Etude des mécanismes d'action des strigolactones sur les champignons endomycorhiziens à arbuscules

Study of the effects of strigolactones on arbuscular endomycorrhizal fungi.

• Auteur / Autrice : Arnaud Besserer
• Direction : Christophe Roux, Nathalie Séjalon-Delmas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biosciences végétales
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mitose

Mitochondries

Symbiose

Marqueurs biologiques

Métabolisme

Endomycorhizes

Mots clés libres

Symbiose endomycorhizienne à arbuscules

Strigolactones

Mitochondries

Métabolisme

Microscopie

Qrt-pcr

Mitoses

Phase pré-symbiotique

Résumé

La symbiose mycorhizienne à arbuscules (MA) est une interaction entre des champignons du sol et les racines des plantes. Les champignons MA sont des symbiontes obligatoires. Leurs spores peuvent germer spontanément mais leur croissance reste limitée en absence d'une plante hôte. La perception de l'hôte se fait via les exsudats racinaires et induit chez le champignon une ramification intense de ses hyphes appelée "branching", marquant le début de la phase présymbiotique. Les molécules actives présentes dans les exsudats racinaires et responsables de cette perception étaient inconnues jusqu'à ce que nous mettions en évidence la présence d'une strigolactone dans une fraction active d'exsudats racinaires de Sorgho. Les strigolactones étaient jusqu'à présent connues pour leur capacité à induire la germination des graines de plantes parasites des genres Striga et Orobanche. Nous avons montré que la sorgolactone, une strigolactone naturelle, ainsi que le GR24 (un analogue de synthèse), étaient capables d'induire le "branching" et la croissance globale des champignons MA à des concentrations extrêmement faibles (10-11 à 10-13 M). Le métabolisme mitochondrial du champignon (biosynthèse de NADH et d'ATP, respiration cellulaire) ainsi qu'une profonde réorganisation du mitochondriome sont activés après 10 à 60 min. Le "branching" qui n'apparaît qu'au bout de 24h ne semble pas dépendre d'une régulation transcriptionnelle. Celle-ci n'est visible que de manière tardive et transitoire et s'accompagne d'une augmentation de l'activité mitotique. Les résultats acquis lors de ces travaux placent les mitochondries au centre des mécanismes de stimulation cellulaire par les strigolactones.

The arbuscular endomycorrhizal symbiosis (AM) is an interaction between soil-borne fungi that belong to the Glomeromycota and plant roots. They are obligate biotrophic fungi. They propagate with spores that can germinate spontaneously. However, germinating hyphae exhibit a limited growth in absence of a host plant. The host perception occurs via root exudates and induces intense hyphal ramification, called branching, characteristic of the presymbiotic stage. Active molecules perceived by the fungus and present in root exudates were unknown until we demonstrated activity of a strigolactone purified from root exudates of Sorghum (sorgolactone). This strigolactone and a synthetic analogue GR24 appeared to be potent inducers of Gigaspora rosea hyphal branching. At that time, strigolactones were only known to act as inducer of seed germination of the parasitic plants Striga and Orobanche. We showed that these molecules were able to stimulate spores germination and growth of AM fungi at extremely low concentration (10-11 to 10-13M). In response to GR24 the mitochondrial metabolism of the fungus (biosynthesis of NADH, ATP and cell respiration) was activated after 10 to 60 min. GR24 also triggers dramatic changes in mitochondrial organisation. These cellular responses preceded the morphological branching that appeared 24 h later and did not seem to require any modification of gene expression that were only late and transient (at 5 days ). During the same time, an increase of mitosis rate was noted. The results acquired during this study place mitochondria at the centre of the strigolactone stimulation mechanism.