Phylogéographie, compétition et sélection chez les bactéries symbiotiques Sinorhizobium meliloti et Sinorhizobium medicae

Phylogeography, competition and selection in the symbiotic bacteria Sinorhizobium meliloti and Sinorhizobium medicae

• Auteur / Autrice : Cécile Rangin
• Direction : Gilles Béna, Jean-Claude Cleyet-Marel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sinorhizobium

Coévolution

Phylogéographie

Mots clés libres

Rhizobia

Coévolution

Distribution spatiale

Sanction

Diversité

Métapopulation

Résumé

Les deux espèces bactériennes, Sinorhizobium meliloti et S. Medicae forment une symbiose efficace avec Medicago truncatula, tout en présentant un polymorphisme de fixation d'azote. Nous n'avons pas pu confirmer dans ce modèle l'existence de mécanismes de sanction des symbiotes non-fixateurs décrits théoriquement et expérimentalement chez d'autres couples symbiotiques. Les deux espèces bactériennes pourraient alors être maintenues en sympatrie avec la même plante-hôte du fait d'avantages sélectifs différents : S. Meliloti serait plus compétitrice pour la nodulation de la plante, alors que S. Medicae présenterait un plus fort potentiel de fixation. Essentiellement du fait de son fort taux de recombinaison, S. Medicae est l'espèce présentant le plus de diversité génotypique. A l'échelle du bassin méditerranéen S. Medicae a une structure panmictique se rapprochant d'une métapopulation, expliquant le profil phylogéographique décelé sur cette espèce. Sa forte expansion démographique pourrait également suggérer une spécialisation symbiotique en cours. S. Meliloti a une structure génétique épidémique, avec de probables adaptations locales, mais qui n'ont pas pu être décelées. Aucun isolement par la distance ne permet d'expliquer la répartition spatiale de la diversité bactérienne, tant intra- que interspécifique. Cependant, certains paramètres physico-chimiques du sol, ainsi que le couvert végétal, même à l'échelle de la lignée, ont une influence sur la structuration de la diversité bactérienne. Des manipulations d'évolution expérimentale ont été entreprises pour évaluer l'impact de la plante-hôte sur la capacité mutationnelle de ces bactéries symbiotiques associées

The two bacterial species, Sinorhizobium meliloti and S. Medicae form an efficient symbiosis with Medicago truncatula, while presenting a polymorphism for nitrogen fixation. We could not confirm in this biological model the existence of mechanisms of sanctions against non-fixing symbionts, theoretically and experimentally described for other symbiotic couples. Both bacterial species might then be maintained in sympatry with the same plant-host because of different selective advantages: S. Meliloti would be more competitive for plant nodulation, while S. Medicae would present a better potential of fixation. Mostly because of its strong rate of recombination, S. Medicae is the species presenting the more genotypic diversity. At the scale of the Mediterranean basin, S. Medicae show a panmictic structure converging towards a metapopulation structuration, explaining the phylogeographic pattern revealed on this species. Its strong demographic expansion could also suggest an ongoing symbiotic specialization. S. Meliloti displays an epidemic genetic structure, with possible local adaptations that however could not be proven. Lack of isolation by distance could not help in explaining the spatial distribution of the bacterial diversity, both at an intra- and interspecific scale. However, several physical and chemical soil parameters, as well as the plant cover, even on the scale of the fixed line, have an influence on the structuration of the bacterial diversity. Bacterial artificial evolution experiments were initiated to estimate the impact of the plant-host on the mutational process of these associated symbiotic bacteria