Dissection moléculaire de l'interaction symbiotique rhizobium-légumineuse : une approche combinée de micro-dissection laser et de séquençage massif d?ESTs – SYMbiMICS

Les légumineuses ont la propriété unique parmi les plantes cultivées de croître efficacement sans engrais azotés et d'enrichir le sol en azote organique. Cette caractéristique, particulièrement intéressante pour l'agriculture durable et la protection de l'environnement, est directement liée à leur capacité d'établir des interactions symbiotiques avec des bactéries fixatrices d'azote, les rhizobia, au sein d'un organe spécialisé, le nodule racinaire. Nous proposons de réaliser une étude globale et tissu-spécifique de l'expression génique des deux partenaires de cette symbiose, en utilisant l'interaction Sinorhizobium meliloti 2011-Medicago truncatula comme système modèle. Pour ce faire, nous exploiterons les développements les plus récents dans le domaine du séquençage à grande profondeur et de la microdissection laser. Ces sauts technologiques nous permettront d'analyser une interaction plante-microorganisme et un processus organogénétique, par une étude sensible et quantitative de l'expression génique, à une échelle génomique et avec une haute résolution spatiale. Plusieurs questions clef relatives aux étapes successives de l’interaction symbiotique seront abordées, grâce à la complémentarité des équipes partenaires, expertes en microbiologie, génomique bactérienne et végétale, biologie cellulaire et bioinformatique. En particulier, nous identifierons des ensembles de gènes, y compris faiblement exprimés, associés à (i) la signalisation symbiotique (ii) l’infection bactérienne (iii) la différenciation coordonnée de la plante et de la bactérie (iv) la fixation de l’azote et les échanges trophiques entre les deux partenaires (v) la région nodulaire post-symbiotique (saprophytique). Des informations précieuses seront générées permettant d’identifier de nouveaux transcrits et d’analyser leur localisation, leur abondance et leur structure (codant vs. non codant, sites de d’initiation, épissages alternatifs...). Un cadre solide sera obtenu pour l’annotation (ou la réannotation) du génome et l’analyse globale de l’expression génique. Pour compléter ce cadre, le génome de la souche 2011 de S. meliloti sera séquencé et comparé à celui de S. meliloti 1021, mieux adaptée à la luzerne (M. sativa) mais n’établissant pas de symbiose efficace avec M. truncatula. Ce projet aboutira au développement de techniques moléculaires et cytologiques efficaces pour l’analyse du transcriptome bactérien et végétal par dissection laser - séquençage. Des outils bioinformatiques seront aussi développés pour exploiter et représenter au mieux les données massives du séquençage profond.