Signaux symbiotique et pathogène chez les légumineuses – Sympasignal

Des signaux importants dans les interactions plantes-microorganismes sont des composés à N-acétylglucosamine (GlcNAc). Les chitooligosaccharides (COs) sont des oligomères de beta-1,4-GlcNAc issus de la chitine pariétale des champignons pathogènes, qui induisent les réactions de défense et aident la plante à contrecarrer l'attaque microbienne. A l'opposé, les facteurs de nodulation (facteurs Nod) sont des lipo-chitooligosaccharides (LCOs) produits par des Rhizobactéries qui, chez les Légumineuses, activent le programme symbiotique. Ils permettent la reconnaissance du symbionte et le développement contrôlé de l'infection par l'hôte, et la production de nodosités racinaires dans lesquelles les bactéries fixent l'azote au bénéfice de la plante. Il existe maintenant des indications claires que les LCOs et les COs, qui sont structuralement proches, sont perçus par des protéines apparentées contenant des domaines LysM. Chez la Légumineuse modèle M. truncatula, les gènes candidats récepteurs des facteurs Nod codent des récepteurs kinases à domaine LysM (LysM-RLKs). Ils consistent en un domaine extracellulaire contenant 3 motifs lysin (LysM), lié à un domaine cytosolique sérine/thréonine kinase par l'intermédiaire d'un domaine transmembranaire. Chez le riz, le récepteur de fragments de chitine est une protéine à domaine LysM dénuée de domaine kinase. Récemment, une protéine LysM-RLK essentielle à la perception de la chitine chez Arabidopsis thaliana a été identifiée. Sa liaison aux COs n'a pu être démontrée mais un mutant affecté dans le gène correspondant est plus sensible aux champignons pathogènes. M. truncatula interagit avec son symbionte Sinorhizobium meliloti mais aussi avec le parasite racinaire Aphanomyces euteiches qui cause des dommages importants aux cultures de Légumineuses. A. euteiches est un oomycète qui, au contraire des vrais champignons, n'est pas sensé contenir de chitine dans sa paroi. Pourtant, le partenaire 1 (P1) a montré récemment qu'elle est riche en chitosaccharides exposés, suggérant qu'elle pourrait être source de signaux COs reconnus par des protéines LysM. Ceci est conforté par une sensibilité accrue à A. euteiches d'un mutant affecté dans un des récepteurs symbiotique. Etant donné que les racines sont aussi confrontées au signal symbiotique LCO, l'objectif du projet est de comprendre comment M. truncatula pourrait distinguer les microorganismes interagissant avec ses racines, soit symbiotiques (S. meliloti) soit pathogènes (A. euteiches), en discriminant leurs signaux apparentés COs et LCOs au moyen de protéines réceptrices LysM. Le projet rassemblera deux groupes de chimistes experts dans la synthèse de COs et LCOs et les études structurales de polymères pariétaux (P2) et trois groupes de biologistes spécialisés dans l'étude des interactions pathogènes ou symbiotiques chez M. truncatula (P1 et P3). Dans la 1re partie du projet nous nous focaliserons sur la caractérisation des chitosaccharides de la paroi d'A. euteiches. Des parois préparées par P1 seront soumises par P2 à des analyses combinées de diffraction des rayons X et de RMN de l'état solide de façon à caractériser leurs divers polysaccharides et leurs interactions. Les composés à GlcNAc libérés de la paroi par hydrolyse enzymatique seront fractionnés par chromatographie et testés pour leur activité élicitrice sur des racines de M. truncatula de façon à isoler les structures actives. Le marquage isotopique in vivo améliorera la sensibilité des méthodes de RMN et permettra la réalisation d'expériences bidimensionnelles visant à élucider des structures inconnues (2D-INADEQUATE) et à évaluer les proximités spatiales des composés (expériences de diffusion du spin du 13C). Dans la 2e partie du projet nous aborderons la question de savoir comment A. euteiches est perçu et si les voies de signalisation des COs et LCOs partagent des éléments communs. Ainsi nous étudierons l'implication d'orthologues potentiels de récepteurs de COs de M. truncatula dans l