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Pons, Simon. Les hormones dans la symbiose mycorhizienne : étude de la production et des effets d'hormones végétales par les champignons endomycorhiziens

Pons, Simon (2020). Les hormones dans la symbiose mycorhizienne : étude de la production et des effets d'hormones végétales par les champignons endomycorhiziens.

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Résumé en francais

La symbiose mycorhizienne à arbuscules est une association mutualiste qui s'établit entre les racines de la majorité des plantes terrestres et les champignons souterrains du sous-phylum des Gloméromycetes. Cette interaction est bénéfique pour les deux partenaires : le champignon fournit à la plante des minéraux (principalement phosphore et azote) et il obtient en retour des molécules carbonées (sous forme de lipides et d'oses), indispensables à sa survie. Cette interaction est initiée par un dialogue moléculaire, impliquant d'une part des molécules chitiniques d'origine fongique et d'autre part des hormones secrétées par la plante, les strigolactones. Une fois la symbiose établie, elle est contrôlée par des hormones végétales, qui favorisent ou inhibent son maintien. De manière intéressante, malgré que de nombreuses espèces bactériennes et fongiques du sol aient été décrites comme capables de produire des hormones végétales, pour moduler leurs interactions avec les plantes, peu d'études décrivent la capacité des champignons mycorhiziens à arbuscules à biosynthétiser de telles molécules. Pourtant, des gènes codants pour des récepteurs putatifs à deux phytohormones - Cytokinines et Ethylène - ont été identifiés chez certains champignons endomycorhiziens. Le premier objectif de ce travail a été d'identifier des hormones végétales chez le champignon endomycorhizien modèle Rhizophagus irregularis. Ce champignon étant biotrophe obligatoire, incapable de se développer en absence de partenaire végétal, nous avons utilisé des spores en germination axénique afin d'éviter toute contamination issue de la plante. A l'aide de méthodes d'analyses biochimiques, sensibles et précises, nous avons mis en évidence la présence de quatre hormones végétales dans les extraits fongiques : une auxine (acide indole-3-acétique), une cytokinine (isopentenyl-adénosine), un acide gibbérellique (GA_4) et l'éthylène. Nos expériences suggèrent, de plus, que comme chez la plupart des champignons, R. irregularis utilise une voie KMBA-dépendante pour biosynthétiser l'ethylène. Le deuxième objectif a été de déterminer l'origine de biosynthèse de ces hormones. Elles peuvent soit être métabolisées par le champignon, soit être importées durant les échanges symbiotiques avec la plante. Pour démontrer une éventuelle biosynthèse fongique, nous avons initié des expériences d'incorporation et de suivi de marquages isotopiques, en faisant germer des spores en présence de sources de carbones marqués. Un troisième objectif a visé à initier des travaux sur les effets des cytokinines et de l'éthylène sur R. irregularis, puisqu'il possède des récepteurs putatifs à ces deux phytohormones. La preuve biochimique de la présence d'hormones chez R. irregularis constitue une découverte importante pour la communauté. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives quant à leurs rôles et leurs régulations lors de la symbiose. Celles-ci pourraient avoir un impact direct sur la physiologie des champignons endomycorhiziens, contribuer au dialogue moléculaire plante-champignon ou inter-plantes, via le réseau mycélien, mais également influencer les communautés microbiennes du sol. Ces résultats encourageront à davantage étudier les plantes dans leur microbiome naturel et permettront de mieux comprendre comment un langage hormonal commun, qui s'est développé au cours de l'évolution, a contribué à l'interaction entre les plantes et les champignons mycorhiziens depuis qu'elles ont colonisé le milieu terrestre.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Puech-Pagès, Virginie
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 - Champignon mycorhizien à arbuscules - Rhizophagus irregularis - Hormones végétales - Spectrométrie de masse - Auxine - Cytokinine - Ethylène - Gibbérelline
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :01 Sep 2021 14:10