Étude de la régulation des gènes de la voie d'assimilation du nitrate du champion symbiotique Hebeloma cylindrosporum

par David Rekangalt

Thèse de doctorat en Écologie microbienne

Soutenue en 2003

à Lyon 1 .


  • Résumé

    La symbiose ectomycorhizienne est une association mutualiste entre des champignons filamenteux et les racines de la plupart des arbres des forêts tempérées. L'expression génique des deux partenaires est très modifiée lors de l'association. Il en résulte des modifications morphologiques et physiologiques de la plante et du champignon, parmi lesquelles des modifications du métabolisme de l'azote. Les connaissances concernant l'expression des voies du métabolisme azoté fongique ont été essentiellement acquises sur des myce��liums en culture pure et peu de données concernent les modifications éventuelles de la régulation des gènes en réponse à l'association avec la plante. L'objectif de ce travail a donc été de préciser la régulation de la voie fongique d'assimilation du nitrate lors de l'établissement de la symbiose. Le modèle d'étude utilisé est le basidiomycète ectomycorhizien Hebeloma cylindrosporum. Trois gènes de la voie d'assimilation du nitrate ont été clonés dans un travail antérieur. Il s'agit des gènes nrt2 codant pour un transporteur de nitrate, nar1 codant pour une nitrate réductase et nir1 pour une nitrite réductase. Nous avons d'abord précisé l'influence de facteurs abiotiques et biotiques sur l'expression des gènes de cette voie métabolique fongique. Nous avons montré que cette voie répond de façon identique à différents stimuli extérieurs quel que soit le génotype de la souche fongique (homo- ou dicaryotique). Il existe cependant une variabilité intraspécifique des niveaux d'expression des différents gènes. L'ammonium réprime l'expression des trois gènes étudiés, et le nitrate n'est pas nécessaire à leur induction. Nous avons également montré que leurs niveaux de transcription sont modifiés en présence de la plante, et en particulier que l'expression est réduite en présence de nitrate et très augmentée en carence azotée dans les filaments mycéliens explorant le milieu autour de la racine. Le gène du transporteur de nitrate est transcrit dans les hyphes associés à la racine au niveau du manteau et/ou du réseau de Hartig (zone d'échange entre les deux partenaires) mais sa régulation est modifiée : l'ammonium ne réprime plus la transcription de ce gène. Afin de préciser certains aspects de cette régulation, nous avons caractérisé un homocaryon mutant déficient en activité nitrate réductase. Son spectre d'utilisation des sources azotées est très restreint : il ne se développe qu'en présence d'ammonium, de glutamine, d'urée ou de nitrite. Malgré son incapacité à utiliser le nitrate, ce mutant est capable de transcrire le gène du transporteur de nitrate. Ces phénotypes co-ségrègent dans la descendance lorsque ce mutant est croisé avec une souche sauvage, ceci suggère que ces phénotypes résultent d'une seule mutation qui pourrait affecter un gène majeur du métabolisme azoté. L'utilisation de gènes régulateurs du métabolisme azoté d'ascomycètes n'a pas permis de cloner un gène homologue d'H. Cylindrosporum. Cependant, une analyse bioinformatique indique qu'un tel gène pourrait exister chez les basidiomycètes. Enfin, pour étudier in vivo l'expression des gènes fongiques, nous avons introduit par transformation dans H. Cylindrosporum le gène de la protéine fluorescente verte (GFP). Deux des transformants produits présentent une fluorescence importante au niveau du cytoplasme des jeunes hyphes. Nos résultats illustrent l'influence importante de la plante hôte sur l'expression des gènes du métabolisme nitrique du champignon. Deux nouveaux outils sont désormais disponibles : une souche mutante qui permettra de clarifier le rôle de la nitrate réductase fongique dans l'amélioration de la nutrition de la plante hôte et des transformants exprimant la GFP qui permettront de suivre l'expression in situ de gènes fongiques impliqués dans l'établissement et/ou dans le fonctionnement de cette symbiose plante-champignon.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (138 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 263 Réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2003/129bis
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