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Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (Blanc SVSE 7)
Edition 2012


SYMNALING


Signalisation symbiotique : mécanismes d’ activation et spécificité dans la transduction des signaux Myc et Nod

Compréhension des mécanismes de signalisation par lesquels les légumineuses forment des associations bénéfiques avec des bactéries et des champignons mycorhiziens.
Le développement des associations à bénéfice réciproque entre les légumineuses et, soit les bactéries du genre Rhizobia, soit des champignons mycorhiziens à arbuscules dépendent d’une signalisation chimique entre les plantes et les microorganismes. L’objectif du projet est de comprendre les mécanismes par lesquels ces signaux conduisent à une activation spécifique de la réponse des plantes.

Les complexes symbiotiques et leur activation lors des réponses symbiotiques
Les endosymbioses racinaires d’intérêt agronomique entre les légumineuses et les rhizobia ou les champignons endomycorhiziens à arbuscules (AM) s’établissent après un échange de signaux moléculaires entre les plantes et leurs symbiontes microbiens. Les lipochitooligosaccharides (LCOs) sont les signaux clés produits par les Rhizobia (les facteurs Nod) qui stimulent la voie symbiotique commune (la CSP), nécessaire à la mise en place des deux symbioses (nodulation et mycorhization). Récemment, il a été montré qu’un champignon AM produit des signaux de nature similaire (les Myc LCOs) qui stimulent la mycorhization. Côté plantes, il a été montré que trois récepteurs sont requis pour la modulation, la mycorhization et les réponses aux LCOs. De plus, des protéines ont été identifiées comme interacteurs de ces récepteurs et pourraient être impliquées dans la régulation des réponses symbiotiques. En utilisant la plante modèle, Medicago truncatula, le projet vise à comprendre la composition et le rôle des complexes protéiques entre les récepteurs symbiotiques et leurs interacteurs ;
Le projet est divisé en deux parties avec les objectifs suivants :
- Identifier et caractériser les protéines clés qui interagissent avec les récepteurs symbiotiques et qui sont requis pour les réponses aux facteurs Nod et Myc LCO.
- Identifier les modifications dans les complexes des récepteurs symbiotiques qui conduisent à la régulation des réponses communes ou spécifiques en réponses aux facteus Nod et Myc LCO et à la nodulation et/ou la mycorhization.

Approches intégrées
Le projet utilise une combinaison d’approches moléculaire, génétique, biochimique, cytologique et protéomique pour atteindre les objectifs fixés.

Résultats

Attendus en 2014

Perspectives

Les symbioses racinaires des plantes sont largement reconnues pour leur contribution à la nutrition des plantes et pour leur potentiel en agriculture durable. La capacité des Rhizobiacées à fixer l’azote permet aux plantes hôtes de bénéficier d’une quantité illimitée en azote fixé à partir de l’air et l’intense développement du mycélium des champignons mycorhiziens à arbuscules permet aux plantes de bénéficier d’une absorption améliorée en phosphore, eau, azote et autres nutriments. La signalisation chimique via les LCOs (facteurs Nod et Myc) joue un rôle important dans le développement de ces symbioses et, en effet les composés LCO sont utilisés en agriculture pour accroître la croissance des cultures. La connaissance des mécanismes par lesquels les Nod et Myc LCO activent les réponses symbiotiques est importante afin d’étayer à la fois l’utilisation des LCOs et de développer les approches basées sur les symbioses en vue d’une agriculture durable.

Productions scientifiques et brevets

Attendues en 2014

Partenaires

LIPM Laboratoire des Interactions Plantes Microroganismes

Aide de l'ANR 380 000 euros
Début et durée du projet scientifique octobre 2012 - 36 mois

Résumé de soumission

Les endosymbioses racinaires d’intérêt agronomique avec les champignons endomycorhiziens à arbuscules (AM) et entre les rhizobia et les légumineuse (RL) ont une parenté évolutive et s’établissent après un échange de molécules signal entre les plantes et leurs symbiontes microbiens. Les lipochitooligosaccharides (LCOs) sont les signaux clés produits par les Rhizobia (les facteurs Nod) qui stimulent la voie symbiotique commune (la CSP), nécessaire à la mise en place des deux symbioses (nodulation et mycorrhization). Récemment, il a été montré qu’un AM produit des signaux de nature similaire (les Myc-LCOs) qui stimulent les réponses symbiotiques. Comment les Nod et Myc LCOs conduisent à l'activation de la CSP et des voies spécifiques de nodulation et de mycorrhization est inconnu. Nous proposons de répondre à cette question en utilisant la légumineuse modèle, Medicago truncatula, pour laquelle la connaissance de la signalisation Nod et Myc est de loin la plus avancée. Chez M. truncatula, trois récepteurs like kinase situés sur la membrane plasmique (les RLKs symbiotiques) jouent des rôles clés dans la signalisation Nod et Myc : DMI2 fait partie de la CSP tandis que NFP et LYK3 jouent des rôles spécifiques dans nodulation. Récemment nous avons identifié plusieurs protéines interagissant avec ces RLKs. Le projet utilisera des approches intégrées de biologie moléculaire, de génétique, de biochimie, de cytologie et de proteomique pour examiner les complexes de récepteur et les modifications de post-traductionnelles impliqués dans la signalisation Nod et Myc et le rôle des intéracteurs des RLKs dans le contrôle de la nodulation et la mycorrhization. De cette façon nous déterminerons les mécanismes moléculaires qui mènent à la transduction spécifique et commune des signaux Nod et Myc LCO. Comme les LCOs sont utilisés en agriculture pour améliorer la croissance des légumineuses et des non-légumineuses, ce travail fournira de nouvelles informations sur comment ces molécules élicitent leurs effets de stimulateur de croissance, et si les Nod et Myc LCOs peuvent être utilisé pour activer des voies différentes.

 

Programme ANR : Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (Blanc SVSE 7) 2012

Référence projet : ANR-12-BSV7-0001

Coordinateur du projet :
Madame Julie Cullimore (Laboratoire des Interactions Plantes Microroganismes)
julie.cullimore@nullinra.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.