Régulation de la dénitrification par la nature des exsudats racinaires – DIORE

Les communautés microbiennes du sol sont des acteurs essentiels dans les cycles biogéochimiques du carbone (C) et de l’azote (N). Le
C du sol, ressource nutritive et énergétique, est un élément majeur pilotant la plupart des processus microbiens dans le sol, sous
environnement aérobie ou anaérobie, tel que la dénitrification. La dénitrification est un processus respiratoire microbien au cours duquel
des microorganismes sont capables de substituer à l’oxygène des formes oxydées de l’azote comme accepteur terminal d’électrons dans
leur chaîne respiratoire. La dénitrification est notamment responsable de l’émission de N2O, gaz à effet de serre qui possède un pouvoir
de réchauffement global (PRG) 310 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone sur une échelle de 100 ans. Beaucoup de recherches
ont été faites sur les paramètres biologiques qui permettent à cette fonction inductible d’être dans des conditions favorables pour
s’exprimer. Si l’influence de l’oxygène ainsi que la disponibilité en azote oxydé et en substrat carboné sont bien décrits comme facteurs
de régulation de la dénitrification, il apparaît même si cela est moins documenté que la nature de la source de carbone est aussi
déterminante. Indépendamment aux études sur la dénitrification, de plus en plus d’études s’intéressent au fait que chez les bactéries
certaines sources de carbone sont préférées à d’autres. Cette préférence est régulée par un système dit de répression catabolique (appelé
CCR). Deux types de répression catabolique sont actuellement décrits chez les bactéries : le type CCR où une préférence pour les sucres
est observée (ex. Bacillus subtilis) et le type Reverse CCR (rev-CCR) où la préférence est pour les acides organiques (ex. Pseudomonas
aeruginosa). En utilisant une souche modelé Pseudomonas brassicacearum avec une régulation type rev-CCR, ce projet, dans un
premier temps, confirmera le lien entre dénitrification et CCR et identifiera par analyse du transcriptome (RNA-seq) les principaux
régulateurs impliqués dans la régulation de la dénitrification. Ces étapes nécessaires permettront dans un second temps d’approfondir
nos connaissances sur le fonctionnement de la dénitrification au niveau de la rhizosphère. L’effet des métabolites primaires exsudées
par les racines sur l’expression des gènes codant les enzymes impliqués dans la dénitrification ainsi que les régulateurs sera étudié dans
un premier temps dans la rhizosphère d’Arabidopsis thaliana type sauvage et mutants affectés dans l’exsudation de certains métabolites
primaires et dans un second temps dans la rhizosphère de différentes lignées de colza et ceci en condition naturelle en utilisant des
techniques de pointe telles que le traçage par isotope stable de l’ARNm (mARN-SIP).
La découverte de comment l’expression des gènes de la dénitrification est régulée en condition naturelle par la nature de la source de
carbone présente un avantage écologique et conduira à des applications environnementales et des pratiques agricoles afin de limiter les
émissions de gaz à effet de serre. En effet, l’identification des métabolites primaires de plantes qui conduisent à l’inhibition de la
production du N2O en inhibant les bactéries dénitrifiantes et/ou en stimulant la réduction du N2O dans le sol permettra de sélection des
plantes d’intérêt agricole productrices de ces métabolites et ainsi limiter les pertes d’N et l’émission de N2O.