La dégradation des acides hydroxycinnamiques comme signal de perception de la plante : régulation et rôle dans l’écologie d’Agrobacterium fabrum

Degradation of hydroxycinnamic acids as signal of plant perception : regulation and role in the Agrobacterium fabrum ecology

• Auteur / Autrice : Thibault Meyer
• Direction : Céline Lavire, Gilles Comte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie microbienne
• Date : Soutenance le 29/06/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie Microbienne Lyon
• Jury : Président / Présidente : Florence Wisniewski-Dyé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Céline Lavire, Gilles Comte, Alice Guidot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yves Dessaux, Alain Sarniguet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oligosaccharides

Facteurs de transcription

Transition écologique

Agrobacterium

Mots clés libres

Agrobacterium fabrum

Acides hydroxycinnamiques

Interaction plantes-bactéries

Oligosaccharides de la famille du raffinose (RFO)

Transition écologique

Régulation transcriptionnelle

Agrobacterium fabrum

Hydroxycinnamics acids (HCAs)

Plant-bacteria interaction

Raffinose family oligosaccharides (RFOs)

Ecological transition

Transcriptionnal regulation

Résumé

Les agrobactéries établissent des relations à long terme avec les plantes et ce, dans deux styles de vie différents, rhizosphérique et pathogène (galle du collet). Dans ce mode de vie, les bactéries modifient génétiquement leur hôte et se créent ainsi une niche écologique spécifique (tumeur). La transition entre les deux styles de vie est déclenchée par la perception de signaux végétaux, parmi lesquels des acides hydroxycinnamiques (HCAs) comme l’acide férulique. Or dans l’espèce Agrobacterium fabrum, des gènes spécifiques permettent la dégradation des HCAs. Nous avons émis l’hypothèse que cette dégradation était un signal de proximité de la plante et influençait alors des fonctions importantes pour l’interaction avec celle-ci. Nous avons caractérisé la régulation de la dégradation des HCAs, évalué son rôle dans la valeur sélective d’A. fabrum, et suggéré son importance dans la transition entre les styles de vie rhizosphérique et pathogène. Nous avons montré que la dégradation des HCAs module le métabolisme carboné bactérien, notamment l’utilisation d’acide aminés et d’oligosaccharides de la famille du raffinose. Nous avons caractérisé la protéine MelB qui permet l’import de ces sucres, du mélibiose et du galactinol. Leur utilisation est importante pour la colonisation des plantes dès la germination. L’analyse de l’expression des gènes et du métabolisme bactérien en présence d'un composé signal de la plante, nous a révélé de nouveaux déterminants importants pour l’écologie de ce phytopathogène, notamment des facteurs de transcription. En outre, cette analyse a confirmé l’importance des échanges cellulaires et de déterminants impliqués dans la compétition bactérienne

Agrobacterium establish long term interactions with plants, either in a rhizosphere or pathogenic lifestyle. Pathogenic agrobacteria are causing the crown gall disease by genetically modifying the plant cells host, thus creating a specific ecological niche (tumor). The transition from the rhizosphere to the pathogenic lifestyle is triggered by bacterial perception of plant-derived signals, including hydroxycinnamic acids (HCAs) such as ferulic acid. However, A. fabrum strains have species-specific genes that allow HCAs degradation.We hypothesized that in A. fabrum, the degradation of the HCAs is perceived as a plant signal which influences important functions involved in the interaction with plants. We characterized the regulation of HCAs degradation, evaluated its role in the fitness of A. fabrum, and suggested its importance for the transition between the rhizosphere and pathogenic lifestyles. Then, we showed that the degradation of HCAs modulates carbon metabolism, such as the use of amino acids and sugars belonging to the raffinose family oligosaccharides (RFO). We have demonstrated that besides these sugars, the MelB protein allows the import melibiose and galactinol. Their use is important for plant colonization, since seed germination. The analyzes of gene expression and bacterial metabolism in the presence of a plant signal compound, revealed new determinants important for A. fabrum ecology, including transcription factors. In addition, it confirmed the importance of cellular exchanges and bacterial competition for Agrobacterium fitness in planta