Spécificités écologiques d'Agrobacterium fabrum : rôle des gènes spécifiques dans l'interaction avec la plante

Ecological specificities of Agrobacterium fabrum : role of its specific genes in the interaction with the plant

• Auteur / Autrice : Rosa Maria Padilla Aguilar
• Direction : Xavier Nesme, Isabelle Kerzaon, Ludovic Vial
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie microbienne
• Date : Soutenance le 29/06/2020
• 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 : Gilles Comte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Nesme, Isabelle Kerzaon, Geneviève Chiapusio, Lisa Sanchez, Ali Rhouma, Stéphane Uroz, Florence Wisniewski-Dyé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Geneviève Chiapusio, Lisa Sanchez, Ali Rhouma

Mots clés

Mots clés contrôlés

Flavonoïdes

Métabolomique

Niche écologique

Agrobacterium

Mots clés libres

Agrobacterium fabrum

Métabolites secondaires

Valeur adaptative

Gènes spécifiques

Interaction plantes-bactéries

Agrobacterium fabrum

Secondary metabolites

Flavonoids

Metabolomics

Fitness

Specific genes

Plant-bacteria interaction

Résumé

Agrobacterium est un genre bactérien composé de nombreuses espèces capables d'établir des interactions commensales voire favorables dans la rhizosphère des plantes. Mais elles sont principalement connues pour être phytopathogènes en induisant des tumeurs (symptôme de la galle du collet), sur de nombreuses espèces végétales. emarquablement, des études de terrain ont montré que plusieurs espèces d'agrobactéries coexistent généralement dans les mêmes biotopes. Pour expliquer l'occurrence et la persistance de cette biodiversité, nous émettons l'hypothèse que les différentes espèces doivent avoir des niches écologiques particulières leur permettant d'échapper aux compétitions avec les espèces les plus apparentées. Des études de génomique comparative ont montré l'existence de gènes spécifiques d’A. fabrum groupés en sept régions génomiques appelées « régions spécifiques » codant des unités fonctionnelles hypothétiques liées au métabolisme ou au transport de composés végétaux (sucres, composés phénoliques…). Cela nous a permis de prédire une écologie spécifique liée aux interactions bactéries-plantes et leur implication dans la construction de la niche écologique spécifique de cette bactérie. Ces travaux visent à vérifier si les régions spécifiques à A. fabrum sont impliquées dans les adaptations à la plante dans ces deux styles de vie (commensal et pathogène). À cette fin, nous avons étudié l’effet des régions spécifiques sur la valeur adaptative bactérienne in planta et sur le métabolome végétal (racine et tumeur) en utilisant une approche métabolomique. Grâce à des tests de compétition, nous avons constaté que la plupart des régions spécifiques d’A. fabrum lui confèrent une meilleure valeur adaptative dans la plante. Certaines régions sont plus impliquées dans un style de vie plutôt que l’autre, certaines dans les deux à la fois. D’autre part, les analyses métabolomiques ont montré qu'A. fabrum est capable de moduler la teneur en composés phénoliques, notamment en flavonoïdes, dans les racines et tumeurs, et que cette modulation était essentiellement liée aux régions spécifiques. Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension de la construction de niche écologique d'A. fabrum en mettant en évidence l'importance de ses gènes spécifiques dans l'établissement de cette interaction fine.

Agrobacterium is a bacterial genus composed of many species capable of establishing commensal or pathogenic (by inducing the crown-gall disease) interactions. Field investigations showed that several species of agrobacteria generally co-exist in the same biotopes. To explain this biodiversity, we hypothesize that different species must have particular ecological niches allowing them to evade from competitions. Comparative genomics showed the existence of A. fabrum-specific genes clustered into genomic regions called “specific regions” encoding putative functional units related to metabolism or transport of plant compounds. This allowed us to predict a specific ecology related to bacteria-plant interactions and their implication in the specific niche construction of this bacteria. This study aims at verifying whether A. fabrum-specific regions are involved in adaptations to the plant in both lifestyles (commensal and pathogenic). For this purpose, we studied the effect of the specific regions on the bacterial fitness in planta and on the plant metabolome (rhizosphere and tumor). Competition tests reveal that almost all the A. fabrum-specific regions confer better fitness to bacteria. Some regions are more involved in one lifestyle more than the other, some in both. Metabolomic analyzes showed that A. fabrum is capable of modulating the content of phenolic compounds in roots and tumors, in particular flavonoids. This modulation was essentially linked to the specific regions. These results contribute to a better understanding of the ecological niche construction of A. fabrum highlighting the importance of its specific genes in the establishment of this fine-tuned interaction.