"Espèces actives de l’oxygène et canaux ioniques dans le poil absorbant de Medicago truncatula: quels rôles dans l'établissement de la symbiose rhizobienne?"

Résumé

Le poil absorbant joue un rôle crucial dans l’absorption de l’eau et des ions minéraux, et ainsi dans le développement de la plante. Chez les Légumineuses, il est également un acteur majeur de l’établissement de l’interaction symbiotique fixatrice d’azote avec les rhizobia, qui est d’une grande importance pour la réduction des intrants azotés, dans le cadre d’une agriculture durable.

Une croissance cellulaire polarisée, intervenant uniquement à l’extrémité, est un trait caractéristique du poil absorbant, qu’il partage avec très peu de types cellulaires (tube pollinique, hyphes fongiques et axones animaux). Ce type de croissance est un processus complexe, dans lequel les canaux ioniques et les espèces actives de l’oxygène (EAOs) jouent des rôles clefs. Ce contrôle de la croissance polarisée du poil exercé par les canaux et les EAOs, observé initialement chez Arabidopsis thaliana, apparaît également actif chez les Légumineuses. De plus, dans ce dernier cas, la réorientation de la croissance du poil intervient durant les étapes précoces de l’interaction symbiotique: l’infection bactérienne est en effet initiée par la courbure du poil qui emprisonne les bactéries qui lui sont attachées.

Le projet CAROLS a pour ambition d’obtenir une vision d’ensemble de l’implication des canaux ioniques de la membrane plasmique du poil et de leur régulation par les EAOs dans les premières étapes de la symbiose entre la Légumineuse modèle Medicago truncatula et son microsymbiote Sinorhizobium meliloti. Dans ce cadre, le travail consiste à i) établir un répertoire des conductances ioniques de la membrane plasmique du poil absorbant (analyses électrophysiologiques), ii) obtenir un répertoire moléculaire des gènes présents (analyses moléculaires) afin d’identifier les gènes codant des canaux et/ou impliqués dans la génération d’EAOs et iii) réaliser une caractérisation fonctionnelle in planta de gènes candidats. Les deux derniers points seront plus particulièrement abordés au cours de la présentation.

Ce projet devrait conduire à d’importantes avancées dans l’analyse des rôles des canaux ioniques et de leur régulation par les EAOs, dans la croissance du poil et dans l’interaction avec les bactéries symbiotiques. Enfin, il ouvrira des nouvelles pistes pour la caractérisation des interactions entre EAOs et canaux dans la signalisation de la plante et son adaptation aux conditions environnementales, et pour l’étude de la physiologie du poil absorbant, y compris via une approche de type "systems biology".