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Analyses transcriptomiques du dimorphisme levure-mycélium chez le champignon phytopathogène Ophiostoma novo-ulmi

Nigg, Martha 24 April 2018 (has links)
L’analyse de données de transcriptomique par le biais du séquençage d’ARN messagers (RNAseq) offre une perspective globale de la régulation de l’expression génique au cours d’un évènement biologique. Dans cette thèse, nous avons exploité cette technique dans le but de comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la transition morphologique réversible levure-mycélium qui est une caractéristique souvent liée au pouvoir pathogène chez les champignons. Dans un premier temps, par le biais de comparaisons de données de transcriptomique entre sept espèces fongiques dimorphiques, nous avons observé une certaine conservation des processus biologiques associés au changement de morphologie chez des champignons issus de branches très éloignées de l’arbre phylogénétique fongique. Dans un second temps, nous nous sommes concentrée sur notre modèle d’étude principal, Ophiostoma novo-ulmi, le champignon pathogène responsable de la maladie hollandaise de l’orme. Par l’analyse comparée des gènes exprimés en phases levure et mycélienne, nous avons défini les facteurs moléculaires qui sont spécifiques à chacune des phases chez O. novo-ulmi et établi une distinction claire entre les deux phases d’un point de vue du contenu en gènes exprimés. Par la suite, nous avons affiné notre étude en nous focalisant sur l’évènement de transition levure-mycélium afin déterminer les gènes dont l’expression était modulée au cours du temps dans le processus de changement morphologique. Nous avons mis en évidence plusieurs facteurs potentiellement impliqués dans la transition, notamment des gènes liés à la cascade de phosphorylation des MAPKs, connues pour jouer un rôle clé dans le dimorphisme chez plusieurs espèces fongiques. Finalement, dans le but d’évaluer plus précisément le niveau de conservation des processus biologiques liés au dimorphisme chez des espèces non modèles éloignées, nous avons comparé la régulation de l’expression génique au niveau des gènes orthologues entre O. novo-ulmi et l’espèce basidiomycète, Pseudozyma flocculosa. Nous nous sommes concentrée sur les gènes qui étaient différentiellement exprimés entre les phases de germination et de filamentation. Dans l’ensemble, les processus associés aux gènes pour lesquels la régulation de l’expression est conservée chez les deux espèces portent sur des fonctions essentielles du développement fongique. Ainsi, cette comparaison a permis de définir ce qui semble constituer la « base minimale » génique commune nécessaire à la transition asexuée levure-mycélium chez des espèces phylogénétiquement éloignées. / Large-scale transcriptomic analyses via messenger RNA sequencing (RNAseq) give access to the information on expression regulation of all the genes present in a sample at a given time and in a given experimental condition. In this thesis, we took advantage of this technology in order to investigate the molecular mechanisms that regulate the reversible yeast-to-hypha morphological switch which is a characteristic often linked to virulence in fungal pathogens. To begin with, we compared transcriptomic data among seven dimorphic fungi and found conserved biological processes associated with the morphological switch among species from very distant branches of the fungal phylogenetic tree. Later, we focused on our model species, Ophiostoma novo-ulmi, the causal agent of Dutch elm disease. We first compared the gene expression levels in yeast and mycelium growth phases. We defined the molecular factors that are specific to each growth phase and highlighted a clear molecular distinction between the two phases in terms of expressed gene contents. We further narrowed down our analysis by focusing on the yeast-to-hypha transition in a time course experiment. We determined the set of genes for which the expression was regulated during the morphological switch, thus potentially involved in the yeast-to-hypha transition. In particular, we identified genes that could be related to the MAPK cascade, known to play a crucial role in the dimorphic switch in many fungal species. Finally, in order to address the level of conservation in the biological processes linked to dimorphism in highly divergent non-model species, we compared the gene expression regulation of the orthologous genes between O. novo-ulmi and the basidiomycete Pseudozyma flocculosa. We focused on the genes that were differentially expressed between the germination and the filamentation phases. We identified several factors for which the regulation of expression seems conserved during the switch from germinating spore to filamentous growth. Overall, these genes are associated with biological processes that play essential roles in fungal development. Hence, our comparison here highlighted core components necessary for the yeast-to-hypha transition in phylogenetically distant species.
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L'utilisation de la mutagénèse insertionnelle afin d'identifier des gènes procurant un avantage parasitaire au champignon Ophiostoma novo-ulmi subsp. novo-ulmi, agent de la maladie hollandaise de l'orme

Plourde, Karine 16 April 2018 (has links)
Afin d'assurer un contrôle des dommages causés par la maladie hollandaise de l'orme, une meilleure compréhension de l'interaction hôte-pathogène s'avère nécessaire. Plus spécifiquement, cette étude vise à approfondir les connaissances du pathogène lui-même et des facteurs de virulence utilisés par celui-ci. Deux méthodes permettent d'identifier les gènes impliqués dans la pathogénie du champignon ascomycète Ophiostoma novo-ulmi : 1) la comparaison de souches présentant des niveaux de virulence très différents ou 2) la mutagenèse aléatoire. En milieu naturel il existe très peu de variation de la virulence entre les souches d'O. novo-ulmi; en conséquence, la première alternative n'était pas envisageable. C'est pourquoi nous avons développé une méthode efficace de transformation à partir d'une souche très virulente d'O. novo-ulmi (H327) afin de produire des transformants moins virulents et d'identifier l'un des gènes associés à cette perte de virulence. L'ajout d'enzyme de restriction a permis d'augmenter le taux de transformants mais n'a pas favorisé le taux d'insertions uniques du plasmide tel que mentionné dans d'autres travaux. Des séquences d'ADN génomique proches du site d'insertion du plasmide ont ensuite été isolées à partir des transformants présentant une croissance réduite. Le deuxième volet de ces travaux consiste à développer un test qui permettrait de déterminer rapidement la virulence des transformants et d'éviter l'utilisation de plants d'orme lors du criblage initial. Nous avons démontré l'utilité de mesurer les lésions sur pommes 'Golden Delicious' pour évaluer la virulence des transformants et de souches sauvages d'O. novo-ulmi. Enfin, la dernière partie de la thèse porte spécifiquement sur un transformant moins virulent, KP78, identifié précédemment lors des tests sur pommes et sur ormes. Parmi les six gènes situés dans la région de l'insertion, deux présentent une expression réduite dans le mycélium poussant sur milieu au bois d'orme. L'analyse de ségrégation de l'insertion dans une descendance issue d'un croisement entre KP78 et une souche de type sauvage a montré qu'une mutation non marquée serait responsable des caractères qui distinguent KP78 de la souche de référence H327.
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Caractérisations et impacts des transposons à ADN chez Ophiostoma ulmi et O. novo-ulmi, principaux agents de la maladie hollandaise de l'orme

Bouvet, Guillaume 12 April 2018 (has links)
Des éléments mobiles de type 2 ont été mis en évidence chez Ophiostoma ulmi et O. novoulmi, agents pathogènes de la maladie hollandaise de l'orme. Dans un premier temps, ces transposons à ADN, nommés OPHIOl, OPHI02 et OPHI03, ont été subséquemment caractérisés, tant au niveau structural qu'au niveau de leur répartition dans les espèces concernées. L'étude approfondie de leur séquence a permis de faire ressortir des mutations particulières de type RIP (Repeat induced point mutations) uniquement présentes chez OPHI03. Ces dernières, ont par ailleurs, permis de mettre au point une nouvelle technique de visualisation de ce type de mutations (CTS visualizatiori), applicable à l'ensemble de ces éléments mobiles. Dans un second temps, la mobilité & OPHIOl et OPHI02 a fait l'objet d'une étude détaillée. Grâce à divers stress abiotiques, nous avons démontré que ces éléments sont mobiles au sein des génomes des champignons responsables de la maladie hollandaise de l'orme. En dernier lieu, des analyses bioinformatiques ont permis de mettre en évidence des zones de sélection positive au sein de domaines précis des transposases, l'enzyme requise pour la mobilité d'OPHIOl et d'OPHI02. L'ensemble de ces résultats a permis d'accroître la connaissance des TE ainsi que d'essayer de comprendre la dynamique complexe existant entre les transposons et leurs génomes hôtes. / Type 2 mobile elements were detected in Ophiostoma ulmi and O. novo-ulmi sp., the causal agents of the Dutch elm disease. Firstly, the structure and the distribution in Ophiostoma species of these DNA transposons, named OPHIOl, OPHI02 and OPHI03, were characterized. A precise analysis of their sequence demonstrated some particular RIP mutations (Repeat induced point mutations) in the case of OPHI03. These mutations allowed us to develop a new visualization (CTS visualization) for these types of mutations, applicable to ail mobile elements. Secondly, the mobility of OPHIOl and OPHIOl was the main investigation of a detailed study. We demonstrated that abiotic stresses have a direct impact on the induction of mobility of the transposons within Ophiostoma sp. To finish our investigation, bioinformatics analyses were performed on OPHIOl and OPHIOl (considered to be active transposons) and allowed the presence of regions under positive selection inside the transposase (enzyme required for their mobility). Taken together, these results lead to a better understanding of a part of the complex dynamics that links mobile elements to their host genomes.

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