Système de sécrétion de type 3 pour la symbiose fixatrice d'azote – SymEffectors

Les légumineuses, de par leur capacité à s’associer symbiotiquement avec des bactéries fixatrices d'azote, appelées rhizobia, ont un impact écologique et agronomique majeur.
Une avancée fondamentale dans notre compréhension de cette interaction symbiotique a été la découverte, au début des années 1990, que celle-ci repose sur un échange de molécules signal diffusibles entre les deux partenaires. Les facteurs Nod (FN) ont été reconnus comme un signal bactérien essentiel pour déclencher le programme de nodulation chez la plante hôte. Pendant longtemps, ce signal clé a été supposé être conservé chez tous les rhizobia capables de noduler.
Cependant, en 2007, nous avons remis en question ce dogme en démontrant que des souches de Bradyrhizobium photosynthétiques nodulent certaines espèces d’Aeschynomene en l'absence de synthèse des FNs. Les signaux bactériens permettant l’établissement de cette symbiose restent à découvrir. Il a été proposé que ce processus symbiotique alternatif représente l'état ancestral de la symbiose rhizobium-légumineuse.
Plus récemment, nous avons démontré que des bradyrhizobia non-photosynthétiques, grâce à un système de sécrétion de type 3 (T3SS), peuvent également activer la nodulation chez les Aeschynomene indépendamment des FNs. Etant donné que cette machinerie de sécrétion est absente chez la plupart des souches de bradyrhizobia photosynthétiques, nous concluons qu’il existe au moins deux voies de signalisation indépendantes des FNs, une qui nécessite le T3SS et l’autre pas. Le complexe T3SS, initialement identifié chez les bactéries pathogènes de plantes et d’animaux, permet l’injection de T3SS effecteurs à l'intérieur des cellules hôtes où ils suppriment les réactions de défense et favorisent l'infection. Bien qu'il soit connu depuis plus d'une décennie que les rhizobia peuvent utiliser le T3SS pour moduler le système immunitaire de la plante lors de la nodulation, notre travail indique que des T3SS effecteurs peuvent aussi activer directement la nodulation en contournant la reconnaissance des FNs.

Notre objectif principal dans le projet SymEffectors est d'explorer pour la première fois comment certains rhizobia utilisent une stratégie dite "'pathogène" pour déclencher le processus symbiotique chez les légumineuses. Notre consortium, impliquant des spécialistes de la symbiose et pathogenèse végétale, combinera des approches omiques, de la génétique bactérienne et végétale ainsi que des techniques de biologie cellulaire pour disséquer au niveau moléculaire cette nouvelle voie symbiotique. Nous allons nous focaliser sur le questionnement scientifique suivant: Quels sont les T3SS effecteur(s) qui déclenchent l’organogenèse nodulaire et l'infection? Quelles sont les voies de signalisation de la plante qui sont activées lors de la mise en place de ce processus symbiotique? Quel est le degré de conservation entre les 2 voies de signalisation symbiotiques indépendantes des FNs? Quelles sont les cibles chez la plante de ces T3SS effecteur(s)?

Les connaissances sur ce programme de nodulation ancestral devraient être très importantes pour mieux exploiter les interactions symbiotiques rhizobium-légumineuses déjà existantes dans la nature mais aussi pour le développement de nouvelles stratégies de transfert de la symbiose fixatrice d'azote aux céréales.