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Wang, Tongming. Role of fungal symbiotic signal perception in non-nodulating dicotyledons

Wang, Tongming (2017). Role of fungal symbiotic signal perception in non-nodulating dicotyledons.

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Résumé en francais

L'endosymbiose racinaire entre les plantes et les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) permet aux plantes d'avoir un meilleur accès aux nutriments du sol. Pour cette raison, cette endosymbiose joue un rôle majeur dans les écosystèmes et pour l'agriculture durable. Les étapes clés de la colonisation des racines par les CMA sont: 1) la pénétration des CMA dans le système racinaire à travers les cellules de l'épiderme et du cortex externe, et 2) la formation dans les cellules du cortex interne d'une structure ramifiée appelée arbuscule, qui permet des échanges entre les cellules végétales et les hyphes fongiques. L'établissement de cette symbiose implique une communication entre les deux partenaires. Les plantes produisent des hormones, les strigolactones qui induisent chez les CMA la production de signaux symbiotiques : des lipo-chitooligosaccharides (Myc-LCO) et des chitooligosaccharides courts (Myc-COs). Les Myc-LCO et les Myc-CO induisent des réponses moléculaires et physiologiques chez les plantes qui sont capables de former des mycorhizes à arbuscules. Cependant, leur rôle exact dans l'établissement des mycorhizes à arbuscules n'est pas connu. La difficulté à cultiver et transformer le partenaire fongique de cette symbiose rend la recherche compliquée du côté fongique. Du côté des plantes, on sait que des membres de la famille des récepteurs kinases à domaines lysin (LysM-RLK) perçoivent des LCO et des CO produits par divers microorganismes et sont donc de bons candidats pour percevoir des Myc-LCO et des Myc-CO. La plupart des recherches sur les mycorhizes à arbuscules sont réalisées chez des légumineuses, espèces chez lesquelles plusieurs duplications de gènes codant les LysM-RLK ont eu lieu. J'ai donc utilisé lors de mon doctorat des Solanaceae (Solanum lycopersicum, Petunia hybrida et Nicotiana benthamiana) pour étudier le rôle de deux récepteurs putatifs de Myc- LCO, codés par les gènes LYK10 et LYK4. Ces deux gènes, physiquement proches l'un de l'autre dans les génomes de la plupart des dicotylédones, proviennent probablement d'une ancienne duplication en tandem. En utilisant une approche biochimique, nous avons montré que SlLYK10 de S. lycopersicum est capable de lier des LCO avec une haute affinité. De plus, j'ai montré que le promoteur de SlLYK10 est exprimé dans l'épiderme et le cortex externe avant la colonisation par les CMA, puis dans des cellules contenant des arbuscules au cours de la colonisation par les CMA. Enfin, des approches de génétique inverse chez la tomate et le pétunia ont permis de démontrer que LYK10 contrôle la pénétration des CMA dans les racines et la formation des arbuscules. Ces résultats suggèrent que LYK10 perçoit les LCO et active chez les plantes la machinerie nécessaire à la pénétration de CMA dans les cellules végétales et à la formation des arbuscules. Ces résultats suggèrent aussi que les Myc-LCO jouent un rôle dans la perception des CMA par les plantes au cours de l'établissement des mycorhizes à arbuscules. En utilisant les mêmes approches, nous avons montré que NbLYK4 de N. benthamiana, comme ses orthologues chez les légumineuses et d'autres dicotylédones, est aussi capable de lier des LCO avec une haute affinité. De plus, le gène codant ce LysM-RLK participe à l'établissement des mycorhizes à arbuscules et aux mécanismes de défense des plantes contre des pathogènes. Des plantes chez lesquelles le niveau d'expression de NbLYK4 est réduit, montrent des réponses réduites à des éliciteurs de défense et une colonisation accrue par des pathogènes et des CMA. Cela a conduit à l'hypothèse que LYK4 perçoit les LCO et inhibe localement les défenses des plantes pour permettre la colonisation par des CMA. Cela suggère aussi que les Myc-LCO sont capables de réguler les défenses des plantes. En conclusion, au moins deux protéines sont impliquées de manière non redondante dans la perception des Myc-LCO chez les Solanaceae: LYK10 et LYK4, et régulent chez les plantes des mécanismes complémentaires requis pour la colonisation par des CMA

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Lefebvre, Benoit
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM)
Mots-clés libres :Récepteur - Signalisation - Lipochitooligosaccharide - Champignons mycorhiziens arbuscules - Lysin motif receptor-like kinase - Nicotiana benthamiana - Solanum lycopersicum - Petunia hybrida - Rhizophagus irregularis
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :23 Aug 2018 11:25