Régulation épigénétique de la production de mycotoxines chez Fusarium graminearum

Abstract

La contamination des aliments par les mycotoxines représente un risque potentiel pour la santé humaine et animale. Des rapports de l'Autorité européenne de sécurité des aliments, l’EFSA, indiquent que près de la moitié des aliments dérivés des céréales et de céréales non transformées collectées entre 2007 et 2012 dans 21 pays européens étaient contaminées par des trichothécènes de type B, ou TCTB, et en particulier du déoxynivalénol, ou DON. Ces mycotoxines sont produites par des champignons phytopathogènes sur les grains en cours de remplissage, avant la récolte. Dans un contexte de changement climatique, cette situation pourrait s’aggraver. Ainsi, maitriser les contaminations en mycotoxines est une tâche urgente qui ne peut être repoussée. En Europe, le DON est principalement produit par Fusarium graminearum. Si les étapes de la voie de biosynthèse des TCTB sont assez bien décrites, les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de cette voie restent, à ce jour, mal compris.Des études récentes ont mis en évidence que les modifications post-traductionnelles des histones canoniques ainsi que de leurs variantes joue un rôle critique dans les régulations des biosynthèses des mycotoxines et autres métabolites secondaires chez les champignons filamenteux, en modifiant la structure de la chromatine. Chez F. graminearum, il a été prouvé que l'histone désacétylase HDF1 est impliquée dans l'activation de la production de DON. Par contre, la marque histone H3K27me3 réprime 14 % de son génome, y compris des gènes impliqués dans les voies métaboliques secondaires. La variante d'histone H2A.Z, trouvée de façon ubiquitaire chez les eucaryotes, participe à de nombreux processus biologiques dont la stabilité génomique, la réparation de l’ADN, la régulation de transcription et la désactivation des télomères. Toutefois, les mécanismes sous-jacents de ces fonctions restent flous. Chez certaines espèces, la fonction de H2A.Z semble essentielle. À ce jour, la seule étude ciblant directement la fonction de H2A.Z chez les champignons filamenteux a été réalisée chez Neurospora crassa et a identifié son rôle dans la réponse au stress oxydatif.Nous avons ici fait l’hypothèse que H2A.Z est impliquée dans des processus biologiques importants chez F. graminearum, y compris ceux impliqués dans la production de métabolites secondaires dont les mycotoxines. Ce projet vise ainsi à caractériser les rôles joués par H2A.Z dans le contrôle du développement, du métabolisme et de la virulence chez F. graminearum.À l’aide d’une approche de génétique inverse, nous avons créé six mutants ne possédant plus le gène codant H2A.Z dans trois souches différentes de F. graminearum. Tous les mutants présentent un déficit en sporulation, germination, croissance radiale et production de DON. Cependant, l'intensité des effets observés dépend du fond génétique considéré. En outre, le rajout du gène sauvage codant H2A.Z ne restaure pas les phénotypes sauvages. Les séquençages des génomes complets des mutants ont montrés que, bien que H2A.Z ait été totalement éliminé du génome, des mutations compensatoires se produisent à d'autres loci, indépendamment du fond génétique, dans des gènes impliqués dans le remodelage de la chromatine. De manière frappante, une mutation supplémentaire a été détectée dans les mutants délétés pour H2AZ dans lesquels l’allèle sauvage a été réintroduit. Nous avons également construit les mutants surexprimés H2A.Z, mais aucune différence significative de phénotype entre les mutants et la souche sauvage n’a été observée. L’ensemble de ces résultats indique que H2A.Z est essentielle chez F. graminearum, l’occurrence de mutations compensatoires ayant compensé l’effet létal de la délétion infligée. Nous émettons l'hypothèse que les profondes réorganisations des réseaux génétique permettent cette plasticité, avec certaines conséquences en termes d'évolution et d'adaptation.