Rôle des systèmes toxine antitoxine de Sinorhizobium meliloti au cours de l’interaction symbiotique avec Medicago sp.

par Justine Lipuma

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Laurence Dupont.

Soutenue le 06-07-2015

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) , en partenariat avec Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) et de Institut Sophia Agrobiotech (laboratoire) .

Le président du jury était Marylène Poirié.

Le jury était composé de Laurence Dupont, Marylène Poirié, Laurence Van Melderen, Claude Bruand, Paola Bonfante, Isabelle Garcia.

Les rapporteurs étaient Laurence Van Melderen, Claude Bruand.

mots clés

• Toxine antitoxine
• Sinorhizobium meliloti
• Medicago sp.
• Sénescence
• Toxines
• Antitoxines
• Sinorhizobium meliloti
• Medicago
• Plantes -- Vieillissement

Résumé

L'interaction symbiotique entre la bactérie du sol Sinorhizobium meliloti et la plante de la famille des légumineuses Medicago sp. conduit au développement d’un nouvel organe racinaire: la nodosité. Au sein de cet organe, les bactéries différenciées en bactéroïdes, réduisant l’azote atmosphérique en ammoniac directement assimilable par la plante, favorisant ainsi sa nutrition azotée. En échange, la plante, grâce à son activité photosynthétique, fournit aux bactéroïdes des composés carbonés. Cette association à bénéfice mutuel n’est toutefois pas permanente. En effet, quelques semaines seulement après l'établissement de la symbiose, une sénescence définie par une dégradation des bactéroïdes puis des cellules végétales, est observée. Cette étape du développement nodositaire est aujourd’hui encore peu étudiée et mal comprise.L’objectif premier de ce travail était donc d’analyser le rôle du bactéroïde dans cette rupture symbiotique. Pour cela, nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des systèmes Toxine Antitoxine (TA) de type VapBC de S. meliloti. En effet, ces opérons sont, dans la littérature, connus pour être impliqués dans la réponse aux stress, la persistance et/ou la mort bactérienne ainsi que la survie de la bactérie au sein de la cellule hôte. Dans un premier temps, nous avons développé une analyse globale du rôle des 11 systèmes VapBC chromosomiques de S. meliloti dans l’interaction symbiotique par des analyses in silico et de phénotypes de mutants d'invalidation du gène de la toxine en interactions avec Medicago sp. Deux études ont été réalisés de façon plus détaillées sur deux modules vapBC (VapBC5 et VapBC7).

mots clés

• Toxin antitoxin
• Sinorhizobium meliloti
• Medicago sp.
• Senescence

Titre traduit

Role of Sinorhizobium meliloti toxin antitoxin systems during symbiotic interaction with Medicago sp.

Résumé

The symbiotic interaction between the soil bacterium Sinorhizobium meliloti and the legumes plant Medicago sp. led to the development of a new root organ: the nodule. In this nodule differenciated bacteria into bacteroids, reducing atmospheric nitrogen into ammonia directly assimilated by the plant, thus promoting its nitrogen nutrition. In exchange, the plant, thanks to its photosynthetic activity, provides carbon compounds to the bacteroids. This mutual benefit association is however not permanent. Indeed, just weeks after the establishment of the symbiosis, senescence defined by a degradation of Bacteroides and plant cells, is observed. This stage of development is poorly understood in particularly about bacterial signal.The primary objective of this study was therefore to analyze the role of bacteroids in this symbiotic rupture. For this, we are particularly interested in the role of VapBC toxin antitoxin systems (TA) of S. meliloti. Indeed, in the literature, they are known to be involved in the stress response, persistence and / or bacterial death and the survival of the bacteria within the host cell. At first, we developed a global analysis of the role of 11 VapBC chromosomal systems in S. meliloti symbiotic interaction. After an in silico study, we studied the symbiotic phenotype with Medicago sp., Of each of the bacterial toxin mutants invalidation. Given the results, we, as a second step, developed a detail analysis of phenotypes obtained with two of these mutants: vapC5- and vapC7-.