Etude de la spécificité d’association béta-rhizobia-Mimosa : approches par l'écologie microbienne et la génomique fonctionnelle

Characterization of symbiotic specificities between beta-rhizobia and Mimosa pudica by microbial ecology and functional genomic studies

• Auteur / Autrice : Rémy Melkonian
• Direction : Lionel Moulin, Gisèle Laguerre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie intégrative des plantes
• Date : Soutenance le 19/12/2012
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Michel Lebrun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lionel Moulin, Gisèle Laguerre, Michel Lebrun, Catherine Boivin-Masson, Florence Wisniewski-Dyé, Lucie Miché
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Boivin-Masson, Florence Wisniewski-Dyé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transcriptome

Mimosa pudica

Fabacées

Symbiose

Rhizobium

Mots clés libres

Béta-rhizobia

Compétition

Efficience

Transcriptome

Traits symbiotiques

Mimosa pudica

Beta-Rhizobia

Competitiveness

Efficiency

Transcriptome

Symbiotic behaviours

Mimosa pudica

Résumé

Les béta-rhizobia sont des symbiotes de légumineuses retrouvées principalement associés au genre Mimosa. Les études des symbiotes de Mimosa pudica révèlent différents profils de diversité au sein des alpha (Rhizobium spp) et béta-rhizobia (Burkholderia, Cupriavidus) le long de la ceinture tropicale, les béta-rhizobia étaient toujours majoritaires dans les nodosités de cette plante hôte. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié cette spécificité d'association béta-rhizobia/Mimosa pudica, par une approche couplant l'étude des traits symbiotiques bactériens à l'analyse des profils d'expression de leurs génomes dans les premières étapes de la symbiose, et en comparaison avec les alpha-rhizobia. Nous avons analysé les traits symbiotiques (compétitivité pour la nodulation, efficience symbiotique) au niveau intra et interspécifique de 4 espèces de béta-rhizobia et 4 d'alpha-rhizobia. Si l'efficience symbiotique est similaire parmi toutes les souches testées, différents niveaux de compétitivité ont été trouvés selon l'espèce, B. phymatum et B. tuberum étant les plus compétitives. Les tests effectués sur différentes variétés de M. pudica montrent un effet variétal sur la compétitivité de C. taiwanensis. Les traits symbiotiques mesurés expliquent en partie les profils de diversité des symbiotes de M. pudica dans les zones d'origine (Amérique du Sud) ou en zone introduite (Taiwan). Les transcriptomes de trois bactéries ayant des traits symbiotiques différents (B. phymatum STM815, C. taiwanensis LMG19424 et R. mesoamericanum STM3625) ont été comparés (par RNAseq), pour relier les différentes réponses induites par les exsudats racinaires aux traits symbiotiques de chaque rhizobium. Chaque bactérie développe une stratégie spécifique liée à ses traits symbiotiques et à l'origine de la symbiose dans son groupe bactérien.

Beta-rhizobia are legume symbionts mainly found associated to the Mimosa genus. Diversity studies of Mimosa pudica symbionts in native and introduced areas reveal different diversity patterns of alpha (Rhizobium spp) and beta-rhizobia (Burkholderia, Cupriavidus), with beta-rhizobia being always the main symbionts in the nodules of this legumes species. In this thesis we have studied the symbiotic specificity between beta-rhizobia and M. pudica (and the comparison with alpha-rhizobia) by a dual approach combining the study of bacterial symbiotic traits and the analysis of their transcriptomes in the first steps of symbiosis. We analysed symbiotic traits (nodulation competitiveness, symbiotic efficiency) at intra and interspecific levels on four species of beta-rhizobia and four of alpha-rhizobia. If symbiotic efficiency is similar among all strains, different levels of competitiveness were measured with a strong strain effect largely explained by the species affiliation, B. phymatum and B. tuberum being the most competitive species. Tests on different M. pudica varieties showed an impact on the competitiveness of C. taiwanensis. Symbiotic traits explained in part the symbiont patterns observed in diversity studies in French Guiana (M. pudica native area) and Taiwan (introduced). Root-exudates induced transcriptomes of three bacteria (two beta--rhizobia: B. phymatum STM815, C. taiwanensis LMG19424 and one alpha, R. mesoamericanum STM3625) with contrasted symbiotic traits were compared (by RNAseq). Each bacterium develops a specific strategy linked to its symbiotic traits and the origin of symbiosis in its bacterial group.