Etude de l’expression hétérologue de l’effecteur fongique MiSSP7 sur la structuration et la composition 

Des mutations dans la voie de signalisation de l’AJ conduisent à des modifications de la composition du microbiote associé à la racine de la plante modèle herbacée, Arabidopsis thaliana, en modifiant la composition des exsudats racinaires (Carvailhais et al., 2015). L’activation de la voie de signalisation de l’AJ chez A. thaliana a également été liée à l’augmentation de l’abondance relative de certains membres de communautés bactériennes (Carvalhais et al., 2013). Ces études suggèrent que la voie de signalisation de l’AJ n’est pas seulement un élément clé du système de défense, mais qu’elle participe également à la formation du microbiote racinaire complet des plantes herbacées. Cependant, aucune étude explorant l’impact de la voie de signalisation de cette phytohormone sur le microbiote racinaire des arbres n’est, à l’heure actuelle, disponible dans la littérature scientifique. Il est connu que la modulation de la voie de signalisation de l’AJ serait nécessaire pour permettre l’établissement d’une symbiose ectomycorhizienne (EcM) entre Laccaria bicolor et les racines du peuplier (Plett et al. 2014). Le champignon ectomycorhizien sécrète une petite protéine de 7 kDa appelée MiSSP7 qui pénètre dans le noyau des cellules racinaires de l’hôte où elle interagit avec le répresseur PtJAZ6. Il a été démontré qu’en stabilisant le complexe PtJAZ6, MiSSP7 bloque le déclenchement de la voie de signalisation de l’AJ et, ainsi, limite les mécanismes de défense qui empêcheraient la colonisation des racines par L. bicolor (Martin et al. 2016). Néanmoins, nous ne savons pas si l’altération de la voie de signalisation de l’AJ module seulement l’établissement de la symbiose EcM ou si elle a un impact plus large sur le microbiote.

Démarche expérimentale

Dans ce contexte, les objectifs de ce chapitre sont, d’une part, de caractériser la composition et la structure taxonomique des communautés bactériennes et fongiques de la rhizosphère et de l’endosphère de peupliers exprimant de manière constitutive l’effecteur MiSSP7 en comparaison avec des peupliers sauvages (non génétiquement modifiés), et, d’autre part, d’évaluer si les potentielles modifications de la composition du microbiote racinaire sont également visibles au niveau du métabolome et du métatrancriptome racinaire des peupliers génétiquement modifiés. Nous avons tenté de répondre à plusieurs questions : Afin de répondre à ces questions, le sol de peupleraie précédemment décrit (Chapitre IV) a été utilisé comme substrat et inoculum naturel pour la culture de boutures de peupliers (Populus tremula x alba) exprimant de manière constitutive le gène fongique MiSSP7 (peupliers MiSSP7) et de boutures de peupliers non génétiquement modifiées (peupliers sauvages). Ces boutures ont été prélevées sur leur arbre mère en 2016 (Année 1) et en 2017 (Année 2), cultivées en hydroponie pour contrôler l’enracinement et ensuite, cultivées dans le sol naturel en serre durant 10 jours ou 6,5 semaines. La culture de ces boutures nous a permis de caractériser et comparer la structure et la composition taxonomique des communautés microbiennes (bactéries et champignons) associées aux racines ainsi que le métabolome racinaire des deux populations de peupliers (MiSSP7 et sauvages) cultivées l’année 1 et l’année 2. Les communautés bactériennes et fongiques du sol et des racines ont été caractérisées par séquençage Illumina MiSeq haut débit des amplicons d’ADNr ITS et d’ARNr 16S tandis que le métabolome racinaire a été analysé par GC-MS. En plus de ces deux types d’analyses, nous avons comparé certains paramètres phénotypiques entre les deux populations de peupliers (MiSSP7 et sauvages) et réalisé une analyse des transcriptomes et du métatranscriptomes des racines de ces peupliers cultivés durant l’année 2. L’ensemble des résultats de cette étude est présenté ci-après sous la forme d’un article scientifique. Les figures et tableaux supplémentaires sont disponibles en Annexe (Annexe 4 de la page 53 à la page 75). Contrairement aux articles en préparation présentés dans les chapitres II et III, la publication de ce dernier chapitre n’est pas prévue à court terme.