Caractérisation de la symbiose Nod-indépendante entre les Bradyrhizobium photosynthétiques et les légumineuses tropicales du genre Aeschynomene

par Katia Bonaldi

Thèse de doctorat en Biochimie, biologie cellulaire et moléculaire, physiologie et nutrition

Sous la direction de Eric Giraud.

Le président du jury était Bruno Touraine.

Le jury était composé de Eric Giraud, Sofie Goormachtig, Fabienne Cartieaux.

Les rapporteurs étaient Martin Crespi, Xavier Perret.


  • Résumé

    Les Bradyrhizobium photosynthétiques sont capables d'induire la formation de nodules fixateurs d'azote chez certaines légumineuses du genre Aeschynomene. La découverte récente que certaines de ces souches ne possèdent pas les gènes canoniques nodABC indique l'existence d'un nouveau processus symbiotique rhizobium-légumineuse indépendant des facteurs Nod. L'objectif de ce travail de thèse a consisté à avancer dans la compréhension des mécanismes mis en jeu lors de cette nouvelle interaction. Dans un premier temps, à travers différentes approches cytologiques, le processus par lequel la bactérie infecte la plante en l'absence de facteurs Nod a été décrit. Dans un deuxième temps, afin de mettre en évidence les bases moléculaires de cette interaction, une banque de 15 000 mutants Tn5 de la souche ORS278 a été criblée sur plante. Ce criblage a permit l'identification de plus d'une centaine de gènes bactériens intervenant durant le processus symbiotique. Les résultats obtenus nous ont conduits à proposer un modèle dans lequel la mise en place de la symbiose Nod-indépendante impliquerait, d'une part, la synthèse bactérienne d'une cytokinine permettant le déclenchement de l'organogenèse nodulaire, et d'autre part, d'autres signaux bactériens intervenant dans l'étape de reconnaissance avec la plante hôte. Enfin, nous avons mis en place une technique de transformation génétique d'Aeschynomene et validé cet outil à travers l'étude de l'expression hétérologue de la noduline précoce MtENOD11. Il peut à présent être envisagé de conduire des études fonctionnelles sur Aeschynomene en vue de caractériser la voie de signalisation Nod-indépendante.

  • Titre traduit

    Characterization of the Nod-independent symbiosis between photosynthetic Bradyrhizobium and tropical legumes of the Aeschynomene genus.


  • Résumé

    The photosynthetic Bradyrhizobium are able to induce the formation of nitrogen-fixing nodules in some legumes of the Aeschynomene genus. The recent discovery that some of these strains lack the canonical nodABC genes indicates the existence of a new symbiotic rhizobium-legume process that is independent of Nod factors. The aim of this work was to improve our understanding of the mechanisms involved in this new interaction. First, through various cytological approaches, the process by which the bacterium infects the plant in the absence of Nod factors has been described. Second, in order to decipher the molecular basis of this interaction, a library of 15,000 Tn5 mutants of the ORS278 strain was screened on plant. This screening allowed the identification of about one hundred bacterial genes involved in this symbiotic process. These results led us to propose a model in which the establishment of the Nod-independent symbiosis involves, on one han d, the synthesis of a bacterial cytokinin that triggers nodule organogenesis, and on the other hand, others bacterial signals that permit the recognition with the host plant. Finally, we developed a genetic transformation procedure of Aeschynomene and we validated this tool by studying the heterologous expression of the early nodulin MtENOD11. Now, functional studies on Aeschynomene are possible to permit the characterization of the Nod-independent signaling pathway.

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