28&29 septembre 2016 - Carcassonne

• Christophe Roux, Pr Université Toulouse III

Les symbiotes des légumineuses

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

• Christophe Roux, Pr Université Toulouse III

• Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (UTIII-CNRS)

Les symbiotes des légumineuses

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

• Christophe Roux, Pr Université Toulouse III

• Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (UTIII-CNRS)

• Equipe Symbiose Mycorhizienne (Pr G. Bécard)

Les symbiotes des légumineuses

Les symbiotes des légumineuses

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

• Christophe Roux, Pr Université Toulouse III

• Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (UTIII-CNRS)

• Equipe Symbiose Mycorhizienne (Pr G. Bécard)

• Microbiologie / Génomique des champignons mycorhiziens

Le microbiote des plantes

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

Le microbiote des plantes

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

• « ensemble des micro organismes (bactéries, levures, champignons, virus) vivant dans un environnement spécifique (appelé microbiome) chez un hôte (animal ou végétal) »

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

• Les sols = des milieux complexes

Le microbiote des plantes

https://www.youtube.com/watch?v=AmVr5rM_QeQ

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

Le microbiote des plantes• Les sols = des milieux complexes

La « troisième frontière biotique »

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

Le microbiote des plantes• Les sols = des milieux complexes

La « troisième frontière biotique »

Bardgett RD, van der Putten WH. 2014.

Belowground biodiversity and ecosystem functioning.

Nature 515: 505–511.

Le microbiote des légumineuses• Les sols = des milieux complexes

Champignons mycorhiziens (a), champignons parasites et décomposeurs (b), bactéries (c), nématodes (d), tardigrade (e), collembole (f), acariens (g), vers enchytraeidae (h), mille-pattes (i-j), vers de terre (k), fourmis (l), cloportes (m), vers plats (n) animaux (o)

.4-20 milliards de bactéries.200 m d’hyphes mycéliens (dont 100 m

de champignons mycorhiziens).4000 protistes (diatomées, amibes…)

• Les sols = des milieux complexes

La « troisième frontière biotique »

1 cm3 de sol de surface comporte en moyenne :

Le microbiote des plantes

.0,2 à 9 millions de nématodes.10-50 000 collemboles

.300 vers de terres…

Le microbiote des plantes• Les sols = des milieux complexes

La « troisième frontière biotique »

1 m2 de surface comporte en moyenne :

microorganismes organismeseau

Le microbiote des plantes• Les sols = des milieux complexes

• Complexité des interactions

Physique et chimie du sol

plantes

microorganismes organismeseau

Le microbiote des plantes• Les sols = des milieux complexes

• Complexité des interactions

Physique et chimie du sol

plantes

Le microbiote des Légumineuses

Quelles légumineuses étudions nous ?

Mbengue, M. (2010). Doctoral dissertation, Université de Toulouse, Université Toulouse III

.génétique : diploïde et autogame

.taille réduite

.transformables par agrobactéries

.taille du génome (450-500 Mb)

.multiples interactions avec des micro-organismes

Le microbiote des Légumineuses• Des pathogènes

Aphanomyces euteichesGaulin, E. et al. (2007).Molecular Plant Pathology, 539-548.

Verticillium albo-atrumBen, C.et al. (2013). Journal of experimental botany, 317-332.

F83005.5

A17

McNear Jr., D. H. (2013) The Rhizosphere - Roots, Soil and Everything In Between.Nature Education Knowledge 4(3):1

Le microbiote des Légumineuses• Des symbiontes

Sinorhizobium meliloti Rhizophagus irregularis Bacillus subtilis

Le microbiote des Légumineuses• Les légumineuses : des modèles pour étudier les

mécanismes de perception de l’environnement biotique :

-redondance des systèmes de signalisation symbiotique ?

-différenciation entre perception des symbiotes et des agents pathogènes ?

Le microbiote des Légumineuses• Les légumineuses : des modèles pour étudier les

mécanismes de perception de l’environnement biotique : Common Symbiotic Pathway

Champignons mycorhiziens à arbuscules

Bactéries nodulantesSinorhizobium meliloti

Champignons

Sędzielewska‐Toro, K., & Delaux, P. M. (2016). Mycorrhizal symbioses: today and tomorrow. New Phytologist, 209(3), 917-920.

•

La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula

Ascomycètes

Basidiomycètes

Schussler et al. (2001) Mycol. Res

Glomeromycètes

Rhizophagus irregularis

Gigaspora rosea

Facteurs Myc(dont Myc-LCO)

Facteurs diffusibles de la plante (dont Strigolactones)

Stock d’énergie limité

Akiyama et al. (2005)Besserer et al. (2006)

Kosuta et al. (2003)

Photosynthétats(Carbone)

Minéraux (P, Cu, N,…)H2O

Miozzi et al. (2011)Veresoglou et Rillig (2012)

MycorhizéeNon

mycorhizée

Split plate culture St Arnaud et al. (1996) Mycol. 100:328

Carrot hairy root systemBécard, G. and Fortin, J. A. (1988) New Phytol 108: 211

Racines mycorhizées

Mycélium extraracinaire

Extra radical mycelium

Extra radical mycelium

• Nos travaux

• Étapes précoces de la reconnaissance plante-champignon

La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula

• Nos travaux

• Étapes précoces de la reconnaissance plante-champignon

• Fonctionnement de la symbiose

La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula

• Nos travaux

• Étapes précoces de la reconnaissance plante-champignon

• Fonctionnement de la symbiose

• Diversité des communautés fongiques et bactéries associées

La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula

28&29 septembre 2016 - Carcassonne

Petit conte

Le médecin, le clinicien et le chercheur

Le médecin, le clinicien et le chercheur

• De la flore intestinale au microbiote intestinal

Le médecin, le clinicien et le chercheur

• De la flore intestinale au microbiote intestinal

• Evolution du nombre de publications sur le microbioteintestinal humain

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Le médecin, le clinicien et le chercheur

• De la flore intestinale au microbiote intestinal

• Evolution du nombre de publications sur le microbioteintestinal humain

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454 pyrosequencing

Illumina

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Le médecin, le clinicien et le chercheur

Le médecin, le clinicien et le chercheur

Le médecin, le clinicien et le chercheur

Le médecin, le clinicien et le chercheur…

Le médecin, le clinicien et le chercheur

Le médecin, le clinicien et le chercheur

Le médecin, le clinicien et le chercheur

Est ce si nouveau ?

Le médecin, le clinicien et le chercheur

• Ces connaissances ont été précédées de pratiques empiriques :• Médecine chinoise

• Médecine vétérinaire : transfaunation des ruminants (Strelkov1933)

• Essais cliniques

Raibaud P, et al. (1980). Implantation of bacteria from the digestive tract of man and various animals into gnotobiotic mice. Am J Clin Nutr 33: 2440–2447.

• Charbon actif, Probiotiques

Le médecin, le clinicien et le chercheur

L’agriculteur, l’agronome et le chercheur

Le médecin, le clinicien et le chercheur

L’agriculteur, l’agronome et le chercheur

Raaijmakers, J. M., & Mazzola, M. (2016) Soil immune responsesScience, 352(6292), 1392-1393.

3. A. W. Henry, Can. J. Res. 4, 69 (1931).

« Quand Henry a pour la première fois rapporté l’effet de la transplantation de sol suppresseur de maladies voilà 85 ans, il a montré que l’effet suppressif à l’helminthosporiose des chaumes de blé était probablement lié à l’action combinée de bactéries et champignon du sol. »

Henry, A. W. (1931). The natural microflora of the soil in relation to the foot-rot problem of wheat. Canadian Journal of Research, 4(1), 69-77.

L’agriculteurl’agronome

le chercheur

Merci de votre attention

Les symbiotes des légumineuses• Exemples d’associations entre Rhizobia et

légumineuses