dans les vésicules”, a-t-elle déclaré.

La stratégie est efficace pour les plantes, car une molécule d’ARNm peut avoir un effet démesuré sur le champignon. “La beauté de la délivrance d'ARNm, au lieu d'autres formes d'armes moléculaires, est qu'un ARN peut être traduit en plusieurs copies de protéines. Cela amplifie l'effet de l'arme à ARNm”, a déclaré Jin.

La moisissure utilise également ces mêmes bulles lipidiques pour délivrer de petits ARN nocifs aux plantes qu’elles infectent afin de supprimer l’immunité de l’hôte, une capacité développée dans le cadre d’une course aux armements co-évolutive. Parce que les ARN se dégradent facilement, les bulles offrent une excellente protection pour le transport de marchandises vulnérables, tant pour les plantes que pour les champignons.

“Pendant les infections, il y a toujours beaucoup de communications et d'échanges de molécules où les plantes et les champignons tentent de lutter les uns contre les autres”, a déclaré Jin. “Auparavant, les gens s'intéressaient aux protéines échangées. Aujourd'hui, la technologie moderne nous a permis de découvrir un autre groupe important d'acteurs dans cette bataille.”

À l’avenir, les scientifiques espèrent utiliser cette découverte pour créer des fongicides innovants et respectueux de l’environnement. “Les fongicides à base d'ARN ne laisseraient pas de résidus toxiques dans l'environnement et n'affecteraient pas les humains ou les animaux. L'ARN est présent dans la plupart des aliments et il est facilement digéré”, a déclaré Jin.

“Il y a une bataille sans fin pour contrôler les ravageurs et les agents pathogènes. Si nous pouvons fournir un ARNm qui interfère avec les fonctions cellulaires des moisissures, nous pourrons peut-être aider les plantes à lutter plus efficacement dans cette bataille.”