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Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017
Projet TrolesInfidels

Compromis dans les symbioses rhizobium-légumineuse, influence de l’immunité et des défenses sur la symbiose et vice versa

En s’associant avec des bactéries du sol appelées rhizobia, les plantes de la famille des légumineuses sont capables de se développer sur des sols pauvres en azote. Durant ces interactions, les plantes profitent de la capacité des rhizobia à fixer l’azote atmosphérique. Les métabolites fournit par la plantes pour former et maintenir fonctionnels les organes abritant les bactéries (nodules) sont généralement considérés comme le seul coût de ces interactions pour les plantes. Bien que les bénéfices potentiels soient importants pour les légumineuses, le processus de nodulation présente un risque. En effet, certaines rhizobia ne fixent que peu ou pas l’azote et se comportent comme des parasites ou des tricheurs. Le risque de perte de ressources pour la plante a été bien identifié et est considéré comme un compromis permettant l’éventuel accès à l’azote.
En plus des nutriments fournit par la plante, le nodule constitue une niche dans laquelle les rhizobia prolifèrent et atteignent des densités de populations spectaculaires bien supérieures à celles observées lors d’interaction hôte pathogène. Cette colonisation bactérienne n’est pas associée à des réactions de défense typiquement rencontrées quand un tissu végétal est massivement colonisé par des microorganismes. Ce paradoxe ainsi que l’observation de nodules développant des réactions de défense chez certains mutants de plantes ont conduit à l’élaboration du concept de contrôle symbiotique de l’immunité qui permettrait aux plantes de tolérer les rhizobia. Ce concept amène de nouvelles questions et permet d’envisager, qu’au-delà du compromis « investissement en ressource contre azote » qui régit les interactions rhizobia-légumieuses, un autre compromis pourrait exister. En effet, si l’immunité des plantes est fortement réprimée dans les nodules pour permettre la colonisation massive par les rhizobia, les conséquences devraient être une vulnérabilité accrue des nodules aux microorganismes opportunistes et/ou pathogènes. D’autre part, une immunité qui ne serait pas suffisamment réprimée compromettrait la colonisation par les rhizobia ou, dans une moindre mesure, pourrait limiter les capacités de fixation d’azote.
Dans le présent projet, nous proposons d’explorer dans quelle mesure l’immunité des légumineuses influence l’efficacité symbiotique et, à l’inverse, quelle est l’impact de la symbiose sur l’immunité des plantes et leur vulnérabilité au pathogènes.
Ces questions seront abordées en utilisant la légumineuse modèle Medicago truncatula (Mt) et ses symbiontes du genre Sinorhizobium (Sm). Divers approches incluant microbiologie, microscopie, biochimie et génétique moléculaire seront utilisées. En plus du système symbiotique Mt-Sm, une bactérie phytopathogène, Ralstonia solanacearum (Rs) sera également employée. Celle-ci infecte Mt de manière naturelle via le système racinaire. Au cours des dernières années, notre groupe a développé un modèle d’interaction tripartite impliquant Mt, Sm et Rs. Ces travaux ont permis de montrer que i) les nodules peuvent être infectés par Rs de manière naturelle, ii) que Rs peut se multiplier efficacement dans les organes symbiotiques de Mt et iii) que quand Rs infecte des nodules, cette bactérie décrite comme un pathogène vasculaire ne se restreint pas aux vaisseaux mais peut coloniser l’ensemble de l’organe. En complément d’approches plus classiques, ce système expérimental nous permettra d’étudier à la fois l’influence de la symbiose sur l’immunité et la vulnérabilité aux pathogènes mais aussi, inversement, l’influence de l’immunité sur la symbiose en se focalisant plus particulièrement sur la fixation d’azote.
Notre projet se positionne au niveau de la recherche fondamentale. Cependant, il est centré sur l’étude de l’interaction de deux facteurs impliqués directement dans la productivité des plantes : l’efficacité symbiotique et l’immunité. Il est donc raisonnable de penser que les résultats obtenus pourront avoir un impact en agronomie.

Partenaires

LIPM Laboratoire des interactions plantes micro-organismes

Aide de l'ANR 242 689 euros
Début et durée du projet scientifique - 48 mois

 

Programme ANR : Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017

Référence projet : ANR-17-CE20-0013

Coordinateur du projet :
Monsieur Benjamin Gourion (Laboratoire des interactions plantes micro-organismes)

 

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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.