• Réduire le texte
  • Rétablir taille du texte
  • Augmenter le texte
  • Imprimer

Comprendre les interactions plantes-pathogènes avec la biologie des systèmes

Décrypter la complexité des systèmes d’interactions biologiques est aujourd’hui un enjeu prioritaire pour le département Santé des Plantes et Environnement et l’Inra. La biologie des systèmes permet aux chercheurs de comprendre comment fonctionnent des systèmes biologiques dans leur totalité en intégrant différents niveaux d'informations grâce notamment à la collecte de données à haut débit et leur valorisation. Rémi Peyraud, chercheur postdoctoral au Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM) du centre Inra Occitanie-Toulouse et ses collaborateurs, publient dans la revue The Plant Journal un article sur les concepts clés et les perspectives dans ce domaine de recherche.

Biochemical organisation of the cell. © Inra
Mis à jour le 29/03/2017
Publié le 29/03/2017

La biologie des systèmes, une voie prometteuse pour l’agriculture de demain 

Lors des deux dernières décennies l’analyse moléculaire des systèmes immunitaires des plantes a révélé un réseau complexe de réponses. Le paradigme actuel dépeint les interactions entre des molécules sécrétées par les agents pathogènes et leurs cibles chez leurs hôtes, celles-ci conduisant à l’activation de multiples voies de défenses chez les plantes. Cependant la compréhension de la coordination de ces voies à l’échelle du réseau reste essentielle pour exploiter ces connaissances en agriculture. La biologie des systèmes est une approche prometteuse pour révéler les propriétés de ces réseaux moléculaires entre les plantes et les agents pathogènes, et pourrait permettre de prédire l’issue de ces interactions. Elle permet notamment l’intégration de données expérimentales telles que des données dites « Omic » grâce à la modélisation mathématique des organismes vivants.

Dans un article publié dans la revue The Plant Journal 1, Rémi Peyraud, chercheur postdoctoral dans l’équipe de recherche « Immunité quantitative chez les plantes » de Dominique Roby et de Sylvain Raffaele au LIPM, présente les concepts clés de la biologie des systèmes, l’état de l’art dans le domaine des interactions plantes-agents pathogènes, et dresse les perspectives pour les années à venir dans ce domaine. Une avancée majeure pour le déploiement de ce type d’approche a consisté récemment en la reconstruction de modèles mécanistiques intégrant les réseaux métaboliques et de régulation d’agents pathogènes comme Ralstonia solanacearum 2.

Le principal défi méthodologique pour les années à venir consistera en la reconstruction de modèles intégrant les réseaux moléculaires des agents pathogènes et ceux de leurs hôtes en tenant compte des contraintes environnementales. Ce type d’approches devrait permettre d’étudier les sources de la durabilité des résistances des plantes par la compréhension de la robustesse du système immunitaire des plantes ainsi que l’identification des compromis évolutifs entre la croissance et productivité des plantes d’une part et leurs capacités de résistance aux agents pathogènes d’autre part. De plus, prédire la coévolution in silico des systèmes plantes-pathogènes sont des perspectives prometteuses pour guider la gestion des agro-écosystèmes. Le développement de modèles moléculaires sophistiqués des maladies des plantes représente ainsi un challenge majeur pour l’agriculture de demain.

Références

1 Advances on plant-pathogen interactions from molecular toward systems biology perspectives. Peyraud R, Dubiella U, Barbacci A, Genin S, Raffaele S, Roby D. Plant J. 2016 Nov 21. doi: 10.1111/tpj.13429.
2 A Resource Allocation Trade-Off between Virulence and Proliferation Drives Metabolic Versatility in the Plant Pathogen Ralstonia solanacearum. Peyraud R, Cottret L, Marmiesse L, Gouzy J, Genin S. PLoS Pathog. 2016 Oct 12;12(10):e1005939. doi: 10.1371/journal.ppat.1005939.