Academic literature on the topic 'Ectomycorhizes – Physiologie'

Certaines étapes de l'ontogenèse ectomycorhizienne nécessiteraient un subtil équilibre entre des molécules actives telles que l'AIA et des molécules régulatrices telles que l'hypaphorine, un alcaloi͏̈de indolique synthétisé et accumulé en grande quantité dans les hyphes de Pisolithus au contact de la plante hôte. Ici, l'activité stimulatrice des jasmonates sur la synthèse d'hypaphorine a été mise en évidence ; une nouvelle classe d'antagonistes spécifiques et compétitifs de l'activité auxinique a été identifiée, les alcaloi͏̈des indoliques. L'activité de l'hypaphorine et/ou de l'AIA sur l'expression de plus de 4000 gènes de peuplier a été suivie. Parmis les 121 transcrits différentiellement exprimés, un seul d'entre eux codant pour une Extensine-like-Protein est régulé de façon opposée par les deux molécules antagonistes. Avec l'hypaphorine et certains alcaloi͏̈des indoliques, s'ouvre un champ nouveau d'étude des modes d'action des auxines
Some steps of the ectomycorrhizae ontogenesis would require a subtle balance between active molecules such as IAA and regulating molecules such as hypaphorine, an indolic alkaloid synthesised and accumulated in large quantities by Pisolithus in contact with the host plant. Here the up-regulating activity of jasmonates on hypaphorine synthesis in Pisolithus hyphae was evidenced; a new class of IAA competitive-antagonists has been identified, the indole alkaloids. The activity of hypaphorine or/and IAA on gene expression in poplar roots, has been folowed. Amongst121 EST differentially expressed, only one coding for an extensinlike protein was regulated the opposite ways by both antagonist molecules. With hypaphorine, and some indole alkaloids, opens a new range of investigation of IAA activities

Des profils d'expression de nombreux gènes ont été comparés dans le compartiment fongique directement au contact de la racine (au niveau des apex mycorhiziens) et le mycélium extramatriciel de l'association ectomycorhizienne entre Paxillus involutus et Betula pendula. Des gènes codant un transporteur d'urée surexprimé dans le mycélium extramatriciel, une phosphatidylserine decarboxylase et une protéine de fonction inconnue, surexprimées dans les mycorhizes ont été clonés et caractérisés. Pour comprendre quels mécanismes permettent l'ajustement du métabolisme azoté des champignons ectomycorhiziens à des conditions azotées variables du milieu, des études ont porté sur le transport de l'ammonium et de peptides, et sur les voies d'assimilation de l'ammonium. De plus, les facteurs responsables de la diversité interspécifique existant au sein des champignons ectomycorhiziens concernant l'assimilation de l'azote ont été déterminés, en couplant des approches biochimiques et moléculaires
The first purpose of my work was to compare gene expression between the fungal compartment in close contact with the root and the extramatrical mycelium of the Paxillus involtus/Betula pendula symbiotic association. A gene coding a urea transporter, up-regulated in the extramatrical mycelium, and genes coding a phosphatidylserine decarboxylase and a protein of unknown function were cloned and characterized further. The second part of my work dealt with the mechanisms involved in the adaptation of ectomycorrhizal fungi to external nitrogen conditions. Studies concerned ammonium and peptide transport, and ammonium assimilating pathways. Moreover, we tried to determine the potential factors explaining the interspecific diversity observed among ectomycorrhizal fungi concerning nitrogen assimilation pathways, by coupling both biochemical and molecular approaches

Les mycorhizes sont des associations symbiotiques de mycelium de certains champignons du sol avec les racines des plantes. Les champignons par leur activite metabolique, favorisent la croissance des plantes ; en echange, ils obtiennent de la part des plantes-hotes des substances nutritives. Notre objectif etait d'etudier la physiologie de croissance du mycelium de quelques champignons ectomycorhiziens cultives sur differents milieux solides afin de produire de la biomasse fongique et connaitre son etat physiologique. Une premiere etude nous a permis de maitriser la croissance du mycelium de ces champignons (pisolithus, suillus et lactarius) cultives en boite de petri en mesurant la croissance apicale. Pour la mesure indispensable de la biomasse mycelienne produite, une technique de culture a ete mise au point pour suivre l'evolution des differents parametres de culture des champignons ectomycorhiziens cultives en surface sur des milieux geloses en boites de petri, comme la consommation de la source de carbone, l'evolution du ph, la production de la biomasse fongique et des enzymes comme les para nitro phenyl phosphatases (pnppases). Les resultats obtenus montrent que la technique utilisee est adequate. La souche de suillus collinitus (sc 24) a consomme au bout de 15 jours de culture, 96% du glucose present initialement sur le milieu pda et une biomasse de 7,1 g/l a ete obtenue. D'autre part, la production la plus elevee (1,3 ue/ml) de pnppases endocellulaires, a ete obtenue pour la souche d'hebeloma cylindrosporum (d 12) apres 21 jours de culture a 25\c sur un milieu synthetique contenant 100 m de kh 2po 4. Cette meme souche a egalement presente l'activite pnppase exocellulaire la plus elevee (0,3 ue/ml). Enfin, la croissance et la respirometrie du mycelium de lactarius sanguifluus (s 33), pisolithus tinctorius (pf 26), suillus collinitus (sc 24) et lactarius deliciosus (d 45) cultives en fermentation en milieu solide (fms) ont ete etudiees en utilisant la technique de culture sur support solide et le dispositif de colonne. La mesure en continu du co 2 produit au cours de la fms, a donne une tres bonne image de l'etat physiologique de la souche. Ce test respirometrique est rapide (moins de 3 jours) et n'endommage pas le mycelium. L'etude respirometrique des champignons ectomycorhiziens a revele que ces micro-organismes sont plutot micro-aerophiles ; leur croissance est defavorisee par une aeration forcee et continue des cultures qui, meme a un debit tres faible (7ml/minute), nuit gravement a la croissance des micro-organismes.

Le premier objectif du travail de thèse était d'étudier la tolérance des champignons ectomycorhiziens aux métaux lourds et d'évaluer leur potentiel d'accumulation en tant que bioindicateurs de la pollution métallique d'un sol. Des tests de tolérance de souches ectomycorhiziennes ont permis de mettre en évidence une très forte variation intra- et interspécifique de la tolérance aux différents métaux. De plus, l'absence de relation entre l'origine de la souche (sol pollué ou non pollué) et son niveau de tolérance a été démontrée. Les fructifications des champignons ectomycorhiziens accumulent fortement les métaux lourds, et la composition en métaux dans leurs tissus reflète généralement la nature de la pollution présente dans le sol. La deuxième partie des travaux de recherche consistait à étudier les mécanismes d'absorption du cadmium chez les champignons ectomycorhiziens. Une approche isotopique basée sur l'utilisation du 109Cd a été utilisée. Il a été démontré que deux composantes existent au niveau de la cinétique d'absorption du Cd par les cellules fongiques. Un transport actif et saturable prédomine aux faibles concentrations en Cd (< 50 nM), alors qu'aux fortes concentrations l'absorption s'effectue principalement par diffusion. Les cations trivalents (Fe3+, Al3+ et La3+) et les acides organiques (acide oxalique principalement) sont de forts inhibiteurs de l'absorption du Cd. Les différentes espèces de champignons ectomycorhiziens n'ont pas les mêmes capacités à accumuler et à séquestrer le Cd. L'ensemble de ces expériences démontre plus généralement la capacité des champignons ectomycorhiziens à absorber le Cd et à l'accumuler dans différents compartiments cellulaires. La fixation du Cd sur les parois cellulaires et l'accumulation du Cd dans la vacuole peuvent être envisagées comme étant deux mécanismes potentiels de détoxication de ce métal. Enfin, la troisième partie des travaux de thèse avait pour objectif d'étudier l'effet de la mycorhization sur la physiologie de la plante hôte en présence de métaux lourds. L'influence d'un stress métallique sur la nutrition azotée de plants de bouleau mycorhizés ou non a été déterminée. L'absorption de l'azote inorganique est moyennement (chez les plants mycorhizés) à fortement réduite (chez les plants non mycorhizés) en présence de Cd et Cu. Par contre, l'absorption d'azote organique est faiblement inhibée par le Cd et le Cu chez les plants non mycorhizes, et elle n'est pas inhibée chez les plants mycorhizés. Un effet filtre du manteau fongique pour le Pb et le Zn a pu être observé par microscopie électronique dans le cas des mycorhizes de type suilloïde. Par contre, aucune différence significative du contenu en métaux n'a été observée entre les différents tissus des autres types de mycorhizes de pin et de bouleau. Enfin, il a été démontré que le statut mycorhizien était bénéfique dans les premières phases de croissance de plantules de bouleau introduites sur un sol pollué par les métaux lourds.

Le rôle du partenaire fongique dans la protection des racines a été étudié dans le cas d'un excès cationique. Pour cela un modèle ectomycorhizien (corylus avellana/tuber melanosporum) a été expérimentalement mis en présence de divers cations, dans des conditions physiologiques et toxiques. Les voies de transport et de stockage des cations ont été définies dans les tissus racinaires et ectomycorhiziens. Pour cela, les organes ont été incube en présence de marqueurs cationiques (cérium et lanthane). Il a ainsi été démontré que les cations sont transportes radialement dans les tissus fongiques, vers la racine par les voies apoplasmiques et symplasmiques. Le mycélium exerce une action régulatrice dans la quantité et la qualité des cations qu'il transmet à son partenaire végétal. Le champignon exerce cette régulation tout au long des différents stades ponctuant la vie d'une mycorhize (stade jeune, mature et sénescent). Il a été mis en évidence expérimentalement que le mycélium truffier agit en diminuant la quantité de cations (la3+, ce3+, ca2+, cu2+, hg2+) parvenant a la racine. Pour cela, il procède à un important stockage des métaux dans ses structures. Une relation a donc été établie entre les degrés de tolérance et de résistance fongiques et ses capacités de détoxication des métaux au regard de la plante. Toutefois, ce mode d'action n'est pas général à toutes les mycorhizes, puisque l'étude expérimentale du modèle pinus pinaster/hebeloma cylindrosporum, montre que le mycélium peut également permettre le développement des végétaux en milieu toxique en favorisant sa nutrition minérale plutôt qu'en en limitant l'accès. Une étude réalisée sur le terrain révèle que le mycélium peut développer un troisième mécanisme de détoxication des métaux vis-à-vis de la plante. En effet, certains champignons possèdent une faible capacité à absorber les métaux, diminuant ainsi la quantité parvenant à la plante tout en évitant de les stocker de façon importante dans ses tissus.

L'hypaphorine est une molécule indolique sécrétée par le champignon Pisolithus tinctorius lorsqu'il forme une symbiose ectomycorhyzienne avec Eucalyptus globulus. L'hypaphorine inhibe la croissance apicale des poils absorbants et notre objectif est la compréhension des mécanismes de signalisation impliqués lors de cette inhibition. L'inhibition rapide induite par l'hypaphorine est accompagnée d'une élévation de la concentration de calcium cytoplasmique, annulant le gradient apico-basal de calcium, et d'une dépolarisation transitoire de la membrane plasmique. L'utilisation de fluorochrome démontre que l'hypaphorine provoque une agrégation des filaments d'actine et empêche l'accumulation des vésicules d'exocytose au niveau du site d'expansion cellulaire. L'action de l'hypaphorine pourrait être lié à un antagonisme avec l'acide indole-3-acétique (AIA) puisque ces effets sur la croissance, l'organisation du cytosquelette et l'accumulation des vésicules sont contrecarrés par l'AIA
Hypaphorine is an indole compound secreted by the fungus Pisolithus tinctorius to the host plant Eucalyptus globulus during the establishment of an ectomycorrhiza. Hypaphorine inhibits root hair tip growth and the aim of this work is to understand the signalisation pathway involved in this inhibition. Hypaphorine-induced inhibition is rapid and coincides with a transient depolarisation of the plasma membrane and a cytoplasmic calcium increase abolishing the calcium gradient in root hair. Microscopy dye images revealed that hypaphorine induces an aggregation of actin filaments and hinders vesicle accumulation in the apical growing region. Hypaphorine action could be the result of an indole-3-acetic acid (IAA) antagonism as it effects on growth, actin cytoskeleton organisation and vesicle accumulation are counteracted by IAA

La GDH à NAD du champignon ectomycorhizien Laccaria bicolor a été purifiée à homogénéité électrophorétique. Le protocole de purification comporte trois étapes simples, une précipitation au sulfate d'ammonium, une chromatographie échangeuse d'anions et une filtration moléculaire. La GDH à NAD a été purifiée 410 fois avec un rendement de 40%. La masse moléculaire de l'enzyme native est de 470 kDa, celle des sous-unités de 116 kDa suggérant que la GDH à NAD est un tétramère. L’enzyme est spécifique pour le NAD(H). Les pH optimums sont de 7,4 et de 8,8 pour les réactions d'amination et de désamination respectivement. L’addition de sulfate d'ammonium permet une bonne stabilité de l'activité enzymatique. La GDH à NAD est stimulée par le calcium, le magnésium, fortement inhibée par le cuivre et légèrement par les nucléotides AMP, ADP et ATP. Les constantes d'affinité pour le NAD, NADH, α-cétoglutarate et l'ammonium sont de 282 µM, 89 µM, 1,35 mM et 37 mM respectivement. Le rôle physiologique de la GDH à NAD a été étudié chez Laccaria bicolor cultive sur différentes sources azotées. Une régulation différente des deux GDHS est mise en évidence sur milieu nitrate et ammonium, conséquence de leur fonction métabolique distincte. La GDH à NAD et la GS ont un rôle assimilateur tandis que la GDH à NAD possède une fonction déprédative. La source et la concentration en azote régule fortement la GS et la GDH à NAD. Ces enzymes sont réprimées par les fortes teneurs en azote, en relation avec la teneur en ammonium intracellulaire. La GDH à NAD est nettement moins influencée par le statut azoté cellulaire. L’effet des sources carbonées sur les activités GDH à NAD et GDH à NADP caractérise une simulation de ces deux enzymes sur un milieu contenant du succinate et du fumarate. La GDH à NAD est plus fortement stimulée. Ceci suggère un contrôle de ces enzymes par le circuit carboné. L’étude de l’expression de la GDH à NAD dans deux ectomycorhizes montre une répression de l’isoforme fongique tandis que l’isoforme racinaire est conservée. Dans les ectomycorhizes de Douglas / Laccaria bicolor, la GDH à NADP fongique est active tandis que dans l’association Eucalyptus globulus / Laccaria bicolor, elle est réprimée.

Le criblage d'une dizaine d'isolats fongiques, base sur le dosage des activites phosphatases a permis de selectionner deux isolats particulierement interessants (suillus granulatus j7/5 et pisolithus tinctorius f9. Les activites mesurees a l'aide d'un substrat naturellement present dans le sol (phytate) different de celles obtenues a l'aide d'un substrat absent des milieux biologiques ( p-nitrophenyl phosphate ou pnpp). Cependant, l'influence de la concentration en phosphate inorganique (pi) du milieu de culture sur les activites phytases et tripolyphosphatases de s. Granulatus est similaire a celle classiquement obtenue sur des activites hydrolysant le pnpp: les activites phosphatases sont stimulees chez les thalles eleves sur des milieux carences en pi. Cette augmentation d'activite peut avoir deux origines: synthese de novo de proteines ou activation enzymatique. L'utilisation d'un serum polyclonal dirige contre une phosphatase acide soluble de p. Tinctorius a permis de demontrer que le pi agit au niveau de l'activite enzymatique et non au niveau de la quantite de phosphatase excretees pour des concentrations en pi comprises entre 5 et 250 micromolaires. Le serum prepare contre une phosphatase soluble, reagit avec la phosphatase secretee dans le milieu de culture du champignon: ce resultat confirme ceux precedemment obtenus a l'aide de techniques biochimiques au sujet de l'analogie entre les deux formes (soluble et excretee). Les methodes immunoenzymatiques ont, par ailleurs, ete appliquees a la caracterisation et a l'identification de champignons, seuls ou en association mycorhizienne. Ainsi, les reponses obtenues avec p. Tinctorius permettent de le differencier d'autres especes fongiques et d'evaluer le degres de mycorhization des racines par ce champignon