Élaboration d'une stratégie analytique pour l'identification de métabolites clés impliqués dans la symbiose mycorhizienne entre Rhizophagus irregularis-Medicago truncatula

par Jérôme Laparre

Thèse de doctorat en Interactions plantes-microorganismes

Sous la direction de Guillaume Bécard et de Jean-Charles Portais.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La symbiose mycorhizienne à arbuscule (MA) est une interaction bénéfique entre les racines de la plupart des plantes et certains champignons du sol appartenant aux Gloméromycètes. La plante bénéficie d'une meilleure nutrition hydrique et minérale. En échange elle fournit au champignon MA, symbiote obligatoire, sa source de carbone qui lui permet d'accomplir son cycle de vie. Si quelques signaux symbiotiques impliqués dans les phases précoces de la symbiose MA ont été caractérisés ces dernières années, nos connaissances sont très limitées concernant les molécules régulatrices de la symbiose échangées entre les partenaires in planta. Dans ce contexte, nous avons élaboré une stratégie analytique dans le but d'identifier des métabolites clés impliqués dans la symbiose mycorhizienne. Nous avons associé une analyse différentielle du métabolome de racines mycorhizées et non mycorhizées à une analyse de l'expression de gènes spécifique de la symbiose mycorhizienne. L'analyse métabolique couplant la chromatographie liquide ultra performante (UPLC) et la spectrométrie de masse haute résolution (Q-TOF) avec des analyses statistiques non supervisées de type OPLS-DA, a permis de mettre en évidence 71 métabolites au moins 10 fois plus présents dans les racines mycorhizées. Parmi ces métabolites une cinquantaine n'avait jamais été identifiée comme caractéristiques de la mycorhization, dont la propionyl-carnitine. Quant à l'analyse transcriptomique, elle avait pour but de sélectionner parmi ces métabolites criblés ceux pouvant avoir un rôle de signaux régulateurs de la symbiose, reflété par leur activité sur le transcriptome du champignon MA. Nous avons réalisé une analyse de l'expression de gènes spécifiques de la symbiose sur des spores de Rhizophagus irregularis stimulées par des extraits racinaires fractionnés par HPLC. Par la complémentarité des deux analyses (transcriptomique et métabolique), les métabolites davantage présents dans les racines mycorhizées et détectés dans les fractions HPLC qui modulent l'expression de gènes fongiques sont identifiés comme des candidats potentiels.

  • Titre traduit

    Developement of an analytical startegy for the strategy for the identification of key metabolites involved in mycorrhizal symbiosis Medicago truncatula-Rhizophagus irregularis


  • Résumé

    The arbuscular mycorrhizal (MA) symbiosis is a mutualist interaction between soil fungi (Glomeromycota) and roots of most plant species. During symbiosis AM fungi provide plants with minerals and water, and obtain in return photoassimilates to carry out its life cycle. If some symbiotic signals involved in the early stages of the AM symbiosis have been characterized in recent years, our knowledge is very limited on regulatory molecules exchanged between the symbiotic partners in planta. In this context, we have developed an analytical strategy in order to identify key metabolites involved in mycorrhizal symbiosis. We associate a differential analysis of the metabolome of mycorrhizal roots and not mycorrhizal an analysis of the expression of genes specific mycorrhizal symbiosis. The analysis of metabolic coupling the high performance liquid chromatography (UPLC) and high resolution mass spectrometry (Q-TOF) analysis with statistical unsupervised type OPLS-DA, has highlighted 71 metabolites at least 10 times more prevalent in mycorrhizal roots. Among these metabolites fifty had never been identified as characteristics mycorrhization, including propionyl-carnitine. As for the transcriptomic analysis, it was to select among these those screened metabolites may have a role in regulating the symbiosis signals reflected by their activity on the transcriptome MA of the fungus. We conducted an analysis of the expression of specific genes on the symbiosis of spores of Rhizophagus irregularis stimulated by root extracts fractionated by HPLC. The complementarity of the two analysis (transcriptomics and metabolic), more metabolites present in mycorrhizal roots and detected in HPLC fractions that modulate the expression of fungal genes were identified as potential candidates.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (137 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 123-137

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0113
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