Stage:72

From Master 2 Recherche Biosciences Végétales

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Rôle d’un microARN dans l’établissement des symbioses rhizobiennes et endomycorhiziennes

Laboratoire d'accueil : Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (UMR 5546 UPS/CNRS)
Equipe d'accueil : Symbiose mycorhizienne et Signalisation cellulaire
Encadrant(e)(s) : COMBIER Jean-Philippe (combier@scsv.ups-tlse.fr)

Les plantes forment dans la nature différentes symbioses avec des microorganismes. Parmi celles-ci, la symbiose mycorhizienne concerne environ 80% des végétaux et améliore leur nutrition hydrique et minérale (principalement phosphatée) (Smith and Read, 2008). La symbiose rhizobienne, elle, s’est développée plus tardivement au cours de l’évolution et ne concerne pratiquement que les Légumineuses. La mise en place de ces deux symbioses présentent des fortes homologies. Les microorganismes impliqués, les champignons mycorhiziens (Gloméromycètes) et les bactéries appelées collectivement rhizobia produisent des signaux précoces de structure similaire ; les facteurs NOD par les rhizobia et les facteurs MYC LCO par les Gloméromycètes (Maillet et al., 2011). La perception de ces molécules et les voies de transduction signalétiques partagent un certain nombre d’acteurs moléculaires, comme les protéines DMI1-3, qui sont nécessaires pour les deux symbioses.
Parmi ces différents acteurs moléculaires, nous avons pu identifier un microARN (miR) impliqué dans la perception des différentes molécules et qui joue donc un rôle important dans l’établissement de la mycorhization et de la nodulation. Les microARNs (miRs) sont de petits ARNs régulateurs présents chez les plantes et les animaux. Ils jouent un rôle fondamental dans de nombreux processus développementaux, en réprimant l'expression de gènes cibles, qui sont principalement des régulateurs. Cependant, contrairement à tous les gènes impliqués dans la perception des signaux MYC et NOD identifiés jusqu’à présent, ce miR active la voie NOD et réprime la voie MYC, ce qui pourrait en faire un des nœuds de régulation entre les deux voies.
L’objectif de ce projet de M2R est de préciser le rôle de ce miR et de ses cibles dans les voies de signalisation NOD et MYC et, au-delà, lors de l’établissement des deux symbioses.
Pour ceci, il est nécessaire de mieux comprendre la régulation spatiotemporelle du miR ainsi que celles des deux cibles préalablement identifiées, HAM1 et HAM2, qui sont deux facteurs de transcription de la famille GRAS. Nous disposons d’ores et déjà d’une construction senseur GFP du miR, qui nous permettra d’identifier son site d’action, ainsi que d’une fusion de promoteur GFP pour la première cible. Il faudra donc analyser ces constructions ainsi que produire les constructions permettant la localisation du miR et de la deuxième cible.
La deuxième étape consistera à établir le rôle des deux cibles en réponse aux facteurs NOD et Myc LCO, ainsi que lors des deux symbioses. Les constructions RNAi de HAM1 et HAM2 sont déjà disponibles au laboratoire.
Enfin, la troisième étape consistera à identifier le rôle de la régulation par le miR des deux cibles identifiées. Pour ceci, nous utiliserons des cibles résistantes à l’action du miR. La construction pour la première cible est déjà disponible au laboratoire, tandis que celle pour le deuxième est en cours d’obtention. Les différents essais de nodulation seront effectués en collaboration avec A. Niebel (LIPM, Toulouse).

Publications de l’équipe d’accueil :
Maillet F, Poinsot V, André O, Puech-Pagès V, Haouy A, Gueunier M, Cromer L, Giraudet D, Formey D, Niebel A, Martinez EA, Driguez H, Bécard G, Dénarié J. Fungal lipochitooligosaccharide symbiotic signals in arbuscular mycorrhiza. 2011. Nature 469(7328):58-63.
Gomez-Roldan V, Fermas S, Brewer PB, Puech-Pagès V, Dun EA, Pillot JP, Letisse F, Matusova R, Danoun S, Portais JC, Bouwmeester H, Bécard G, Beveridge CA, Rameau C, Rochange SF. Strigolactone inhibition of shoot branching. Nature. 2008;455(7210):189-94.
Combier JP, de Billy F, Gamas P, Niebel A and Rivas S. Trans-regulation of the expression of the transcription factor MtHAP2-1 by a uORF controls root nodule development. Genes and Development, 2008. 22:1549-1559.
Combier JP, Frugier F, de Billy F, Boualem A, El Yahyaoui F, Moreau S, Vernié T, Ott T, Gamas P, Crespi M and Niebel A. MtHAP2-1 is a key transcriptional regulator of symbiotic nodule development regulated by microRNA169 in Medicago truncatula. Genes and Development. 2006.20:3084-3088.
Besserer A, Puech-Pagès V, Kiefer P, Gomez-Roldan V, Jauneau A, Roy S, Portais JC, Roux C, Bécard G, Séjalon-Delmas N. Strigolactones stimulate arbuscular mycorrhizal fungi by activating mitochondria. PLoS Biol. 2006 4(7):e226.