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Dernière mise à jour : Mai 2018

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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 et autorégulation de l'infection dans la symbiose Sinorhizobium meliloti – Medicago

Alors que la signalisation par l’AMPc chez les animaux et leurs pathogènes est très étudiée, la contribution de l’AMPc à la symbiose rhizobium-légumineuse a été peu étudiée. Le grand nombre d’adénylate cyclases dans le génome des rhizobia (27 chez S. meliloti) suggère cependant que ces enzymes jouent un rôle important dans la vie rhizosphérique et/ou symbiotique de ces bactéries.

Nous nous intéressons à trois adénylate cyclases et un régulateur transcriptionnel, Clr, liant l’AMPc, qui contrôlent l’infection secondaire par S. meliloti. Ce contrôle bactérien fait partie d’un système global de régulation de l’infection, appelé AOI, par lequel les bactéries endosymbiotiques inhibent l'infection secondaire par leurs congénères rhizosphériques.

Notre objectif est la caractérisation des mécanismes en jeu dans l’AOI chez le partenaire végétal et le partenaire bactérien en particulier l’identification des signaux, de leurs  récepteurs et des voies de transduction afférentes.

 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 diveres 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 pour tenter de reproduire ce schéma évolutif en laboratoire. Un Ralstonia chimère a été construit par introduction du plasmide symbiotique du rhizobium Cupriavidus-taiwanensis dans Ralstonia-solanacearum. Ce Ralstonia chimère est évolué sous pression de sélection de la plante hôte de C. taiwanensis, 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. 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-AOI" sont C. Gough et F. Maillet (LIPM), V. Poinsot (IMRCP) et V. Morales/P. Polard (LMGM).

Nos principaux collaborateurs sur le projet “évolution expérimentale” sont D. Roche (Genoscope-CEA Evry), E. Rocha (Pasteur Institute Paris) et A. Jauneau (Imaging platform Toulouse).

 Financements en cours

ANR REPLAY (2017-2020) Replaying the evolution of rhizobia: towards a conceptual and practical framework for the design of new nitrogen-fixing plant symbionts. Partenaires: Genoscope (D. Roche), IP Paris (E. Rocha), 460 k€.

ANR AOI (2016-2019) Autoregulation of infection in the rhizobium-legume symbiosis. Partenaires LIPM (C. Gough) IMRCP UMR 5326 CNRS Univ Toulouse III (V. Poinsot). 434 k€