PEPtides SYMbiotiques & PAthogènes à l'interface entre plantes et microorganismes – SYMPA-PEP

Nous utiliserons une combinaison d'approches génétiques, transcriptomiques et de biologie cellulaire, y compris l'utilisation de mutants, des stratégies de surexpression, le séquençage d'ARN à haut débit (RNAseq), des fusions de gènes rapporteurs combinées à la microscopie confocale, pour caractériser la fonction de ces PPH végétales et microbiennes.

Le principal résultat du projet SYMPA-PEP sera de définir, pour chaque voie PPH analysée, quelles cibles moléculaires et cellulaires sont spécifiquement recrutées, ou alternativement partagées, entre les interactions bénéfiques et pathogènes. Cela permettra d'identifier les déterminants génétiques expliquant le rôle de chaque PPH dans une interaction biotique donnée, et comment ils affectent de manière similaire/différentielle la croissance et le développement des racines. En étudiant les mimiques PPH sécrétées par les microbes AM et RKN eux-mêmes, nous aurons l'opportunité de découvrir des rôles conservés et potentiellement nouveaux par rapport à leurs homologues PPH végétaux les plus étroitement apparentés. Nous décrirons fonctionnellement des voies de régulation et des récepteurs encore inconnus de l'HPP en relation avec les différentes interactions racine-microbe bénéfiques/pathogènes analysées,

Le projet SYMPA-PEP pourrait permettre de concevoir des stratégies innovantes pour améliorer la protection des cultures contre les nématodes parasites sans nuire aux symbioses végétales, ainsi que d'améliorer les interactions plantes-mutualisme dans le cadre d'une agriculture durable.

Les hormones peptidiques végétales sécrétées orchestrent le développement des plantes et régulent leurs interactions avec des microorganismes de la rhizosphère. Chez les plantes légumineuses, les bactéries bénéfiques fixant l'azote (BFA), les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA), et les nématodes à galles (NG) pathogènes déclenchent tous une reprogrammation transcriptionnelle du destin des cellules racinaires pour générer un environnement propice à leur interaction avec la racine-hôte. Alors que des gènes spécifiques de la plante codant pour différentes classes d’hormones peptidiques sont régulés par chacun de ces trois micro-organismes, les CMA et les NG produisent eux aussi des molécules mimant ces peptides, appelées peptides mimétiques. Dans le projet SYMPA-PEP, nous allons analyser le rôle de nouveaux peptides de signalisation, qui sont soit produits par les CMA et/ou les NG, soit induits chez la plante au cours de ces interactions symbiotiques. En se basant à la fois sur nos analyses récentes ayant permis l’identification de peptides mimétiques microbiens, ainsi que sur les progrès dans les connaissances des voies de signalisation des hormones peptidiques chez les plantes, nous allons caractériser le rôle de ces peptides dans la spécification des cellules racinaires au cours de la mise en place et/ou lors du maintien de ces interactions bénéfiques et parasitaires. Nous utiliserons la plante légumineuse Medicago truncatula comme modèle car elle permet d'étudier à la fois les interactions symbiotiques avec les CMA (Rhizophagus irregularis) et les BFA (Sinorhizobium meliloti), et une interaction plante-pathogène avec les NG (Meloidogyne incognita). Deux questions principales seront abordées dans le cadre du projet SYMPA-PEP : (i) quelle est le rôle de nouvelles hormones peptidiques végétales des familles IDA et CLE qui sont induites lors des symbioses bactérienne et mycorhizienne et/ou par les NG, et dont on anticipe qu'elles reprogramment des cellules racinaires pour favoriser l'établissement des interactions ; et (ii) quel est le rôle des peptides mimétiques de type CLE, CEP et IDA récemment identifiés in silico et codés par les CMA et/ou les NG. Nous utiliserons une combinaison d'approches génétiques, transcriptomiques et de biologie cellulaire, incluant l'utilisation de mutants, de stratégies de surexpression, de séquençage d'ARN à haut débit, de fusions de gènes rapporteurs analysées en microscopie confocale, pour caractériser la fonction et la régulation de ces hormones peptidiques végétales et microbiennes. L'objectif principal de ce projet sera de définir, pour chaque hormone peptidique sélectionnée, quelles cibles moléculaires et cellulaires sont spécifiquement recrutées, ou alternativement partagées, entre les interactions mutualiste et parasite. Cela permettra d'identifier les déterminants génétiques caractéristiques du recrutement de chacun de ces peptides dans une interaction biotique donnée, et la manière dont ils affectent de manière similaire/différente la croissance et le développement des racines. En étudiant les peptides mimétiques sécrétés par ces microorganismes, nous aurons l'occasion de découvrir des rôles conservés et potentiellement nouveaux par rapport à leurs homologues végétaux les plus proches. Enfin, en décrivant les voies de régulation et de signalisation de ces hormones peptidiques végétales ou microbiennes associées aux différentes interactions analysées, ce projet pourra permettre de concevoir des stratégies innovantes pour améliorer la protection des cultures contre les nématodes parasites, sans être préjudiciable pour les symbioses mutualistes, ainsi que pour stimuler les interactions plantes-microorganismes mutualistes dans le cadre du développement d‘une agriculture plus durable.