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Vigneron, Nicolas. Caractérisation des bases moléculaires de l'évolution de la symbiose mycorhizienne à arbuscules chez les plantes

Vigneron, Nicolas (2019). Caractérisation des bases moléculaires de l'évolution de la symbiose mycorhizienne à arbuscules chez les plantes.

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Résumé en francais

La symbiose mycorhizienne à arbuscules (AM) est une association entre la plupart des embryophytes et des champignons ubiquitaires du sol qui appartiennent à la famille des Glomeromycotina. La symbiose mycorhizienne a été proposé comme l'une des innovations clés qui ont permis la colonisation de la terre par des plantes il y a 450 millions d'années. Les champignons mycorhiziens colonisent leur hôte de façon interne et produisent des structures intracellulaires, appelées arbuscules, où ils fournissent de l'eau et des nutriments minéraux à leur hôte en échange de carbone sous forme de sucres et de lipides. Chez les angiospermes, des études récentes ont permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires à l'origine de l'établissement de la symbiose mycorhizienne et des échanges trophiques. Les lipides ont été identifiés comme étant une des principales sources de carbone transférée au partenaire fongique qui est auxotrophe pour les lipides. Une voie de biosynthèse des lipides associée à la symbiose limité dans son expression dans les cellules colonisées par les champignons AM a été caractérisé chez des plantes modèles. Cependant, les études génétiques ont jusqu'à présent été limitées à quelques espèces d'angiospermes. Nous avons utilisé ici le modèle d'hépatique Marchantia paleacea, récemment mis au point, pour vérifier si les mécanismes permettant le transfert des lipides de la plante au champignon ont une origine profonde dans les plantes ou ont évolué plus récemment chez les Angiospermes. Premièrement, nous avons observé une accumulation de lipides dans les cellules de M. paleacea contenant des arbuscules. Ensuite, une stratégie originale basée sur l'ingénierie enzymatique nous a permis de suivre des composés lipidiques spécifiques supposés être transférés au champignon. De cette manière, nous avons démontré la production de lipides et leur transfert de M. paleacea au champignon mycorhizien Rhizophagus irregularis. La conservation de ce transfert, qui avait été initialement démontrée dans les angiospermes, souligne son importance dans la symbiose mycorhizienne. Grâce au génome récemment séquencé de M. paleacea, nous avons identifié chez cet organisme les gènes connus chez les angiospermes comme étant impliqués dans la biosynthèse et le transfert de lipides symbiotiques. Je me suis concentré sur un gène essentiel codant pour la Glycerol-3 phosphate Acyl Transférase RAM2, dont on pense qu'elle agit en aval de cette voie. L'analyse du promoteur fusionné au gène rapporteur GUS de M. paleacea RAM2 a indiqué que son expression était induite dans des cellules contenant des arbuscule. Des essais de trans-complémentation menés chez le ram2 de Medicago truncatula en utilisant M. paleacea RAM2 nous ont permis de démontrer la conservation de la fonction biochimique de RAM2 chez des plantes terrestres. Pour les recherches futures sur le rôle biologique de M. paleacea RAM2, j'ai développé une approche CRISPR / Cas9 et obtenu des lignes éditées de l'un des trois paralogues de M. paleacea RAM2. Pour conclure, nos résultats suggèrent que la voie lipidique symbiotique est apparu chez les premières plantes terrestres et qu'elle a été conservée depuis pour les 450 MA de l'évolution des plantes terrestres. Nous proposons que cela ait été une innovation essentielle dans l'évolution des plantes terrestres.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Bécard, Guillaume
Delaux, Pierre-Marc
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 :Marchantia - Symbiose mycorhizienne à arbuscules - Evolution - Lipides - GPAT
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :18 Sep 2020 16:22