Spécificité de la coopération phytostimulatrice Azospirillum lipoferum / riz – AzoRiz

Les plantes font partie de communautés complexes et interagissent à la fois avec des microorganismes nuisibles et des microorganismes bénéfiques. Les relations bénéfiques dans lesquelles les microorganismes améliorent la nutrition végétale ou aident la plante à surmonter les stress biotiques ou abiotiques sont fréquentes dans la nature. Ces interactions impliquent des champignons, tels les symbiotes myccorhiziens ou des bactéries, tels les Rhizobium symbiotiques ou des bactéries stimulant la croissance des plantes (plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR). L'établissement d'associations mutualistes ou pathogènes implique généralement une reconnaissance des partenaires et nécessite un dialogue moléculaire spécifique entre la plante et le microorganisme infectieux. Dans la symbiose associative (coopération) entre les céréales et Azospirillum, une bactérie PGPR dont l'effet phytobénéfique direct est dû principalement à la synthèse de phytohormones (notamment l'acide indole-3-acétique, AIA), plusieurs éléments indiquent un certain degré de spécificité, qui a été négligé dans les études antérieures. En effet, un effet génotype de la plante a été observé avec plusieurs céréales, en réponse à l'inoculation, avec des réponses variables entre les cultivars d'une même plante. Notre hypothèse est que la spécificité de la coopération Azospirillum-plante est basée sur l'échange de signaux moléculaires, permettant aux deux acteurs de se détecter et de répondre à leur partenaire par l'activation ou la répression de groupes de gènes spécifiques. Jusqu'à maintenant, cette symbiose associative a été principalement étudiée au travers d'aspects agronomiques tels que la morphologie racinaire et l'accroissement de rendement des cultures. L'étude proposée a pour but de caractériser les bases moléculaires de la spécificité de la symbiose associative chez les deux partenaires. L'association modèle Azospirillum lipoferum-riz sera choisie car les génomes des deux partenaires sont désormais disponibles. La spécificité de cette association sera analysée par une combinaison d'études de transcriptomique et de métabolomique permettant de décrypter les interactions entre deux souches différentes de A. lipoferum et soit leur cultivar correspondant, soit le cultivar de l'autre souche. Dans un premier temps, la réponse métabolomique de l'hôte sera établie par une caractérisation du métabolome du riz (en se focalisant sur les métabolites secondaires). Dans un second temps, la réponse moléculaire des deux partenaires sera analysée par une approche globale de transcriptomique. Dans un troisième temps, l'impact potentiel de cette association sur la dynamique des génomes sera recherchée. Dans le cas du riz, l'approche transcriptomique prendra également en compte l'expression des éléments tranposables (considérés ici comme des médiateurs de l'expression des gènes). Pour le partenaire bactérien, le déclenchement de la variation de phase liée à des réarrangements génomiques (un phénomène qui génère une diversité intra-population et qui affecte divers phénotypes) sera évalué en présence de riz. Cette première approche « omic » menée à la fois sur Azospirillum et sur le riz devrait permettre une compréhension au niveau moléculaire de la spécificité de cette coopération phytobénéfique.