Étude des activités biologiques interférant avec la signalisation bactérienne reposant sur les N-acylhomosérine lactones dans l'environnement rhizosphérique

Characterization of biotic activities interfering with the bacterial N-acylhomoserine lactones-based quorum sensing in the rhizosphere environment

• Auteur / Autrice : Emilie Chapelle-Pineau
• Direction : Yves Dessaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Microbiologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lipoxygénases

Racines (botanique)

Fabacées

Rhizosphère

Quorum sensing

Mots clés libres

Quorum quenching

N-acylhomosérine lactones

AHLases

Résumé

L’expression de nombreuses fonctions bactériennes est régulée selon un mécanisme, appelé quorum sensing (QS), qui permet l'expression synchronisée de gènes cibles au sein d'une population lorsque que celle-ci a atteint un certain seuil de densité. Ce système repose sur la production et la perception d'une molécule signal qui diffuse dans l'environnement. Chez diverses Protéobactéries de la rhizosphère (Agrobacterium, Rhizobiacea, Erwinias, etc. ), la production des signaux QS de type N-acylhomosérine lactones (AHL) est associée à la régulation de fonctions essentielles dans l'interaction avec la plante : transfert de plasmide pathogène ou symbiotique, colonisation, nodulation, production d'enzymes lytiques, d'cxopolysaccharides, etc. Les organismes avoisinant les bactéries productrices d'AHL ont développé différents mécanismes interférant avec ce système : production de composés mimétiques ou antagonistes du signal (plantes, champignons), dégradation du signal (bactéries, champignons, animaux). M. Truncatula et A. Thaliana sont par ailleurs capables de percevoir les AHL et d’exprimer en retour des réponses spécifiques. Les travaux présentés ici relatent principalement la caractérisation d'une nouvelle enzyme dégradant les signaux AHL (AHLase), chez des plantes de la famille des légumineuses (Papilionideae). La purification et l'analyse par HPLC/MS-MS du support protéique de l'activité AHL lactonase chez Vicia sativa indiquent que celui-ci correspond à une protéine apparentée à un type particulier de lipoxygénases (LOX) présent uniquement chez les légumineuses. Certaines AHL, exercent par ailleurs un effet inhibiteur sur l’activité LOX. Parallèlement à cette étude moléculaire, une étude fonctionnelle a été initiée. Dans ce cadre, l'impact potentiel de l'expression d'une activité AHLase par une plante, naturellement non-dégadatrice des AHL (tabac), sur les communautés bactériennes rhizosphériques cultivables a été analysé. Si elle peut exercer un impact ciblé sur une bactérie QS-dépendante, l’expression de l'activité AHLase ne semble pas, dans ce contexte, perturber la structure globale de la population bactérienne rhizosphérique. Les légumineuses forment des nodosités symbiotiques avec les Rhizobiaceae, bactéries présentant à ce jour les systèmes QS les plus complexes. Ces études mettent donc l'accent sur une inconnue fondamentale: le rôle exact des AHL dans la signalisation entre bactéries, et entre bactéries et plante, au cours de la symbiose. Elles s’inscrivent par ailleurs dans un champ de recherche novateur et porteur de nombreuses perspectives, notamment dans le domaine du bio-contrôle contre les pathogènes QS-dépendants.