Fer et immunité
Le fer est un nutriment
essentiel pour la plupart de la vie sur Terre, car il fonctionne comme un catalyseur redox crucial dans de nombreux processus cellulaires. Cependant, lorsqu'il est présent en excès, le fer peut entraîner la formation de radicaux hydroxyles nocifs. Par conséquent, l'équilibre du fer cellulaire doit être étroitement contrôlé. La perturbation de l'homéostasie du fer est une stratégie majeure dans les interactions hôte-pathogène. Les plantes utilisent des stratégies de rétention de fer pour réduire la virulence des agents pathogènes ou pour augmenter localement les niveaux de fer pour activer une explosion oxydative toxique. Certains agents pathogènes des plantes contrecarrent ces défenses en sécrétant des sidérophores piégeurs de fer qui favorisent l'absorption du fer et atténuent les réponses immunitaires de l'hôte régulées par le fer. Le microbiote racinaire mutualiste peut également influencer les maladies des plantes via le fer. Ils rivalisent pour le fer avec les agents pathogènes du sol ou induisent une résistance systémique qui partage des composants de signalisation précoce avec la machinerie d'absorption du fer par les racines. Cette revue décrit les progrès réalisés dans notre compréhension du rôle de l'homéostasie du fer dans les interactions plantes-microbes pathogènes et bénéfiques
Immunité aux agents pathogènes des plantes et homéostasie du fer
Le fer est essentiel aux processus métaboliques de la plupart des organismes vivants. Les agents pathogènes et leurs hôtes se font souvent concurrence pour l'acquisition de ce nutriment. Cependant, le fer peut catalyser la formation d'espèces oxygénées réactives délétères. Les hôtes peuvent utiliser le fer pour augmenter le stress oxydatif local dans les réponses de défense contre les agents pathogènes. En raison de cette dualité, le fer joue un rôle complexe dans les interactions plantes-pathogènes. Les défenses des plantes contre les agents pathogènes et la réponse des plantes à la carence en fer partagent plusieurs caractéristiques, telles que la sécrétion de composés phénoliques, et utilisent des voies de signalisation hormonales communes. De plus, le réglage fin de la localisation du fer pendant l'infection implique des gènes codant pour les protéines de transport et de stockage du fer, dont il a été démontré qu'ils contribuent à l'immunité. L'influence du statut en fer de la plante sur l'issue d'une attaque pathogène donnée dépend fortement de la nature de la stratégie d'infection pathogène et de l'espèce hôte. Les sidérophores microbiens sont apparus comme des facteurs importants car ils ont la capacité de déclencher des réponses de défense des plantes. Selon les espèces végétales, la perception des sidérophores peut être médiée par leur forte capacité de piégeage du fer ou éventuellement via une reconnaissance spécifique en tant que modèles moléculaires associés aux agents pathogènes. Cette revue souligne que le fer joue un rôle clé dans plusieurs interactions plantes-pathogènes en modulant l'immunité. la perception des sidérophores peut être médiée par leur forte capacité de piégeage du fer ou éventuellement via une reconnaissance spécifique en tant que modèles moléculaires associés aux agents pathogènes. Cette revue souligne que le fer joue un rôle clé dans plusieurs interactions plantes-pathogènes en modulant l'immunité. la perception des sidérophores peut être médiée par leur forte capacité de piégeage du fer ou éventuellement via une reconnaissance spécifique en tant que modèles moléculaires associés aux agents pathogènes. Cette revue souligne que le fer joue un rôle clé dans plusieurs interactions plantes-pathogènes en modulant l'immunité
Homéostasie du fer et réponses immunitaires des plantes : idées récentes et implications translationnelles
Le métabolisme du fer et le système immunitaire des plantes sont tous deux essentiels à la vigueur des plantes dans les écosystèmes naturels et à une productivité agricole fiable. Les études mécanistiques de l'homéostasie du fer végétal et de l'immunité des plantes ont traditionnellement été réalisées indépendamment les unes des autres ; Cependant, notre compréhension croissante des deux processus a révélé des liens importants. Par exemple, le fer joue un rôle essentiel dans la génération d'intermédiaires réactifs de l'oxygène au cours de l'immunité et a récemment été impliqué comme facteur critique de la mort cellulaire déclenchée par le système immunitaire via la ferroptose. De plus, le stress en fer des plantes déclenche une activation immunitaire, ce qui suggère que la détection de l'épuisement du fer est un mécanisme par lequel les plantes reconnaissent une menace pathogène. La réponse à la carence en fer engage des secteurs de signalisation hormonale qui sont également utilisés pour la signalisation immunitaire des plantes, fournissant une explication probable de la diaphonie fer-immunité. Enfin, l'interférence avec l'acquisition du fer par les agents pathogènes pourrait être un élément essentiel de la réponse immunitaire. Les efforts pour faire face au fardeau mondial de l'anémie liée à la carence en fer se sont concentrés sur la sélection classique et les approches transgéniques pour développer des cultures biofortifiées pour la teneur en fer. Cependant, notre meilleure compréhension mécanistique du métabolisme du fer végétal suggère que de telles altérations pourraient favoriser ou entraver l'immunité des plantes, selon la nature de l'altération et la stratégie de virulence du pathogène. Les effets de la biofortification en fer sur la résistance aux maladies doivent être évalués lors du développement de plantes pour la biofortification en fer. fournissant une explication probable pour la diaphonie fer-immunité. Enfin, l'interférence avec l'acquisition du fer par les agents pathogènes pourrait être un élément essentiel de la réponse immunitaire. Les efforts pour faire face au fardeau mondial de l'anémie liée à la carence en fer se sont concentrés sur la sélection classique et les approches transgéniques pour développer des cultures biofortifiées pour la teneur en fer. Cependant, notre meilleure compréhension mécanistique du métabolisme du fer végétal suggère que de telles altérations pourraient favoriser ou entraver l'immunité des plantes, selon la nature de l'altération et la stratégie de virulence du pathogène. 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Le piégeage du fer : un nouveau mécanisme d'activation de l'immunité des plantes par les sidérophores microbiens
Les sidérophores sont des chélateurs du fer ferrique spécifiques synthétisés par pratiquement tous les micro-organismes en réponse à une carence en fer. Nous avons précédemment montré qu'ils favorisent l'infection par les entérobactéries phytopathogènes Dickeya dadantii et Erwinia amylovora. Les sidérophores ont également la capacité d'activer l'immunité des plantes. Nous avons utilisé des microarrays complets de transcriptome d'Arabidopsis pour étudier les modifications transcriptionnelles globales dans les racines et les feuilles de plantes d'Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) après traitement des feuilles avec le sidérophore déferrioxamine (DFO). La pertinence physiologique de ces modifications transcriptionnelles a été validée expérimentalement. L'immunité et l'homéostasie des métaux lourds étaient les principaux processus touchés par le MPO. Ces deux réponses physiologiques pourraient être activées par un chélateur de fer synthétique, l'acide éthylènediamine-di(o-hydroxyphénylacétique), indiquant que les activités de déclenchement des sidérophores reposent sur leur forte capacité de chélation du fer. Le MPO a réussi à protéger Arabidopsis contre la bactérie pathogène Pseudomonas syringae pv tomate DC3000. Le traitement par les sidérophores a provoqué des modifications locales de la distribution du fer dans les cellules des feuilles, visibles par coloration au ferrocyanure et à la diaminobenzidine-H₂O₂. Les quantifications de métaux ont montré que le DFO provoque une absorption transitoire de fer et de zinc au niveau des racines, qui est vraisemblablement médiée par le transporteur de métal régulé par le fer transporteur1 (IRT1). De manière constante, la sensibilité des plantes à D. dadantii a augmenté chez le mutant irt1. Nos travaux montrent que le piégeage du fer est un mécanisme unique d'activation de l'immunité chez les plantes. Il met en évidence la forte relation entre l'homéostasie des métaux lourds et l'immunité.
