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Les plantes ont développé des symbioses racinaires avec des bactéries, ce qui leur permet de s'établir dans des sites pauvres en azote et d'y initier des successions écologiques. Ceci implique une signalisation moléculaire complexe pour induire l'organogenèse. Des lipo-chito-oligo-saccharides (LCOs) synthétisés par les rhizobiums et codés par des gènes nod ont été identifiés comme perçus par des kinases particulières, qui à leur tour induisent une réponse spécifique dans les cellules racinaires qui amène la synthèse d'un nodule. Cette suite d'évènements a lieu chez tous les rhizobiums caractérisés jusqu'à maintenant mais l'universalité de ce paradigme a été récemment remise en question par l’étude de deux bactéries : l'actinobactérie Frankia et le Bradyrhizobium photosynthétique. Dans les deux cas, plusieurs génomes complets de ces deux groupes bactériens ont été obtenus, et leur examen n'a pas permis de détecter la présence des gènes nod communs. Le but du présent projet est d’identifier et caractériser les bases moléculaires des interactions bactérie-plante qui conduisent à l’établissement de ces symbioses. Les déterminants moleculaires de la signalisation dans le Bradyrhizobium photosynthetique et chez Frankia. Les déterminants génétiques impliqués dans la symbiose chez Frankia (Fr) et les Bradyrhizobium photosynthétiques (Br) seront identifiés via deux approches complémentaires. La première approche, globale, sera menée par analyse transcriptomique (puces ADN, Fr et Br) et par l’utilisation d’une banque de mutants (Tn5, aléatoire) suivie d’un crible sur plante pour identifier les phénotypes affectés dans la nodulation (Br). La seconde approche, ciblée, portera sur des gènes possédant des fonctions homologues aux gènes nod ou potentiellement impliqués dans les interactions hôtes-pathogènes/symbiotiques : homologues fonctionnels de NodC ou gènes codant pour des lectines (Fr), enzymes synthétisant des alpha-glucanes ramifiées (mimétisme avec les LCOs), une chalcone synthase, systèmes de sécrétion de type IV (Br). De plus, nous prévoyons d’identifier les molécules-signal potentiellement impliquées dans les premières étapes de reconnaissance (basé sur des données obtenues à l'étape de mutagénèse), et d’en établir la structure chimique. Les déterminants moléculaires de signalisation chez Casuarina, Alnus et Aeschynomene. Dans le cas de Casuarina et d'Alnus, nous prévoyons de cribler des banques d'EST préparées à partir de racines inoculées avec Frankia et récoltées à différents stades de l’infection (50 000 par espèce). L'annotation de ces ESTs et la comparaison des différentes banques nous permettra d'identifier des gènes symbiotiques candidats. Nous prévoyons aussi d’effectuer des expériences de puces transcriptomiques basées sur les différentes banques d'EST pour évaluer les changements dans les profils de transcription au cours des premières étapes des interactions symbiotiques. Une approche ciblée sera menée en parallèle. Nous prévoyons de cloner chez Casuarina les gènes homologues de ceux identifiés chez les Légumineuses comme étant impliqués dans les voies de signalisation des facteurs Nod et mycorhiziens. Plus particulièrement, nous rechercherons les homologues des gènes LysM/NFR, DMI1, DMI3, NSP ou DMI2/SymRK. Pour valider la fonction de ces gènes candidats, nous prévoyons : (i) d’étudier l'effet de l’extinction par RNAi en utilisant la technique de transformation génétique par « hairy root » ; (ii) d’analyser l'expression spatiotemporelle (qRT-PCR, fusion de gène "promoter/reporter"); (iii) de complémenter des mutants Medicago et/ou Lotus. Une approche ciblée similaire à celle décrite ci-dessus chez Casuarina sera entreprise chez Aeschynomene. Les résultats attendus devraient nous permettre d’identifier de nouvelles voies de signalisation d’interaction entre plante et bactérie et ainsi contribuer à la compréhension de l’origine évolutive des symbioses racinaires.