Analyse transcriptomique chez le chêne pédonculé (Quercus robur) au cours de l'établissement de la symbiose ectomycorhizienne avec le basidiomycète Piloderma croceum

par Patrick Frettinger

Thèse de doctorat en Biologie végétale et forestière

Sous la direction de Frédéric Lapeyrie.

Soutenue en 2006

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Plantes -- Expression génique
• Chêne pédonculé -- Génétique
• Chêne pédonculé -- Racines (botanique)
• Ectomycorhizes
• Symbiose
• Basidiomycètes
• Auxines

Résumé

La mise en place de la symbiose ectomycorhizienne implique l'établissement d'un dialogue moléculaire entre les deux partenaires. Au cours de la phase pré-symbiotique de l'association entre le chêne pédonculé (Quercus robur) et le basidiomycète Piloderma croceum, les effets classiquement observés lors de l'ectomycorhize (élongation et production de racines latérales, augmentation de la surface foliaire) apparaissent avant la différenciation de structures hyphale ou racinaire. L'analyse transcriptomique de cette phase a attribué un rôle très limité à l'auxine dans la régulation de l'expression de gènes de chêne impliqués dans la symbiose. Deux séquences codant pour des chitinases ont été isolées. La première chitinase fut surexprimée dans les racines latérales inoculées, et n'a pas été régulée dans les racines principales. La seconde chitinase ne fut pas régulée en présence de Piloderma croceum, quelque soit le type de racine. Pour mieux décrire la réponse de la plante à l'inoculation selon les types racinaires, nous avons suivi la régulation de près de 600 gènes. De manière remarquable, nous avons montré que la présence du partenaire fongique régule différentiellement l'expression des gènes entre les racines principales et les racines latérales. Ainsi, des gènes sont régulés dans les racines principales bien que celles-ci ne soient pas directement impliquées dans la symbiose. Les gènes régulés dans les racines latérales durant la phase pré-mycorhizienne sont régulés de manière similaire dans l'ectomycorhize. Parmi les gènes régulés dont les fonctions sont connues, près de 40% jouent un rôle dans les mécanismes de défense et de réponse aux agressions environnementales.

Titre traduit

Transcriptomic analysis in pedonculate oak (Quercus robur) during ectomycorrhizal symbiosis establishment with the basidiomycete Piloderma croceum

Résumé

The ectomycorrhizal symbiosis establishment involves a molecular cross-talk between both partners. During the pre-symbiotic stage of the interaction between pedonculate oak (Quercus robur) and the basidiomycete Piloderma croceum, ectomycorrhizal classical effects (lateral root elongation and production, increase of leaf area) appear prior to hyphal or root structural differentiation. Transcriptome analysis has shown a limited role of auxin on expression regulation of symbiotic related oak gene. Two sequences coding for chitinases were isolated. The transcript level of the first chitinase was upregulated in lateral roots, whereas no significant differential expression was observed in principal roots. The second chitinase was regulated neither in lateral nor in principal roots in presence of Piloderma croceum. To better describe the plant response to inoculation depending of the root type, we followed the regulation of nearly 600 genes. Interestingly, we showed that fungal presence regulates differentially gene expression in lateral roots and in principal roots. Thus, genes are regulated in principal roots, although these one are not directly involved in the symbiosis. Regulated genes in lateral roots at the pre-mycorrhizal stage are similarly regulated in ectomycorrhiza. Among the regulated genes of which functions are known, nearly 40% play a role in defence mechanisms and response to environmental aggressions.