Etude de l'adaptation à l'hôte chez les Burkholderia symbiotiques et pathogènes des eucaryotes – BURKADAPT

L'agriculture moderne doit faire évoluer ses pratiques pour devenir plus durable et limiter l’utilisation des intrants chimiques. Les inoculants microbiens à base de bactéries aux propriétés promotrices de croissance des plantes figurent parmi les solutions proposées. Des recherches intensives sont en cours sur des espèces bactériennes ou des consortiums d’espèces ayant des propriétés biostimulantes, c’est-à-dire favorisant directement la croissance des plantes, ou de biopesticides, c’est-à-dire empêchant le développement de maladies sur les plantes. L’un des principaux problèmes posés par l’application à grande échelle de bactéries sur des cultures ou dans des applications biotechnologiques est le risque biologique potentiel des bactéries utilisées.
Le genre Burkholderia possède un grand nombre d’espèces interagissant avec des hôtes eucaryotes, allant du mutualisme à la pathogénie, dont de nombreuses espèces réputées pour leurs propriétés bénéfiques sur les plantes en tant que biostimulants ou biopesticides. Cependant, l'application de souches de Burkholderia dans des applications biotechnologiques et agroécologiques est restreinte de par la présence de pathogènes opportunistes humains au sein du genre. Afin d'exploiter pleinement le potentiel en agroécologie de ce genre, il est urgent de disposer de méthodes fiables permettant de déterminer le danger potentiel des souches pour la santé humaine et animale.
Le projet BURKADAPT explorera les frontières entre les différents états écologiques de Burkholderia et découvrira les bases génétiques qui sous-tendent les différences entre mutualisme et pathogénicité chez différents hôtes. À partir de ces connaissances fondamentales, le projet développera un outil de prédiction qui permettra d’évaluer rapidement si des souches potentiellement bénéfiques présentent un risque biologique ou non, de la par la présence ou l’absence de gènes marqueurs de pathogénicité.

Le premier objectif du projet est de cribler un panel de souches de Burkholderia isolées à partir de racines de riz, d'intestins d'insectes et d'infections humaines, sur leur capacité à développer des interactions symbiotiques, commensales ou pathogènes chez divers hôtes eucaryotes. Nous utiliserons Oryza sativa (riz) et Riptortus pedestris (punaise des haricots) comme modèles de symbiose chez les plantes et les insectes, ainsi que des cellules humaines, Galleria mellonella (teigne) et Danio rerio (poisson zèbre) comme modèles établis pour tester la pathogénicité. Le deuxième objectif vise à établir des répertoires de gènes spécifiques ou communs aux génomes de souches développant des interactions contrastées avec des hôtes, par des outils de génomique comparative. Dans le but d'identifier les gènes régulés et jouant un rôle dans la fitness de l’infection lors de l’interaction avec les hôtes étudiés, nous produirons des transcriptomes (RNA-seq) et ferons des cribles génétiques haut-débit (Tn-Seq) sur un panel de souches de Burkholderia sélectionnées pour leur phénotype lors de l'infection des hôtes modèles. Les gènes liés à l'infection et identifiés pour chaque hôte seront comparés au répertoire de gènes déterminé par l'analyse de génomique comparative, afin de dresser un catalogue de gènes marqueurs liés à la pathogénie ou à la symbiose. Enfin, nous proposons de développer un outil de prédiction permettant de détecter rapidement les souches présentant un risque biologique, en fonction de la présence dans leur génome des gènes marqueurs de pathogénie.
L’outil de prédiction sera testé sur les collections de souches des partenaires du projet et les prédictions seront remis en cause par des tests chez les hôtes étudiés afin d’améliorer la fiabilité de l’outil.
Les résultats du projet BURKADAPT contribueront à la recherche fondamentale et à la proposition de solutions permettant de rendre les souches de Burkholderia à fort potentiel agronomique et biotechnologique acceptables pour une utilisation commerciale sur le terrain.