Thèse en cours

Caractérisation de nouvelles voies de régulation redox-dépendantes de Sinorhizobium meliloti impliquées dans la symbiose fixatrice d'azote avec Medicago truncatula
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Auteur / Autrice : Fanny Nazaret
Direction : Geneviève AlloingKarine Mandon
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Biologie des Interactions et Ecologie
Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la vie et de la santé
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISA - INSTITUT SOPHIA AGROBIOTECH
Equipe de recherche : Symbiose et état Rédox de la cellule

Résumé

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La symbiose fixatrice d'azote entre des bactéries du sol de la famille des Rhizobiacées et des plantes de la famille des légumineuses permet aux plantes d'assimiler l'azote atmosphérique. Initiée dans la rhizosphère par un échange de signaux moléculaires entre les deux partenaires, cette interaction se poursuit par l'infection des racines au niveau des poils absorbants et aboutit à la formation d'un nouvel organe racinaire, la nodosité, au sein duquel les bactéries se différencient en bactéroïdes capables de réduire l'azote atmosphérique en ammonium utilisé par le partenaire végétal. Le laboratoire a montré que la régulation de l'état redox bactérien joue un rôle majeur dans la symbiose Sinorhizobium meliloti / Medicago truncatula. Néanmoins, les voies de signalisation redox mises en jeu restent mal connues. Deux acteurs-clé de la régulation redox thiol-dépendante (liée à la modification post-traductionnelle des protéines au niveau des thiols de cysteines redox-sensibles) ont récemment été identifiés au laboratoire. D'une part MarR2, un régulateur transcriptionnel de la famille MarR (Multiple Antibiotic Resistance regulator), répondant à des signaux redox et nécessaire à l'infection initiale des racines. D'autre part, plusieurs travaux soulignent l'importance du glutathion au cours du développement de la nodosité, connu pour son rôle dans le maintien de l'homéostasie redox intracellulaire et impliqué dans des modifications post-traductionnelles des protéines au niveau des thiols des cystéines (S-glutathionylation). Le projet de thèse aura pour but de préciser le rôle de MarR2 et de la S-glutathionylation dans la régulation redox au cours de l'interaction. L'influence de MarR2 sur l'homéostasie redox de S. meliloti sera analysée à l'aide de biosenseurs redox fluorescents introduits chez les bactéries. Les mesures seront tout d'abord effectuées chez les bactéries libres, par fluorimétrie, avec et sans ajout de molécules oxydantes dans le milieu de culture. L'évolution de l'état redox des bactéries sera également analysée in planta, au cours du processus d'infection et du développement des nodosités, en utilisant la microscopie confocale et la cytométrie en flux. En parallèle, les cibles de MarR2 seront déterminées, ainsi que leur contribution éventuelle à l'efficacité symbiotique. L'ensemble des cibles de MarR2 seront déterminées par une analyse transcriptomique comparative : les gènes différentiellement exprimés chez le mutant marR2 seront identifiés par RNAseq à partir d'ARNs extraits de cultures bactériennes sauvages et mutantes. L'importance dans l'interaction des candidats identifiés sera étudiée à l'aide de mutants de S. meliloti, en utilisant diverses approches cellulaires et moléculaires. Par ailleurs les protéines S-glutathionylées de S. meliloti seront identifiées par une approche protéomique. Pour cela, les protéines seront extraites de cultures bactériennes et, après enrichissement des extraits en protéines S-glutathionylées, analysées par spectrométrie de masse. La S-glutathionylation de protéines-candidates identifiées par cette approche sera ensuite analysée in planta, ainsi que leur contribution à l'interaction symbiotique, après inactivation des gènes correspondants et analyse phénotypique des bactéries mutantes. L'ensemble de ce travail permettra la caractérisation de nouveaux acteurs moléculaires, impliqués dans la régulation redox du développement des nodosités fixatrices d'azote et donc de l'efficacité de la symbiose.