Cell cycle maneuvering | 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 DNA amplification. 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 how far both cell cycle programs are implicated in gall formation, we have focused our study on a specific set of cell cycle inhibitor genes. In plants, cell cycle progression is driven by highly conserved complexes formed by cyclin-dependent kinases (CDKs) and its regulatory cyclin subunits (CYCs). One way of controlling CDK/CYC complexes is mediated by CDK inhibitors binding to these complexes and regulating their activity. To date, a number of genes positively controlling the cell cycle have been shown to be crucial for nematode feeding site formation. The implication of cell cycle inhibitors of the Arabidopsis ICK/KRP family (inhibitors of CDK, or also referred as Kip Related Proteins) and their potential role in inhibiting cell cycle progression during nematode induced 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 characterization throughout nematode feeding site development in Arabidopsis of the endocycle activators CCS52A, CCS52B and the repressor of the endocycle, DEL1. Our data lead us to conclude that feeding cell development depends on a highly coordinated interplay between mitosis and endoreduplication. Therefore, a promising manner to control nematode propagation could be achieved by modulating cell cycle regulators in host crop species. Finally, we immuno-localized a panel of root-knot nematode candidate effectors produced from the amphids and the esophageal glands, secreted in planta during root infection and parasitism. During this analysis, 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 five secreted proteins was tracked throughout nematode parasitism in Arabidopsis, illustrating that the plant apoplasm acts as an important destination compartment for proteins secreted during migration and sedentary stages of the nematode. In the near future, it will be interesting to find out which nematode secreted proteins might 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.) implique l'activation de programmes du cycle cellulaire tels que les mitoses sans cytokinèse et l’amplification d’ADN. La maturation des cellules nourricières est vraisemblablement régie par un équilibre précis entre les deux programmes, tandis que la prolifération des cellules voisines de ces cellules repose principalement sur la mitose. Afin de savoir dans quelle mesure les programmes du cycle cellulaire sont impliqués dans la formation de 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 formés par des kinases cycline-dépendantes (CDKs) et ses sous-unités régulatrices de cycline (CYCs). Une voie de contrôle des complexes CDK/CYC met en jeu des inhibiteurs de CDK qui leur sont iés et qui inhibent leur activité. À ce jour, un certain nombre de gènes contrôlant positivement le cycle cellulaire se sont révélés cruciaux pour la formation du site nourricier du nématode. L'implication des inhibiteurs du cycle cellulaire de la famille des ICK/KRP d’Arabidopsis (inhibiteurs de la CDK, également appelés Kip Related Proteins) et leur rôle potentiel dans l’inhibition de la progression du cycle cellulaire au cours du développement de la galle induite par 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 analyses fonctionnelles des gènes candidats ont été effectuées. Tout au long de développement du site nourricier du nématode chez Arabidopsis, nous avons réalisé la caractérisation fonctionnelle des activateurs de l’endocycle CCS52A, CCS52B et du répresseur de l'endocycle, DEL1. L’expression de CCS52A1 et de CCS52B est forte au sein des galles, tandis que DEL1 est faiblement exprimé au cours du développement du site nourricier. Nos données nous amènent à conclure que le développement du site nourricier dépend d'une interaction très coordonnée entre mitose et endoréduplication. Donc, une méthode prometteuse de contrôle des nématodes pourrait 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 les amphides et les glandes oesophagiennes, sécrétés in planta durant l'infection racinaire et le parasitisme. Au cours de cette analyse, une méthode immunocytochimique a été également adaptée à la localisation des protéines 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 nématode chez Arabidopsis, illustrant que l'apoplasme de la plante agit comme un important compartiment de destination pour les protéines sécrétées pendant la migration puis par les stades sédentaires du nématode. Dans un proche avenir, il sera intéressant de connaître les protéines sécrétées par le nématode qui peuvent influer directement ou indirectement sur l’évolution du cycle cellulaire dans les sites nourriciers.