Contrôle symbiotique de l’immunité au cours des étapes tardives de la symbiose Medicago-Sinorhizobium

par Fathi Berrabah

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Benjamin Gourion.

Le président du jury était Yves Dessaux.

Le jury était composé de Benjamin Gourion, Yves Dessaux, Eric Giraud, Benoît Lefèbvre, Marc Lepetit.

Les rapporteurs étaient Eric Giraud, Jean-Michel Ané.


  • Résumé

    La légumineuse Medicago établie une interaction symbiotique avec des bactéries du sol fixatrices d’azote, les rhizobia. Cette interaction provoque la formation d’un nouvel organe racinaire, la nodosité, au sein de laquelle les bactéries infectent de manière massive et chronique les cellules de la plante. Malgré cette invasion, aucune réaction de défense n’est observée ce qui suggère l’existence de mécanismes symbiotiques locaux de contrôle de l’immunité. Les gènes de Medicago DNF2 et SymCRK codant une phospholipase C-like et un récepteur-like kinase riche en cystéines, semblaient intervenir dans ces mécanismes peu connus. Mon travail de thèse a consisté à mieux caractériser les mécanismes de tolérance aux rhizobia notamment ceux faisant intervenir ces deux gènes. Nos résultats indiquent que dnf2 et symCRK forment des nodosités non-fixatrices, nécrotiques, présentant une activation des défenses et une perte de viabilité des bactéroïdes (forme intracellulaire des bactéries). Par ailleurs, l’utilisation de mutants bactériens nous a permis de montrer que, chez la plante sauvage, la perte de viabilité des bactéroïdes et l’absence de fixation d’azote ne sont pas suffisantes pour stimuler les défenses. Nos résultats indiquent également que dnf2 et symCRK agissent successivement lors du processus symbiotique et que la nécessité de dnf2 pour l’établissement de la symbiose peut être contournée dans certaines conditions de culture. Enfin, nous avons réalisé une analyse du protéome de symCRK et des expériences de physiologie végétale qui ont mis en évidence la nécessité, pour le maintien d’une symbiose efficace, de réprimer la voie éthylène après internalisation des rhizobia dans les cellules végétales. Ensemble, nos données améliorent la compréhension du phénomène de tolérance observée dans les nodosités de Légumineuses.

  • Titre traduit

    Symbiotic control of plant immunity during the late step of the Medicago-Sinorhizobium symbiosis


  • Résumé

    The legume plant Medicago establishes symbiotic interaction with nitrogen fixing bacteria, called rhizobia. This interaction leads to the formation of root organs, the nodules. A massive and chronic infection of nodule cells is observed without induction of any plant defense suggesting that a symbiotic mechanism controls immunity in the nodules. The two Medicago genes, DNF2 and SymCRK encoding a phospholipase C-like protein and a cysteine-rich receptor-like kinase respectively were identified as potentially involved in the prevention of defenses during the late steps of the symbiosis. However, this phenomenon was poorly characterized. Herein we improved the characterization of the Legume tolerance to intracellular rhizobia with an emphasis on the role of DNF2 and SymCRK. Our results indicate that dnf2 and symCRK produce necrotic nodules that do not fix nitrogen, that develop defenses and in which bacteroids, the intracellular form of rhizobia, rapidly loose viability. Using bacterial mutants, we show that reduced bacteroid viability and/or nitrogen fixation defect are not per se enough to trigger defenses in wild type plants. Our results also indicate that DNF2 and SymCRK act successively during the symbiotic process and that artificial culture conditions can bypass DNF2 requirement for symbiosis. Finally, symCRK proteome analysis and physiological studies together indicate that the ethylene pathway has to be repressed after rhizobia internalization within the plant cells to maintain efficient symbiosis. Together our data improve the knowledge on the basis of legume tolerance to rhizobia.


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