Importance de l'ADN déméthylase DEMETER lors du développement nodulaire au cours de la symbiose Medicago truncatula/Sinorhizobium meliloti

par Carine Satgé

Thèse de doctorat en Interactions plantes microorganismes

Sous la direction de Pascal Gamas.

Soutenue le 04-11-2016

à Toulouse, INSA , dans le cadre de Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingénieries , en partenariat avec Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (laboratoire) et de Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (laboratoire) .

Le président du jury était Matthieu Arlat.

Le jury était composé de Sandra Bensmihen, Marc Lepetit.

Les rapporteurs étaient Moussa Benhamed, Peter Mergaert.


  • Résumé

    La symbiose légumineuse/rhizobium résulte en la formation d’un nouvel organe racinaire, le nodule, au sein duquel une induction coordonnée et massive de milliers de gènes a lieu. Plusieurs gènes contrôlant la méthylation de l’ADN sont régulés de façon spatiale au sein des nodules de Medicago truncatula, dont notamment un gène codant pour une déméthylase, DEMETER (DME), fortement exprimé dans la zone de différenciation. Ici, nous montrons que MtDME est essentiel pour le développement du nodule et qu’il régule l’expression de 1425 gènes, dont certains essentiels pour la différenciation des cellules de plantes et des bactéries. Une approche de séquençage bisulfite couplée à une capture génomique nous a permis d’identifier 474 régions qui sont différentiellement méthylées au cours du développement nodulaire, comportant notamment des gènes codant pour des peptides NCRs (Nodule-specific Cysteine-Rich). La diminution de l’expression de MtDME par ARN interférant mène à l’hyperméthylation et à la down-régulation de 400 gènes, la plupart d’entre eux étant associés à la différenciation du nodule. Une reprogrammation massive de l’expression génique via la déméthylation de l’ADN représente donc un nouveau mécanisme épigénétique qui contrôle une étape clé de l’organogenèse des nodules indéterminés durant l’interaction symbiotique.

  • Titre traduit

    Importance of the DNA demethylase DEMETER for nodule development during the symbiosis Medicago truncatula/Sinorhizobium meliloti


  • Résumé

    The legume-Rhizobium symbiosis leads to the formation a new organ, the root nodule, involving coordinated and massive induction of specific genes. Several genes controlling DNA methylation are spatially regulated within the Medicago truncatula nodule, with notably a demethylase gene, DEMETER (DME), mostly expressed in the differentiation zone. Here, we show that MtDME is essential for nodule development and regulates the expression of 1425 genes, certain critical for plant and bacterial cell differentiation. Bisulphite sequencing coupled to genomic capture enabled the identification of 474 regions that are differentially methylated during nodule development, including notably Nodule-specific Cysteine-Rich peptide genes. Decreasing DME expression by RNA interference led to hypermethylation and concomitant downregulation of 400 genes, most of them associated with nodule differentiation. Massive reprogramming of gene expression through DNA de-methylation is a new epigenetic mechanism controlling a key stage of indeterminate nodule organogenesis during symbiotic interactions.


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