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Tang, Mingxing. Bases génétiques de l'adaptation à l'intracellularité au cours de l'évolution expérimentale de symbiotes de Mimosa

Tang, Mingxing (2019). Bases génétiques de l'adaptation à l'intracellularité au cours de l'évolution expérimentale de symbiotes de Mimosa.

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Résumé en francais

Les rhizobia, symbiotes fixateurs d'azote de légumineuses, ont émergé et se sont diversifiés via le transfert horizontal de gènes symbiotiques essentiels, suivi d'une optimisation du potentiel symbiotique acquis par remodelage du génome d'accueil sous pression de sélection de la légumineuse. Une transition vers la symbiose avec les légumineuses a été analysée par évolution expérimentale en conditions de laboratoire. Le plasmide symbiotique de Cupriavidus taiwanensis a été introduit dans le pathogène de plante strictement extracellulaire Ralstonia solanacearum GMI1000, et la souche chimère résultante a été évoluée sous pression de sélection de Mimosa pudica (la plante hôte de C. taiwanensis). Dans la fenêtre de temps de l'expérience d'évolution, les étapes initiales de la symbiose, la nodulation et l'infection intracellulaire, ont été activées puis très fortement améliorées dans plusieurs lignées indépendantes de clones évolués. Nous avons montré que l'optimisation de l'infection a été obtenue par une variété de mutations affectant soit la réponse des bactéries à la densité cellulaire, soit la régulation de la réponse stringente, soit d'autres voies inconnues mais distinctes. Ces voies génétiques multiples utilisées pour améliorer l'infection illustrent la plasticité des génomes bactériens et reflètent vraisemblablement l'histoire évolutive naturelle des rhizobia, qui utilisent chacun des stratégies génétiques différentes pour établir la symbiose. De plus, nous avons montré que toutes les mutations adaptatives pour l'infection amélioraient aussi la compétitivité des bactéries pour la nodulation et qu'elles induisaient des changements d'expression de gènes bactériens spécifiquement dans les cordons d'infections épidermiques, au moment de leur entrée dans les poils absorbants racinaires. Ces résultats supportent l'idée d'une programmation végétale très précoce de l'hébergement tardif des bactéries dans les nodules. Ainsi, ce travail a révélé la puissance de notre approche d'évolution expérimentale pour délivrer un aperçu de certains mécanismes moléculaires et évolutifs qui sous-tendent les symbioses rhizobium-légumineuse.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Masson-Boivin, Catherine
Capela, Delphine
Ecole doctorale:Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (SEVAB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM), UMR 2594
Mots-clés libres :Symbiose - Rhizobium - Evolution expérimentale - Infection nodulaire - Régulation génique - Adaptation
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :17 Jan 2020 12:34