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Université Montpellier II (2012)

Étude moléculaire des étapes précoces de la symbiose actinorhizienne Casuarina-Frankia : analyse fonctionnelle des gènes de la plante hôte contrôlant l’infection

BENABDOUN Faïza Meriem

Titre : Étude moléculaire des étapes précoces de la symbiose actinorhizienne Casuarina-Frankia : analyse fonctionnelle des gènes de la plante hôte contrôlant l’infection

Auteur : BENABDOUN Faïza Meriem

Université de soutenance : Université Montpellier II co tutelle Université Constantine 1 (ex Mentouri)

Grade : Doctorat 2012

Résumé
Plus de 80% des plantes peuvent établir une symbiose racinaire avec des champignons de l’ordre des Glomales et former des endomycorhizes à arbuscules (AM). En revanche, seules certaines espèces appartenant à dix familles d’angiospermes réunies dans le clade des Eurosidées I peuvent établir une symbiose racinaire fixatrice d’azote. Il s’agit d’une part, des plantes de la famille des Légumineuses (Fabacées) et de Parasponia associées à Rhizobium et d’autre part, des plantes actinorhiziennes associées à l’actinomycète Frankia. Comme chez les Légumineuses, la symbiose actinorhizienne aboutit à la formation de nodosités (ou « nodules »), siège de la fixation d’azote par les bactéries. Cependant, contrairement aux nodules des Légumineuses, le nodule actinorhizien présente une structure et un développement s’apparentant aux racines latérales. L’étude des nodosités actinorhiziennes est donc particulièrement intéressante tant pour rechercher les spécificités de cette symbiose, que pour déterminer quelles sont les caractéristiques communes avec les Légumineuses. Nous avons étudié le rôle du gène CCaMK dans le processus symbiotique et l’organogenèse nodulaire chez l’arbre actinorhizien Casuarina glauca. CCaMK code pour une protéine kinase dépendante du calcium et de la calmoduline (« calcium and calmodulin dependent protein kinase »). Dans la cascade de signalisation conduisant à la nodulation et à la mycorhization chez les Légumineuses, ce gène est positionné en aval des oscillations calciques (« calcium spiking ») qui ont lieu durant les premières étapes de l’interaction symbiotique. CCaMK jouerait un rôle dans la perception et le décodage des oscillations calciques, ainsi que leur transduction aux différents composants contrôlant les endosymbioses racinaires. Nous avons suivi l’expression spatio-temporelle de la fusion transcriptionnelle PromCgCCaMK ::GUS au cours de la nodulation et montré que celle-ci était corrélée à la présence de Frankia tout au long du processus symbiotique, soulignant ainsi le rôle clé de CCaMK dans l’infection. Par ailleurs, nous avons cherché à déterminer l’importance du domaine autoinhibiteur de la protéine CCaMK dans l’activation du processus d’organogenèse du nodule. Pour cela, nous avons réalisé et introduit chez C. glauca des constructions géniques de CgCCaMK permettant l’expression de formes tronquées constitutivement actives, car dépourvues du domaine autoinhibiteur/CAM. Nous avons aussi utilisé des formes tronquées du gène MtCCaMK de Medicago truncatula. L’expression de ces formes tronquées de CCaMK a révélé que la levée de l’autoinhibition induit la formation de nodules spontanés indépendamment de l’actinobactérie Frankia. Les résultats obtenus suggèrent que la protéine dérégulée est capable de réactiver la voie de signalisation, ainsi que les gènes situés en aval de CCaMK, qui sont nécessaires à l’organogenèse nodulaire

Mots clés : Casuarina glauca, Frankia, CCaMK, infection, autoinhibition, nodules spontanés

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Page publiée le 31 octobre 2018