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Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes - LIPM

Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes

Thèmes de recherche - Fonctions symbiotiques, génome et évolution des rhizobia

Signalisation par l’AMPc dans la symbiose Sinorhizobium meliloti – Medicago sativa

Alors que la signalisation par l’AMPc chez les animaux et plus récemment dans les interactions pathogènes est de plus en plus documentée, la contribution de l’AMPc à la symbiose a été peu étudiée jusqu’à présent. Le grand nombre d’adénylate cyclases dans le génome de nombreux rhizobia (26 chez S. meliloti) suggère cependant que ces enzymes joueraient un rôle important dans la vie rhizosphérique et/ou symbiotique de ces bactéries.

Nous nous intéressons à un groupe de gènes constitué de trois adénylate cyclases et d’un régulateur transcriptionnel liant l’AMPc, qui joueraient un rôle dans le contrôle de l’infection par S. meliloti, en empêchant la surinfection des racines de Medicago. Ce contrôle bactérien ferait partie d’un système global de régulation de l’infection, permettant de préserver le caractère mutualiste de l’interaction. Les cyclases sont activées par un signal végétal présent dans les nodules.

Notre objectif est de caractériser la nature biochimique du signal végétal ainsi que son mode de perception, et d’élucider les mécanismes qui lient la signalisation par l’AMPc à l’infection et éventuellement à la nodulation.

 Evolution expérimentale de la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum en symbiote de légumineuse

Bien que possédant en commun la capacité à fixer l’azote de l’air en symbiose avec les légumineuses, les rhizobia ne forment pas un groupe taxonomique homogène mais appartiennent à différents genres des alpha- et beta-protéobactéries. Les données phylogénétiques, génétiques et génomiques prédisent que les rhizobia auraient évolué grâce au transfert latéral de fonctions symbiotiques clé dans divers bactéries du sol, suivi par l’adaptation du génome d’accueil à la niche légumineuse par sélection naturelle. Nous avons lancé une expérience d’évolution du pathogène de plante R. solanacearum pour tenter de reproduire ce schéma évolutif en temps réel. Un Ralstonia chimère a été construit par introduction du plasmide symbiotique du rhizobium C. taiwanensis dans R. solanacearum. Une expérience d’évolution à long terme et grande échelle et sous pression de sélection de la plante hôte de C. taiwanensis est en cours, avec pour objectif d’activer et/ou améliorer les différentes étapes symbiotiques que sont la nodulation, la compétitivité pour la nodulation, l’infection, la persistance des bactéries dans les cellules végétales et éventuellement la fixation de l’azote. Ce projet exploite les avancées récentes dans la technologie du séquençage à grande échelle pour identifier les modifications génomiques survenues au cours de l’expérience d’évolution, R. solanacearum et C. taiwanensis ayant été tous deux séquencés. Des approches génomiques, cellulaires et moléculaires sont combinées pour élucider les bases génétiques de l’adaptation à la symbiose. Ce projet est à l’interface entre symbiose et pathogénicité.

Shaping new bacterial symbionts

Collaborations

Nos collaborateurs sur le projet ”signalisation par l’ AMPc sont Dr JV Cullimore (LIPM), Dr V. Poinsot (IMRCP) et Prof. JC. Portais (MetaToul platform).

Nos collaborateurs sur le projet “evolution expérimentale” sont Dr. S. Cruveiller et Dr. C. Medigue (Genoscope Evry), Dr. E. Rocha (Pasteur Institute Paris) et Dr. A. Jauneau (Imaging platform Toulouse)

 Financements en cours

ANR Bioadapt (2013-2016) (12-ADAP-0041-01). Design de nouveaux rhizobia par évolution expérimentale : vers une compréhension de l'adaptation des bactéries à l'environnement plante. Coordinateur, C. Masson-Boivin, 308 K€.

Projet innovant TULIP (2012-2014). Facteurs génétiques et environnementaux induisant un phénomène d'hypermutabilité au cours de l'évolution expérimentale de symbiotes de légumineuses. Coordinateur, C. Masson-Boivin, 77 K€.

ANR Blanc (2011-2013) (RhizoCamp-2010-BLAN-1719-01) Cyclic AMP signalling and the control of infection in the Medicago symbiont, Sinorhizobiummeliloti. Coordinateur J. Batut, 300 K€.