Signification écologique du quorum quenching dans les environnements rhizosphère et plantes – ECORUM

Le projet présenté vise à l’étude de la signification écologique du phénomène de quorum quenching (QQ), qui par définition s’oppose au quorum sensing (QS). Le QS est un mode de régulation qui couple chez les bactéries l’expression génique à la densité cellulaire. Il repose sur la synthèse et la perception de molécules signal par la population bactérienne concernée. Deux phénomènes de quenching peuvent être distingués. Le premier, de nature enzymatique conduit à la dégradation des signaux ; le second, chimique, implique des molécules dites « QS inhibitors » (QSI) qui interfèrent avec la reconnaissance des signaux par les récepteurs bactériens.

Le projet est centré autour de 3 axes. Le premier concerne la capacité qu’ont plusieurs plantes de la famille des légumineuses de dégrader certains signaux QS possédant un groupement lactone, et en particulier ceux de leur symbiote bactériens de la famille des Rhizobiaceaea, par le biais d’une activité de type lactonase. Il s’agira essentiellement de confirmer la nature d’une activité enzymatique candidate et d’identifier son rôle écologique exact. Pour cela, le spectre des légumineuses présentant cette activité sera recherché. Des mutants, où les variétés végétales exprimant un RNAi affectant la production de l’enzyme candidate seront utilisées.

Le second axe concerne une Rhizobiaceae voisine, Agrobacterium, chez laquelle le transfert du plasmide Ti, principal élément pathogène de la bactérie est régulé par QS. Le projet visera à évaluer dans quelle mesure ce processus de transfert conjugatif peut être affecté par la capacité à dégrader le signal QS d’Agrobacterium que présentent des végétaux, ou des bactéries et des consortia bactériens naturellement présents dans l’environnement d’Agrobacterium. Compte tenu de la durée du projet, et de l’obtention probable de mutants végétaux à la fin de celui-ci, seul des plantes modèles exprimant ou non une activité lactonase dirigée contre les signaux QS d’Agrobacterium – et déjà disponibles au laboratoire – seront utilisées.

Le troisième axe vise à rechercher des molécules de type QSI au sein de chimiothèques constitué de molécules de synthèse, ou d’extraits semi-purifiés, principalement d’origine végétale. Le criblage de ces chimiothèques sera réalisé en présence de signaux QS purifiés, au moyen de bactéries bio indicatrices déjà disponibles, incapables de produire leurs propres signaux QS, mais capables d’y répondre par la production de chromophores ou d’’activités enzymatiques facilement détectables quantifiables. L’identification des composés actifs parmi les extraits des extraits semi purifiés donneront lieu la purification des molécules. Le pouvoir d’inhibition du QS de celles-ci, ainsi que celui des molécules d’origine synthétique, sera étudié plus avant au moyen de bio-essais, tels le transfert conjugatif du plasmide Ti d’Agrobacterium, où l’expression du pouvoir pathogène de Pectobacterium sur tubercules de pommes de terre. Ce dernier volet d’étude pourrait contribuer à l’identification de molécules nouvelles, dont plusieurs d’origine biologique et actives contre les bactéries phytopathogènes. Il présente donc un potentiel d’application évident.