Thèse soutenue

Symbiose fixatrice d'azote versus nutrition minérale azotée : conséquence sur l'interaction entre Medicago truncatula et le puceron du pois Acyrthosiphon pisum
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Auteur / Autrice : Gaurav Pandharikar
Direction : Marylène PoiriéPierre Frendo
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Soutenance le 15/06/2020
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Simon
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Simon, David Giron, Marc Lepetit
Rapporteurs / Rapporteuses : David Giron, Marc Lepetit

Résumé

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Les symbiotes jouent un rôle crucial dans le phénotype de leur hôte et dans son adaptation à l'environnement. Cependant, jusqu'à récemment, les interactions plantes-insectes étaient étudiées sans tenir compte de la présence de bactéries symbiotiques chez les partenaires impliqués. De nouvelles découvertes ont démontré que les communautés racinaires et aériennes des plantes sont liées. Dans ce contexte, mon doctorat s'interroge sur la façon dont les interactions entre les espèces végétales et les insectes sont modulées par leurs symbiotes respectifs. Dans un premier temps, j'ai analysé le rôle de la symbiose fixatrice d'azote (NFS) chez la légumineuse Medicago truncatula (A17) dans l’interaction avec des lignées de pucerons du pois Acyrthosiphon pisum portant différents endosymbionts facultatifs (FS). Pour ce faire, j'ai comparé la croissance de plantes de M. truncatula inoculées avec la bactérie nodulante Sinorhizobium meliloti (NFS) ou arrosées avec une solution de nitrate (non inoculées ; NI) infestées par des lignées de pucerons du pois provenant d’un même clone génétique (YR2) soit sans FS ou avec Hamiltonella defensa, Serratia symbiotica ou Regiella insecticola. La croissance des plantes NSF et NI est réduite par l'attaque des pucerons, tandis que la croissance des pucerons (mais pas leur survie) a été fortement réduite sur les plants NFS. En présence de pucerons la capacité de fixation d'azote des plantes NFS est réduite suite à l’induction d’une sénescence précoce des nodules. Enfin, chez les plantes NFS, toutes les lignées de pucerons ont déclenché l'expression du gène Pathogenesis-Related-1 (PR1), un marqueur de la voie salicylique (SA), et du gène Proteinase inhibitor (PI), un marqueur de la voie jasmonique (JA), tandis que chez les plantes NI, seule l'expression de PR1 a été déclenchée. Ainsi, le statut symbiotique de la plante influence clairement les interactions plante-puceron et la réponse de la plante à l’infestation, alors que le statut symbiotique du puceron ne fait que moduler l'amplitude de cette réponse. Il a été démontré que le génotype de la plante et du puceron sont tous deux importants dans le résultat de leur interaction, j'ai donc étudié plus en détail comment la NFS affecte l'interaction entre différents génotypes de plantes et de pucerons. Pour cela, j'ai utilisé trois génotypes différents d’A. pisum dépourvus de FS (LL01, YR2, T3-8V1) et deux génotypes de M. truncatula (A17 et R108) en présence ou en absence S. meliloti. La performance de chaque génotype de puceron sur les deux génotypes de plantes et l'effet des différents génotypes de pucerons sur la croissance des plantes et la capacité de fixation de l'azote des plantes de SNF ont été mesurés. Nous avons également estimé la réponse de défense médiée par le génotype de M. truncatula déclenchée par les différents génotypes de pucerons en utilisant différents gènes marqueurs des voies de défense JA et SA. J'ai constaté que les génotypes plantes-insectes ainsi que la présence de S. meliloti affectent de manière significative les interactions plantes-aphides. Ainsi, les interactions génétiques interspécifiques entre la plante hôte et les pucerons ainsi que leur statut symbiotique peuvent influencer la dynamique de la population et la structure de la communauté. Ces résultats montrent que l'interaction plante-insecte est fortement influencée par la génétique des espèces et par leur statut symbiotique, ajoutant un nouveau niveau de complexité qui reste à explorer.