Analyse comparative des mécanismes de différenciation des bactéroïdes au cours de la symbiose Rhizobium/Légumineuse

par Florian Lamouche

Projet de thèse en Biologie

Sous la direction de Benoît Alunni et de Yves Dessaux.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème , en partenariat avec Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) (laboratoire) , Interaction Plantes-Bactéries (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2015 .


  • Résumé

    La symbiose fixatrice d'azote entre les plantes légumineuses et les rhizobia mène à la formation d'un organe racinaire : la nodosité, où les bactéries se différencient en bactéroïdes fixateurs d'azote. Au sein de ces nodosités, les bactéroïdes peuvent adopter différents morphotypes qui se caractérisent par d'importantes modifications métaboliques et morphologiques imposées par la plante. Ainsi, les bactéroïdes peuvent être : - semblables à des bactéries en culture comme c'est le cas pour les symbiontes du soja. - fortement allongés comme les symbiontes d'Aeschynomene afraspera - sphériques comme les bactéroïdes d'Aeschynomene indica. Dans ces deux derniers cas, les bactéroïdes ont amplifié leur génome et sont polyploïdes. Nous proposons d'étudier au travers d'une analyse comparative globale (transcriptomique, protéomique et métabolomique) les mécanismes de différenciation impliqués dans la mise en place de chaque morphotype. Les facteurs, identifiés comme spécifiques d'un morphotype, feront l'objet d'une analyse fonctionnelle. Ce travail permettra de mieux comprendre si certains morphotypes sont plus avantageux que d'autres pour la plante et quelles voies métaboliques/réseaux génétiques sont impliqués dans ces processus de différenciation. En parallèle, une étude des nucléoïdes sera menée sur ces trois morphotypes bactéroïdiens afin d'investiguer les liens entre ploïdie, structure des nucléoïdes et régulation de l'expression génique au cours de la symbiose.

  • Titre traduit

    Comparative analysis of bacteroid differentiation mechanisms in Legume Rhizobium symbiosis


  • Résumé

    The nitrogen-fixing symbiosis between legumes and rhizobia leads to the formation of a root organ: the nodule where bacteria differentiate into nitrogen-fixing bacteroids. Within nodules, bacteroids can adopt very different morphotypes characterized by important metabolic and morphological modifications imposed by the host plant. Bacteroids can be: - similar to cultured bacteria as in soybean nodules; - elongated like in Aeschynomene afraspera nodules; - spherical as seen in Aeschynomene indica nodules. In these two last cases, bacteroids have undergone several rounds of genome amplification without cytokinesis resulting in polyploid bacteria. We propose to study the mechanisms of bacteroid differentiation leading to these morphotypes by a global comparative approach (transcriptomics, proteomics and metabolomics) using symbiotic systems displaying the three morphotypes. Morphotype-specific factors will be selected for functional characterization. This study will determine if certain morphotypes are giving an advantage to the plant and what metabolic/genetic pathways are important for the differentiation process. In parallel, bacteroid nucleoids of each morphotype will be studied to decipher the links between endoreduplication, nucleoid structure and regulation of gene expression.