Note publique d'information : Dans son environnement la plante est confrontée à une variété de microorganismes bénéfiques,
neutres et pathogènes, qui sont fortement dépendants des ressources carbonées qu’elle
libère dans le sol. Le transport de sucres, processus clé de la physiologie de la
plante, est essentiel pour les interactions plantes-microorganismes et leur devenir.
Au cours de l'évolution, les plantes ont acquis des mécanismes leur permettant de
percevoir les signaux microbiens du milieu extérieur, et aboutissant à la transduction
d’un signal spécifique puis à des réponses biologiques adaptées (défense versus mutualisme)
à la stratégie du microorganisme. Ces réponses assurent la survie et le développement
des plantes. Mes travaux de thèse, menés avec un système « d’interaction » simplifié,
contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents au déterminisme
des interactions plantes-microorganismes. Ce système a permis d’étudier, sur des suspensions
cellulaires de N. tabacum, les réponses cellulaires précoces déclenchées suite à la
perception de molécules microbiennes provenant de microorganismes à stratégie pathogène
avirulent ou à stratégie mutualiste. Nous avons mesuré des évènements de signalisation
et des flux de sucres induits en réponse à ces molécules microbiennes. Nos résultats
ont mis en évidence que les chitotétrasaccharides (CO4), sécrétés par les champignons
mycorhiziens à arbuscules dans les stades pré-symbiotiques de l’interaction, mobilisent
les mêmes événements de signalisation précoce (H2O2 dépendant de la protéine rbohD,
Ca2+ cytosolique, activation de MAPK) que la cryptogéine, un éliciteur des réactions
de défense ; mais avec des réponses différentes en terme d’intensité et de cinétique.
Les CO4 et la cryptogéine ont par ailleurs montré des impacts distincts sur les flux
de sucres et l’expression de transporteurs impliqués. En complément nous avons montré
un effet de la modification de la dynamique membranaire associée à la clathrine sur
des évènements de signalisation déclenchés par la cryptogéine, ainsi que dans les
flux entrants de sucres et l’expression de gènes de transporteurs de sucres. Enfin,
l’analyse in silico de l’interactome de transporteurs de sucres chez la plante modèle
A. thaliana, nous a permis d’apporter des connaissances supplémentaires quant aux
évènements de régulations des transporteurs de sucres et l’identification de protéines
régulatrices putatives en interaction avec ces derniers. L’ensemble de ces travaux
ouvrent la voie à de nouvelles recherches visant à élucider les mécanismes cellulaires
et moléculaires impliqués dans la mise en place des interactions entre plantes et
microorganismes.
Note publique d'information : In their natural environment plants are in close interaction with beneficial, neutral,
or pathogenic microbes, which are highly dependent on carbon resources exuded by plant
roots. Sugar transport, which is a key process of plant physiology, is essential to
support the fate of plant-microbe interactions. During evolution, plants have acquired
the ability to perceive microbial molecules, initiating specific signal transduction
cascades and leading to adapted response for microbe lifestyles (avirulent, virulent,
or benefic). Plant survival will depend on the nature of the induced mechanisms. My
PhD work, carried out on a simplified experimental system, contributes to the understanding
of mechanisms underlying the determinism of plant-microbe interactions. We used Nicotiana
tabacum cells in suspension exposed to microbial molecules derived from mutualistic
or avirulent microbes. Using such a simplified system, we analyzed elements of the
early signaling cascade and sugar fluxes. We have shown that CO4, which is originating
from AMF, initiate early signaling components (rbohD-dependent H2O2, cytosolic Ca2+,
MAPK activation) as cryptogein, a defense elicitor, but with distinct profile and
amplitude. Those two molecules (CO4 and cryptogein) are responsible of different effects
on sugar fluxes and the expression of the underlying sugar transporter genes. In addition,
we presented an impact of the alteration of clathrin-mediated process on early signaling
events triggered by cryptogein, as well as inward sugar fluxes and expression of sugar
transporter genes. Finally, in silico analyses of sugar transporter interactome in
Arabidopsis thaliana has provided some possible regulation mechanisms through the
identification of new candidate proteins involved in sugar transporter regulation.
These information open new perspectives towards a better understanding of the cellular
and molecular mechanisms involved in plant-microbe interactions.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
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