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Le Marquer, Morgane. Etude de peptides sécrétés par le champignon mycorhizien à arbuscules Rhizophagus irregularis

Le Marquer, Morgane (2018). Etude de peptides sécrétés par le champignon mycorhizien à arbuscules Rhizophagus irregularis.

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Résumé en francais

La symbiose mycorhizienne à arbuscules (MA) est une association bénéfique établie entre les membres d'un ancien sous-phylum de champignons, les Gloméromycètes, et les racines de la majorité des plantes terrestres. Les champignons MA procurent de l'eau et des minéraux (azote et phosphore principalement) à leur plante hôte et obtiennent de cette dernière des molécules carbonées sous forme d'hexoses et de lipides. Des études récentes ont montré que certaines protéines sécrétées par les champignons MA peuvent être des régulateurs importants de l'association (Kloppholz et al., 2011 ; Tsuzuki et al., 2016). Notre objectif était d'identifier de nouvelles protéines fongiques contribuant à la mise en place de la symbiose. Des protéines prédites pour être préférentiellement sécrétées par le champignon MA Rhizophagus irregularis dans les racines ont été identifiées au début de ma thèse (Kamel et al., 2017). Certaines d'entre-elles présentaient une structure ressemblant aux précurseurs de phéromones sexuelles d'Ascomycètes. Ces protéines sont connues pour être maturées dans les voies de sécrétion en petits peptides qui sont ensuite sécrétés. Leur reconnaissance par un récepteur couplé à la protéine G (GPCR) aboutit à la fusion cellulaire de deux types sexuels opposés. Dans le cas de R. irregularis, seule la reproduction clonale a été décrite, mais des données génomiques récentes remettent en question son statut d'organisme asexué (Ropars et al., 2016). Une grande partie de ma thèse a été dédiée à la caractérisation fonctionnelle de ce type de peptides chez R. irregularis. Nous avons montré que deux peptides étaient effectivement produits et sécrétés par R. irregularis. L'utilisation de peptides synthétiques nous a permis de mettre en évidence que l'un d'eux stimulait la colonisation de M. truncatula mais était également perçu par le champignon lui-même, induisant la transcription de son propre gène précurseur et d'un GPCR. Ce peptide stimulateur de la symbiose est composé de seulement trois acides aminés et il peut être produit à partir de trois précurseurs protéiques. Par des approches de génétique inverse (HIGS et VIGS), nous avons confirmé l'importance de ces précurseurs dans l'établissement de la symbiose. Enfin, des approches de séquençage ARN, menées pour identifier les voies régulées par le peptide, ont révélé que ce dernier induisait l'expression de gènes connus pour être associés à la reproduction sexuée chez d'autres champignons. Nous avons ensuite mené une analyse bioinformatique pour identifier ce type de précurseurs de peptides dans 250 génomes fongiques. Cette étude révèle que les Gloméromycètes ne sont pas les seuls champignons à avoir acquis une diversité de protéines ayant une structure similaire à celle des précurseurs de phéromones sexuelles. Enfin, nous avons découvert que les champignons MA ont une caractéristique singulière, celle de posséder des gènes appartenant à la famille CLE. Ces gènes sont connus chez les plantes pour coder des hormones peptidiques régulatrices de nombreux processus développementaux. Nous avons montré que l'un de ces peptides, produit par R. irregularis, modifie le développement racinaire et stimule la colonisation de M. truncatula. En conclusion, nous avons découvert plusieurs peptides sécrétés par les champignons MA impliqués dans l'établissement de la symbiose. Certains d'entre eux sont des peptides CLE comme ceux connus chez les plantes. D'autres proviennent de la maturation de protéines à séquences répétées habituellement connues comme précurseurs de phéromones sexuelles. Nos résultats mettent donc en évidence que les champignons MA et les plantes partagent certaines hormones peptidiques. De plus, ils apportent des arguments soutenant l'éventuelle existence d'une reproduction sexuée chez les champignons MA, mais ils étayent également l'hypothèse que de nombreux peptides fongiques maturés comme des phéromones sexuelles jouent en fait d'autres rôles biologiques.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Bécard, Guillaume
Frei Dit Frey, Nicolas
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV), UMR 5546
Mots-clés libres :Symbiose mycorhizienne à arbuscules - Rhizophagus irregularis - Peptide sécrété - Phéromone - KEX2 - Récepteur couplé à la protéine G - Host-induced gene silencing - Peptide CLE
Sujets :Biotechnologies, agronomie
Déposé le :05 Apr 2019 13:33