Cell cycle maneuvering | A strategy taken by plant parasitic nematodes to induce specialized feeding sites in plant roots

英语. Development of the giant cells within the nematode feeding sites induced by root-knot nematodes(Meloidogyne spp.) involves the activation of cell cycle programs like acytokinetic mitoses and DNAamplification. Accurate feeding cell maturation probably relies on the precise balance between both programs,while the proliferation of cells neighboring the giant cells is mainly driven by mitosis. In order to find out in howfar both cell cycle programs are implicated in gall formation, we have focused our study on a specific set of cellcycle inhibitor genes. In plants, cell cycle progression is driven by highly conserved complexes formed bycyclin-dependent kinases (CDKs) and its regulatory cyclin subunits (CYCs). One way of controlling CDK/CYCcomplexes is mediated by CDK inhibitors binding to these complexes and regulating their activity. To date, anumber of genes positively controlling the cell cycle have been shown to be crucial for nematode feeding siteformation. The implication of cell cycle inhibitors of the Arabidopsis ICK/KRP family (inhibitors of CDK, or alsoreferred as Kip Related Proteins) and their potential role in inhibiting cell cycle progression during nematodeinduced gall development is investigated here for the first time.To investigate the involvement of the endocycle in nematode feeding site induction and development,functional analyses of candidate genes were performed. Herein we describe the functional characterizationthroughout nematode feeding site development in Arabidopsis of the endocycle activators CCS52A, CCS52Band the repressor of the endocycle, DEL1. Our data lead us to conclude that feeding cell developmentdepends on a highly coordinated interplay between mitosis and endoreduplication. Therefore, a promisingmanner to control nematode propagation could be achieved by modulating cell cycle regulators in host cropspecies. Finally, we immuno-localized a panel of root-knot nematode candidate effectors produced from theamphids and the esophageal glands, secreted in planta during root infection and parasitism. During thisanalysis, the immunocytochemical method has been also adapted to localize proteins present within preparasitic,and sedentary stages within or isolated from infected roots. The fine immunolocalization of fivesecreted proteins was tracked throughout nematode parasitism in Arabidopsis, illustrating that the plantapoplasm acts as an important destination compartment for proteins secreted during migration and sedentarystages of the nematode. In the near future, it will be interesting to find out which nematode secreted proteinsmight directly or indirectly impact cell cycle progression in nematode feeding sites.

法语. Le développement des sites nourriciers induits par les nématodes à galles (Meloidogyne spp.) impliquel'activation de programmes du cycle cellulaire tels que les mitoses sans cytokinèse et l’amplification d’ADN. Lamaturation des cellules nourricières est vraisemblablement régie par un équilibre précis entre les deuxprogrammes, tandis que la prolifération des cellules voisines de ces cellules repose principalement sur lamitose. Afin de savoir dans quelle mesure les programmes du cycle cellulaire sont impliqués dans la formationde la galle, nous avons centré notre étude sur un ensemble spécifique de gènes inhibiteurs du cycle cellulaire.Chez les plantes, la progression du cycle cellulaire est pilotée par des complexes fortement conservés forméspar des kinases cycline-dépendantes (CDKs) et ses sous-unités régulatrices de cycline (CYCs). Une voie decontrôle des complexes CDK/CYC met en jeu des inhibiteurs de CDK qui leur sont iés et qui inhibent leuractivité. À ce jour, un certain nombre de gènes contrôlant positivement le cycle cellulaire se sont révéléscruciaux pour la formation du site nourricier du nématode. L'implication des inhibiteurs du cycle cellulaire de lafamille des ICK/KRP d’Arabidopsis (inhibiteurs de la CDK, également appelés Kip Related Proteins) et leur rôlepotentiel dans l’inhibition de la progression du cycle cellulaire au cours du développement de la galle induitepar le nématode est étudié ici pour la première fois.Afin d’étudier l'implication de l'endocycle dans l’induction et le développement du site nourricier, des analysesfonctionnelles des gènes candidats ont été effectuées. Tout au long de développement du site nourricier dunématode chez Arabidopsis, nous avons réalisé la caractérisation fonctionnelle des activateurs de l’endocycleCCS52A, CCS52B et du répresseur de l'endocycle, DEL1. L’expression de CCS52A1 et de CCS52B est forteau sein des galles, tandis que DEL1 est faiblement exprimé au cours du développement du site nourricier. Nosdonnées nous amènent à conclure que le développement du site nourricier dépend d'une interaction trèscoordonnée entre mitose et endoréduplication. Donc, une méthode prometteuse de contrôle des nématodespourrait reposer sur la modulation des régulateurs du cycle cellulaire dans les plantes hôtes.Enfin, nous avons immuno-localisé un ensemble d'effecteurs-candidats de nématode à galles produits par lesamphides et les glandes oesophagiennes, sécrétés in planta durant l'infection racinaire et le parasitisme. Aucours de cette analyse, une méthode immunocytochimique a été également adaptée à la localisation desprotéines présentes dans les stades pré-parasitaires et sédentaires au sein ou isolée de racines infectées.L'immuno-localisation fine de cinq protéines sécrétées a été suivie tout au long du parasitisme par le nématodechez Arabidopsis, illustrant que l'apoplasme de la plante agit comme un important compartiment de destinationpour les protéines sécrétées pendant la migration puis par les stades sédentaires du nématode. Dans unproche avenir, il sera intéressant de connaître les protéines sécrétées par le nématode qui peuvent influerdirectement ou indirectement sur l’évolution du cycle cellulaire dans les sites nourriciers.