Dissertations / Theses: 'Symbiose'

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Girardin, Ariane. "Understanding the molecular dialog between arbuscular mycorrhizal fungi and non-legume plants." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30371.

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Abstract:

Les endosymbioses racinaires sont des associations bénéfiques établies entre les racines des plantes et des micro-organismes du sol. Ces symbioses ont un intérêt agronomique et écologique puisque les plantes fournissent à leurs partenaires microbiens une niche écologique et des sucres issus de la photosynthèse et en retour, les micro-organismes associés aux racines vont fournir à la plante des nutriments minéraux qui sont actuellement apportés dans l’agriculture conventionnelle sous forme d’engrais. Durant ma thèse, j’ai particulièrement étudié la symbiose endomycorhizienne à arbuscules (AMS). Elle implique des champignons du groupe des Gloméromycètes et plus de 80 % des plantes terrestres. Ainsi cette symbiose est la plus répandue sur terre connue à l’heure actuelle. Plusieurs étapes importantes pour l’établissement de l’AMS ont été définies. La première de ces étapes est la reconnaissance mutuelle entre le champignon endomycorhizien et la plante hôte. Le champignon est capable de percevoir les plantes par les exsudats racinaires qu’elles sécrètent dans la rhizosphère. Dans le mélange complexe de molécules que sont les exsudats racinaires, des phytohormones appelées strigolactones activent le métabolisme des champignons endomycorhizien, la ramification des leurs hyphes et la production de molécules fongiques appelée facteurs Myc. La perception des facteurs Myc par la plante active des processus permettant la colonisation des racines par le champignon. Ce dialogue moléculaire entre champignons endomycorhiziens et plantes hôtes reste toutefois méconnu. Des molécules de type Lipo-chitooligosaccharides (LCO) ou chito-oligosaccharides (CO) ont été identifiées dans les exsudats de spores ou d’hyphes de champignons et activent la voie de signalisation symbiotique chez les plantes mais leurs rôles respectifs dans l’établissement de l’AMS restent mal compris. Du côté de la plante, des récepteurs potentiels aux LCOs et aux COs sont codés par les gènes de la famille des Lysin Motif Receptor-Like Kinase (LysM-RLK) qui sont capables de lier les constituants structuraux des LCOs et des COs. Cependant aucune preuve n’avait été apportée, au commencement de ma thèse, permettant de conclure sur le rôle des LCOs, des COs, et des LysM-RLKs dans la mise en place de l’AMS. C’est ce que je me suis attachée à démontrer durant ma thèse. Pour cela, j’ai travaillé sur une dicotylédone (la tomate : Solanum lycopersicum) et sur une monocotylédone (Brachypodium distachyon, un modèle pour le blé). Pour identifier les récepteurs aux LCOs dans ces plantes et déterminer leur rôle dans l’AMS nous avons mis en place des techniques de génétique inverse. Nous avons ensuite déterminé l’affinité de ces récepteurs pour les LCOs. Ainsi, nous avons montré que la perception des LCOs dans la tomate est importante pour la mise en place de l’AMS. Par ailleurs, je me suis intéressée à la symbiose entre des bactéries du type rhizobium et des plantes principalement de la famille des légumineuses. La mise en place de cette symbiose nécessite la synthèse de LCOs par les rhizobia et leur perception par la plante via des récepteurs de la famille des LysM-RLKs. Ces similarités que la symbiose rhizobium-légumineuses partage avec l’AMS nous ont conduits à poser la question de savoir si les récepteurs de LCOs impliqués dans l’AMS (beaucoup plus ancienne que la symbiose rhizobium-légumineuse) ont été recrutés durant l’évolution pour jouer un rôle dans la symbiose rhizobium-légumineuse. J’ai pu montrer que les récepteurs de LCOs impliqués dans l’AMS chez les espèces non-légumineuses susmentionnées sont fonctionnels l’établissement de la symbiose rhizobium-légumineuse chez une légumineuse
Root endosymbioses are beneficial associations established between plant roots and soil microorganisms. These symbioses have an agronomic and ecological interest as plants provide their microbial partners with an ecological niche and carbohydrates from photosynthesis. In return, the root-associated microorganisms provide the plant with minerals that are currently being delivered in conventional agriculture as fertilizers. During my thesis, I particularly studied the arbuscular mycorrhizal symbiosis (AMS). It involves fungi of the Glomeromycota group and more than 80 % of land plants. This is the currently known most widespread symbiosis on earth. Important steps for the AMS establishment have been defined. The first step is the mutual recognition between the endomycorrhizal fungus and the host plant. Fungi can perceive plants through the root exudates. In the complex mixture of molecules in the root exudates, phytohormones called strigolactones activate the endomycorrhizal fungal metabolism, the branching of their hyphae and the production of fungal molecules called Myc-Factors. Myc-Factors are perceived by the plant and activate a signaling pathway allowing root colonization by the fungus. However, parts of the molecular dialogue between endomycorrhizal fungi and host plants remain unknown. Lipo-chitooligosaccharide (LCO) or chito-oligosaccharides (CO) molecules have been found in exudates of fungal spores or hyphae and were shown to activate the plant symbiotic signaling pathway, however their respective roles in the AMS establishment are unclear. Putative plant receptors for LCOs and COs are encoded by genes from the Lysin Motif Receptor-Like Kinase family (LysM-RLK) which are able of binding the structural LCO and CO components. However, at the beginning of my PhD, we had no evidence allowing to conclude about the involvement of LCOs, COs, or LysM-RLKs in the AMS establishment. During my thesis, I aimed to understand the role the LCOs and their plant receptors in AMS. For this, I used on a dicotyledon (the tomato: Solanum lycopersicum) and on a monocotyledon (Brachypodium distachyon that is a model for wheat). In order to identify the LCO receptors in these two species, I used a reverse genetic approach. Then I determined these receptors affinity for various LCO structures. I showed that in tomato, LCO perception is important for AMS establishment. In addition, I have studied the symbiosis between rhizobium-type bacteria and plants of the legume family. Interestingly, the establishment of this symbiosis requires LCO synthesis by rhizobia and LCO perception by the plant via receptors of the LysM-RLK family. The fact that rhizobium-legume symbiosis shares similarities with the AMS led us to ask whether the LCO receptors involved in AMS (a much more ancient symbiosis than the rhizobium-legume symbiosis) have been recruited during evolution for a role in the rhizobium-legume symbiosis. I demonstrated that the LysM-RLKs involved in AMS in the above mentioned non-legume species are functional for the rhizobium-legumes establishment in a legume species

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WISNIEWSKI, JEAN-PIERRE. "Symbiose : lectines de rhizobium lupini." Orléans, 1993. http://www.theses.fr/1993ORLE2041.

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Abstract:

Les bacteries du genre rhizobium peuvent interagir avec les plantes legumineuses pour etablir une symbiose fixatrice d'azote qui permet la nutrition azotee de la plante a partir de l'azote de l'air. Cette association symbiotique se traduit par le developpement d'un organe racinaire nouveau, le nodule, que les bacteries colonisent. L'une des etapes cles de la nodulation implique l'attachement des bacteries fixatrices d'azote sur les cellules vegetales avant leur penetration au sein des tissus racinaires. En nous interessant plus particulierement aux interactions glycannes/proteines, nous nous sommes proposes, au cours de ce travail, de montrer l'existence de lectines associees a la surface de rhizobium lupini. Une etude spectrofluorimetrique utilisant les neoglycoproteines fluoresceinylees, ainsi que des tests d'hemagglutination, nous ont permis de mettre en evidence des activites lectine s a ph 5,0. Par chromatographie d'affinite, nous avons purifie une lectine specifique de l'-l-fucose a partir de la souche ll13. Cette proteine a une masse moleculaire relative de 19 000 et presente un point isoelectrique de 6,7. Dans le cadre de l'etude des interactions entre r. Lupini et son partenaire hote, nous avons extrait et fractionne des exsudats de lupinus albus. Nous avons montre que des composes phenoliques presents dans ces exsudats pouvaient moduler les activites lectines associees aux souches de r. Lupini. Ces exsudats ont egalement un effet chimioattractant sur les bacteries

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Schwob, Guillaume. "Rôle écologique de la sporulation in-planta dans les symbioses actinorhiziennes : cas de la symbiose Alnus - Frankia." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1037/document.

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Abstract:

Les patrons de distribution chez les micro-organismes reposeraient sur leurs capacités à disperser dans le temps et dans l'espace, en lien avec des facteurs abiotiques comme les propriétés du sol, le climat, et des interactions biotiques, notamment avec l'hôte dans le cas des symbiontes, mais aussi sur les traits d'histoire de vie propres aux micro-organismes, telle que la capacité à sporuler. Frankia sp. est une actinobactérie sporulante et fixatrice d'azote à la biogéographie complexe, car vivant à la fois de façon saprophytique dans le sol, en symbiose racinaire (nodosité) avec les plantes actinorhiziennes dont les aulnes (Alnus, Betulaceae). Deux types de souches de Frankia génétiquement différentes ont été décrites dont la distinction phénotypique majeure réside dans la capacité à maintenir (Sp+) ou non (Sp-) leur sporulation in planta. Cette sporulation endophytique est à notre connaissance unique dans un contexte symbiotique et son implication dans la biogéographie de Frankia, reste peu connue. Ces travaux de thèse intègrent à la fois des approches descriptives et expérimentales, sur le terrain et au laboratoire, afin d'accroître la compréhension du rôle écologique de la sporulation in planta de Frankia. Dans un premier temps, nous avons étendu la description de la phylobiogéographie des souches de Frankia Sp+ afin de tester la validité du patron de distribution centré sur les milieux froids des zones de haute altitude et de haute latitude de l'hémisphère nord. Un intérêt tout particulier a été porté sur les aires géographiques où une plus forte diversité de Frankia était attendue, dans la zone d'origine de l'aulne et ses refuges glaciaires. Dans un second temps, nous avons étudié l'influence du partenaire végétal dans la distribution observée des Frankia Sp+ et l'implication du trait Sp+ dans la capacité d'association à l'hôte. Des croisements expérimentaux ont été réalisés au laboratoire afin de découpler les effets de l'espèce-hôte et du climat, et tester les implications du trait Sp+ en termes d'infectivité, compétitivité et spectre d'hôte. Enfin, nous avons étudié les conséquences écosystémiques de l'expansion subalpine du complexe symbiotique Alnus/Frankia, au niveau de la diversité microbienne et du fonctionnement du cycle de l'azote, en fonction du phénotype de sporulation des souches associées. Des analyses pédologiques, en association avec des mesures de nitrification, dénitrification et fixation d'azote, ainsi que des analyses de diversité microbienne (globale et fonctionnelle), ont été réalisées dans différentes aulnaies Sp+, Sp- ou mixte, à différents stades de colonisation de l'aulne. Les résultats obtenus démontrent une prédominance des souches Sp+ associées aux espèces d'aulne des milieux froids sur les 3 continents de la zone Holarctique, avec une diversité nouvelle dans l'aire d'origine et les zones refuges de l'aulne. Les croisements effectués révèlent une infectivité et compétitivité plus forte des Sp+ par rapport aux Sp-. De plus, contrairement aux Sp- à spectre d'hôte très large, les Sp+ présentent un spectre limité entraînant des incompatibilités d'association suggérant une dépendance forte à une espèce-hôte donnée. Les modifications des communautés microbiennes du sol en réponse à l'expansion du complexe symbiotique Alnus/Frankia ont été démontrées, en lien avec la stimulation du cycle de l'azote dans les milieux sub-/alpins. Les premiers résultats sur l'efficience comparée de la fixation d'azote in natura des souches Sp- par rapport aux Sp+ suggèrent que 100% de l'azote de l'aulne est obtenu par le biais de la fixation. Aucun patron n'est mis en évidence entre souches Sp+ et Sp-, suggérant un effet plus complexe de la saisonnalité, de l'âge de l'arbre et de celui de la nodosité. Les résultats obtenus nous permettent de mieux appréhender les facteurs guidant la biogéographie de Frankia et de discuter de l'évolution de ces patrons de distribution en réponse au réchauffement climatique
Microbial biogeography would be based on the ability of microorganisms to disperse across time and space, as a function of abiotic factors such as soil properties, climate, and of biotic interactions, in particular with the host in the case of symbionts, but also on life history traits such as the ability to sporulate. Frankia sp. is a spore-forming and nitrogen-fixing actinobacterium that has a complex biogeography given its abilities for both saprophytic life and root symbiotic interaction with actinorhizal plants such as alders (Alnus, Betulaceae). Two distinct groups of Frankia lineages have been described according to a major phenotypic divergence, based on the presence (Sp+) or the absence (Sp-) of spores in planta.. To the best of our knowledge, this endophytic sporulation is an original trait in a symbiotic context and very little is known about its incidence in Frankia biogeography. This work integrates descriptive and experimental approaches on both field and laboratory areas, in order to improve the understanding of the ecological role of Frankia in planta sporulation. First, we have extended the description of the phylobiogeography of Sp+ Frankia strains to validate the previously proposed distribution pattern focused on cold environements at high altitude or high latitude. A phylogeny has been computed using a large number of nodular strains coming from the 3 continents of the Northern Hemisphere and 10 different Alnus species. Special attention was paid to geographic areas where a higher diversity was expected, in Asia, and in its glacial refuges. Second, we studied the influence of the host-plant on the distribution of Fankia Sp+ and the incidence of Sp+ in the symbiotic interaction. Experimental crosses have been performed to disentangle host and climate effects and to test the incidence of the Sp+ trait in terms of infectivity, competitiveness and host-range. Finally, we studied the ecological consequences of the Alnus/Frankia symbiotic complex, on the microbial diversity and on the nitrogen cycle functionning, with respect to the sporulation of Frankia and to the Alnus expansion on sub-/alpine grasslands. Soils analyses were performed in association with measures of nitrification and denitrification, as well as global and functional microbial diversity analyses, in Sp+, Sp- or mixed alder stands and at different colonization stages. In each part of this work, alder ectomycorhizae were analyzed to compare the distribution pattern between the two symbionts and to highlight potential interactions with the Sp+ trait of Frankia. Our results show the dominance of Sp+ strains in nodules of alder species from cold environments over the 3 continents of the Holarctic zone, with original diversity patterns in alder area of origin and in glacial refuges. Even if these strains are genetically homogenous, host-specific clusters were observed in the phylogeny. Crosses revealed that Sp+ strains were more infective and competitive than Sp- strains. Moreover, unlike Sp- strains that harbor a wide host-range, Sp+ strains have a narrower specificity leading to association’s incompatibilities and suggesting strong host dependence. For the first time, modifications of microbial communities were revealed in response to the Alnus-Frankia symbiotic complex colonization and were linked to a stimulation of the nitrogen cycle in the sub-/alpine grasslands. The first comparative results of nitrogen fixation between Sp+ and Sp- strains in natura suggest a maximal efficiency of fixation, representing almost 100% of the alder nitrogen. However, unlike previous reports in literature, no pattern was observed between Sp+ and Sp- strains, suggesting a complex effect of seasonality, alder age as well as that of nodules. Altogether, the previous results contribute to a better understanding of the Frankia biogeography drivers and allow us to discuss the expected evolution of distribution pattern in response to the global warming

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Bisot, Corentin. "Bridging scales in the Arbsucular Mycorhizal Symbiosis." Electronic Thesis or Diss., Lyon, École normale supérieure, 2024. http://www.theses.fr/2024ENSL0057.

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Abstract:

La vie microscopique des sols est responsable de large flux macroscopique de matière à l’échelle planétaire. Mais la complexité des écosystèmes et des organismes qui les constituent rend difficile le passage d’une échelle à l’autre. La thèse intitulée "Relier les échelles dans la symbiose mycorhizienne arbusculaire" tisse des liens entre des objets allant de la taille de la gouttelette de lipide (~500nm) à la longueur totale d’hyphe de champignons à l’échelleplanétaire (~10^20 m).Le premier chapitre introduit un cadre d'analyse des colonies fongiques par des "ondes de propagation", reliant l'échelle microscopique du comportement individuel des hyphes à des variables macroscopiques telles que la densité et la vitesse de propagation. Ces résultats constituent la première analyse de données expérimentales avec un degré de résolution spatiotemporel élevé d’une dynamique de morphogénèse d’un organisme ramifié.Le chapitre 2 décrit en détail les conséquences écologiques de cette propagation macroscopique en quantifiant l’échange de ressources qu’elle implique. Ce résultat jette un éclairage nouveau sur la science des mycorhizes en permettant de relier des traits phénotypiques de colonies de champignon à leur conséquence sur la croissance des plantes dans différents environnements. Le troisième chapitre se concentre sur le lien entre les flux de matière dans la colonie de champignons, l'allongement et l'épaississement des hyphes, mettant en lumière l'importance du transport de lipides dans ces champignons, responsables de flux significatifs de carbone à l'échelle planétaire. Enfin, dans un chapitre annexe les résultats sont projetés à l’échelle d’écosystèmes. Le travail sur le rayon des hyphes permet en particulier de réduire l’incertitude de calcul sur la biomasse totale de champignon mycorhiziens dans un écosystème et à Arbuscule à l’échelle planétaire
The microscopic life of soils is responsible for large macroscopic flows of matter at a planetary scale. However, the complexity of ecosystems and the organisms that comprise them makes it difficult to scale from one level to another. The thesis titled "Linking Scales in Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis" establishes connections between objects ranging from the size of a lipid droplet (~500nm) to the total length of fungal hyphae at a planetary scale (~10^20m).The first chapter introduces a framework for analyzing fungal colonies through 'travelling waves', connecting the microscopic scale of individual hyphal behavior to macroscopic variables such as density and propagation speed. These results constitute the first analysis of experimental data with high degree of spatiotemporal resolution of a branching organism's morphogenesis dynamics.The second details the ecological consequences of this macroscopic propagation by quantifying the resource exchange it entails. This result sheds new light on mycorrhizal science by linking phenotypic traits of fungal colonies to their impact on trade with plants in different environments.The third chapter focuses on the microscopic underpinning of bidirectional resource trade within the Arbuscular Mycorhizhal (AM) fungal colonies. It aims at characterizing the robust physical mechanisms that allow the directed transport of carbon and phosphorous over the centimeter wide colony.In an annex chapter, the results are projected at the scale of ecosystems. The work on the radius of the hyphae particularly helps to reduce the calculation uncertainty on the total biomass of mycorrhizal fungi in an ecosystem and at a planetary scale

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Lextrait, Gaëlle. "The Coreoidea-Caballeronia gut symbiosis : specificity and bacterial fitness determinants." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASB029.

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Abstract:

La stabilité évolutive des relations hôte-microbe est cruciale pour la symbiose. La transmission verticale des symbiotes microbiens des parents à la progéniture est bien établie, mais l'acquisition environnementale par transmission horizontale de symbiotes nécessite des adaptations spécifiques. Les insectes de l'infra-ordre Pentatomomorpha disposent d'un mécanisme efficace pour l'acquisition de leur symbiote à partir du sol. Ces insectes possèdent une architecture intestinale distinctive contenant une région postérieure, appelée M4, composée de centaines de cryptes, constituant une niche spécifique pour abriter des symbiotes intestinaux bénéfiques. Les Coreoidea sélectionnent spécifiquement des bactéries Caballeronia. Ma thèse explore la spécificité de cette association et les mécanismes bactériens sous-jacents. Trois espèces de Coreoidea (Riptortus pedestris, Leptoglossus occidentalis, Coreus marginatus) montrent une préférence pour des sous-clades spécifiques de Caballeronia, influencée par la compétition interspécifique. La région M4 est dominée par une seule espèce bactérienne, suggérant une forte pression de sélection. La spécificité de la souche est alignée avec un avantage en termes de fitness reproductif. Des criblages génétiques ont révélé des fonctions cruciales pour la colonisation des cryptes, notamment le chimiotactisme, la résistance aux peptides antimicrobiens et de la capacité à utiliser des sources de carbone néoglucogéniques, la taurine et l'inositol, suggérant que l'hôte fournit ce type de métabolites comme nutriments aux symbiotes. Ces découvertes démontrent que malgré une grande diversité microbienne environnementale, les insectes sélectionnent des symbiotes spécifiques grâce à des mécanismes multifactoriels
The evolutionary stability of host-microbe relationships is crucial for symbiosis. Vertical transmission of microbial symbionts from parents to offspring is well established, but environmental acquisition through horizontal transmission of symbionts requires specific adaptations. Insects of the infraorder Pentatomomorpha have an effective mechanism for acquiring their symbionts from the soil. These insects possess a distinctive intestinal architecture with a posterior region called M4, composed of hundreds of crypts that provide a specific niche for harboring beneficial gut symbionts. Coreoidea specifically select Caballeronia bacteria. My thesis explores the specificity of this association and the underlying bacterial mechanisms. Three species of Coreoidea (Riptortus pedestris, Leptoglossus occidentalis, Coreus marginatus) show a preference for specific subclades of Caballeronia, influenced by interspecific competition. The M4 region is dominated by a single bacterial species, suggesting strong selective pressure. Strain specificity is aligned with a reproductive fitness advantage. Genetic screenings revealed crucial functions for crypt colonization, including chemotaxis, resistance to antimicrobial peptides, and the ability to utilize neoglucogenic carbon sources such as taurine and inositol, suggesting that the host provides these metabolites as nutrients to the symbionts. These findings demonstrate that despite high environmental microbial diversity, insects select specific symbionts through multifactorial mechanisms

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Henry, Nicolas. "Écologie moléculaire des symbioses eucaryotes des écosystèmes planctoniques de la zone photique des océans." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066181/document.

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Abstract:

Les symbioses ont un role majeur dans le fonctionnement et l'equilibre des ecosystemes. Dans les oceans, qui couvrent pres de 70 % de la surface de la planete, vivent une multitude d'organismes incapables de lutter contre les courants et la plupart sont microscopiques, il s'agit du plancton. Les organismes du plancton, comme ceux d'autres ecosystemes, entretiennent des symbioses, mais la nature et l'ampleur de ces interactions sont encore mal connues dans le plancton du fait la petite taille de ces organismes et de la difficulte d'echantillonnage des ecosystemes planctoniques, surtout dans les zones les plus eloignees des cotes. Les principaux objectifs de cette these sont de donner un apercu global de la place occupee par ces symbioses dans le plancton et de proposer des methodes originales permettant leur detection. Les travaux presentes dans ce manuscrit s'appuient sur l'analyse des donnees generees lors de l'expedition Tara Oceans (2009-2013) pendant laquelle 210 stations oceaniques ont ete echantillonnees a travers le monde. Ils concernent plus precisement le jeu de donnees environnemental obtenu grace au sequencage a haut debit (Illumina) de la region hypervariable V9 (130 nucleotides) de la sousunite 18S de l'ADN ribosomique des organismes eucaryotes (metabarcoding). Dans un premier temps, un etat des lieux de la diversite et de la structure des communautes du pico-nano-micro-mesoplancton (0,8-2000 μm) eucaryote de la zone photique des oceans temperes a tropicaux est realise. Il met en evidence la place importante occupee par les symbiotes au sein de ces communautes. Ensuite, l'etude de deux cas de symbiose (Blastodinium- Copepodes et Symbiodinium-Tiarina) montre les difficultes inherentes a la detection de couples symbiotiques a partir d’un jeu de donnees issue d'etudes par metabarcoding du plancton (flexibilite de la specificite des symbioses dans le plancton), mais aussi la possibilite de distinguer les differentes phases de vie des symbiotes (libres et symbiotiques) lorsque les echantillons etudies ont ete fractionnes. Enfin, un ensemble de methodes est propose afin d'ameliorer l'efficacite de la detection de symbioses dans le cadre d'etudes par reseau de cooccurrences des communautes planctoniques. L'analyse de la distribution des metabarcodes le long des fractions de taille (piconano- (0.8-5 μm), nano- (5-20 μm), micro- (20-180 μm), et meso-plancton (180-2000 μm)) permet de differencier ceux provenant d'organismes symbiotiques de ceux d'organismes libres, sans a priori. De plus la comparaison de l'abondance de groupes genetiques definis a differents niveaux de resolution permet de detecter des associations symbiotiques peu specifiques et d'apprecier leur niveau de specificite
The oceans, which cover nearly 70 % of the earth's surface, is host to a myriad of mostly microscopic organisms that drift with the currents and are collectively called plankton. As in other ecosystems, symbioses play a major role in the functioning and equilibrium of the plankton. But the exact nature and strength of those symbiotic interactions are still poorly known, not only due to the small size of most planktonic organisms, but also because of the inherent difficulty of sampling planktonic ecosystems, especially in the high-seas. The main goals of this thesis are to give a global view of the importance of planktonic symbioses and to propose novel methods for their detection. The work presented in this manuscript is based on analyses of data generated during the Tara Oceans expedition (2009-2013), during which sea water was collected and size fractionated by filtration at 210 sampling locations distributed across the world's oceans. The data analyses presented herein mostly focus on an environmental metabarcoding dataset obtained from next-generation sequencing (Illumina) of the V9 hypervariable region (~130 nucleotides long) of the 18S small ribosomal subunit of eukaryotic organisms. We begin by assessing the diversity and structure of pico-, nano-, micro and meso-planktonic eukaryotic communities (0.8-2000 μm) in the photic zone of tropical to temperate sea regions. Then, we present two cases of symbioses (Blastodinium-Copepods and Symbiodinium-Tiarina) to illustrate both the difficulties encountered when trying to detect symbiotic relationships using metabarcoding data due to varying specificities of symbiotic relationships, but also the potential solutions offered by size-fractionated sampling to distinguish between the different stages of the life cycle of symbiotic organisms (free living and symbiotic stages). Finally, we propose a set of methods to improve the detection of symbioses by studying the co-occurrence of organisms in planktonic communities: we use the distribution of metabarcodes along size fractions ((piconano- (0.8-5 μm), nano- (5-20 μm), micro- (20-180 μm), and meso-plancton (180-2000 μm)) to distinguish likely free living organisms from those that have a symbiotic life style, and we compare the abundance of genetic groups constructed by clustering metabarcodes at different resolution levels, which allows us to detect interactions occurring above the species level and to evaluate their level of specificity

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Revel, Johana. "Médiateurs chimiques dans la symbiose Cnidaire-Dinoflagellés : caractérisation, distribution et réponse au stress." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4108/document.

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Abstract:

Le succès évolutif des Cnidaires symbiotiques réside en grande partie dans leurs échanges trophiques établis avec les Dinoflagellés du genre Symbiodinium. Cependant, le réchauffement climatique global ainsi que les pollutions ont un impact fort sur les écosystèmes coralliens, notamment en conduisant à la rupture de la symbiose, phénomène appelé blanchissement. La compréhension des mécanismes qui régissent l’établissement, le maintien et la rupture de la symbiose est essentielle à la prévention des épisodes de blanchissement massif. Dans ce contexte, les objectifs de mon projet de thèse sont de caractériser les médiateurs chimiques de l’anémone de mer Anemonia viridis, de les localiser, et d’analyser leur réponse face à un stress. Parmi les composés caractérisés, les lipides et les bétaïnes sont les plus abondants et présentent une grande diversité. Certains sont transférés des symbiotes vers l’hôte. Des anémones de mer ont ensuite été traitées en laboratoire afin de provoquer la rupture de la symbiose et le blanchissement des individus. Une étude cinétique a été menée par une approche globale comparative identique à celle réalisée sur l’anémone symbiotique. Par ailleurs, une cartographie de l’évolution de composés clé a été réalisée par MALDI-MSI. La réponse au stress a été évaluée et a permis d’identifier des lipides de bétaïne et trois indicateurs lipidiques comme marqueurs de réponse précoce au stress. L’ensemble de ces résultats apporte de nouveaux éléments de réponse concernant le rôle des médiateurs chimiques clés dans le maintien de la symbiose, ainsi que leur influence sur sa rupture
The ecological success of cnidarian-dinoflagellate symbiosis mainly relies on nutrient recycling. Environmental changes, such as global warming or pollution, often result to symbiosis breakdown, also called cnidarian bleaching. The understanding of mechanisms regulating the symbiosis establishment, maintenance and breakdown is essential to prevent massive bleaching phenomena. In this respect, my PhD project focused on the characterization of chemical mediators expressed in the sea anemone Anemonia viridis, their localization and their modulation by stress conditions. A comparative study was first conducted to characterize the chemical mediators and analyze their distribution within the symbiotic sea anemone. We described a great abundance and diversity of lipids in A. viridis tissues. From these results, we proposed possible transfers of FAs between the symbiotic partners. A thermal stress and a chemical stress have also been applied in laboratory-controlled conditions in order to induce symbiosis breakdown and bleaching of the sea anemones, in order to correlate A. viridis metabolome to its symbiotic status. A mapping of these metabolites has been performed by MALDI-MSI of tentacle cross-sections, as well as their evolution following stress. Some betaine lipids have thus been proposed as short-term indicators of stress. A. viridis stress response has also been evaluated with a lipidomic approach, and allowed to identify 3 lipid indicators of early stress response based on membrane fluidity markers. Overall, this study provides insight on key chemical mediators that may regulate the symbiosis maintenance, and may contribute to the symbiosis breakdown

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Queiroux, Clothilde. "Signalisation moléculaire dans la symbiose Frankia-aulne." Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10228.

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Abstract:

L'azote est essentiel au développement de toutes les cellules vivantes. Il est un des facteurs limitant de la croissance végétale. La seule source d'azote abondante est l'atmosphère contenant 80 % de diazote mais cette forme n'est assimilable que par certains procaryotes. Ces microorganismes sont capables de fixer l'azote atmosphérique sous leur forme libre ou en symbiose avec des plantes. Ainsi, ils fournissent à leur plante partenaire des substrats azotés, sous forme d'ammoniaque, tandis qu'en retour celle-ci fournit à la bactérie des substrats carbonés issus de sa photosynthèse. Il s'agit d'une association à bénéfices réciproques. Il existe deux grands types de symbiose fixatrice d'azote : la symbiose rhizobienne, impliquant diverses Protéobactéries et la symbiose actinorhizienne impliquant une Actinobactérie, Frankia. Les bactéries pénètrent les cellules des plantes pour former un nouvel organe, la nodosité dans laquelle va avoir lieu la fixation d'azote. Les bases moléculaires à l'origine de la symbiose rhizobienne sont très bien caractérisées tandis que celles de la symbiose actinorhizienne restent en grande partie inconnue, de par l'absence d'outils génétiques. Toutefois, les premières étapes de mise en place de la symbiose présentent des similarités. Les deux bactéries sont capables d'induire la déformation du poil racinaire en sécrétant un facteur déformant, le facteur Nod pour la plupart des symbioses rhizobiennes et un facteur encore non caractérisé dans le cas de la symbiose actinorhizienne. La problématique de mes travaux de thèse est de savoir si le dialogue moléculaire s'établissant entre la plante et la bactérie est basé sur des composants universels. Ce travail a utilisé deux approches. Une approche ciblée visait à mettre en évidence la fonction. Une approche non-ciblée par le biais des puces transcriptomiques chez Frankia a permis de comparer l'expression génétique entre des conditions de vie libre et des conditions de vie symbiotique. Enfin, une dernière approche a concerné les composés aromatiques chez Frankia. Il s'agissait d'établir si Frankia était capable de cataboliser différents composés aromatiques. En effet, beaucoup d'entre eux sont impliqués dans les interactions plante-bactérie, notamment dans les réactions de défense de la plante
Nitrogen is essential for cells development. It's one of the limiting factors of plant growth. The only abundant source of this component is the atmosphere which contains 80 % of dinitrogen, but this form can only be assimilated by some prokaryotes. These microorganisms are able to fix atmospheric nitrogen under freeliving condition or in symbiosis with some plants. Thus, they provide nitrogen substrates to the plant in the form of ammonium, and in return the plant provides carbon substrates from photosynthesis. It is an association with reciprocal profits for both partners. There are two major nitrogen-fixing symbioses: rhizobial symbiosis, which involves various Proteobacteria and actinorhizal symbiosis, which involves the Actinobacterium, Frankia. Bacteria enter plant root cells and develop a new organ, the nodule where nitrogen fixation takes place. Molecular bases are well characterized for rhizobial symbiosis, whereas little is known about the actinorhizal symbiosis. This fact is in part due to absence of genetic tools for Frankia. However, early steps of the interaction show some similarities. These two bacteria are able to induce root hair deformation by secreting a deforming factor, Nod factor in most rhizobial symbioses and a noncharacterized factor in the actinorhizal symbiosis. The aim of this thesis was to determine if molecular dialogue between plant and bacteria is based on universal components. This work used two approaches. One was targeted on nodC-like gene from Frankia alni ACN14a. We tried to characterize their function. Another used trancriptomic microarrays in Frankia. This technique allowed us to compare transcripts from 2 conditions: free-living cells and symbiosis. A last approach focused on aromatic compounds in Frankia. We wanted to determine if Frankia was able to use different aromatic compounds to grow. Indeed, a lot of aromatic compounds are involved in plant-bacteria interaction such as plant defense

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Indelicato, Claire-Emmanuelle. "Caractérisation des mécanismes impliqués dans la promotion de croissance de la Drosophile par Lactobacillus plantarum." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN094/document.

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Abstract:

Le microbiote intestinal affecte la plupart des processus physiologiques de l’hôte, et plus particulièrement la digestion et le métabolisme. Cependant, les mécanismes moléculaires en jeu restent encore peu connus. Pour répondre à cette question, nous utilisons un modèle gnotobiotique simple : la larve de Drosophile monoassociée à un de ces symbiont naturel : Lactobacillus plantarum. Notre groupe a montré que L. plantarum promeut la croissance larvaire d’individus soumis à une carence en protéines. En effet, les larves monoassociées à L. plantarum se développent bien plus rapidement que des individus axéniques. Ainsi, L. plantarum tempère l’effet délétère de la carence nutritionnelle. Cette amélioration de la croissance repose en partie sur la hausse du niveau d’expression des protéases digestives de l’hôte ainsi que sur la modulation de la voie de signalisation TOR (Target Of Rapamycin) de la Drosophile par les bactéries symbiotiques. Notre travail s’est focalisé sur la recherche d’autres mécanismes génétiques impliqués dans l’interaction entre la Drosophile et L. plantarum au cours de la croissance larvaire. Nos résultats montrent que les variations génomiques naturelles de la Drosophile affectent l’intensité du bénéfice de croissance conféré par L. plantarum. En outre, les bases de notre étude ont permis de mettre en évidence que le microbiote intestinal a la capacité d'agir comme "tampon génétique" en compensant les défauts de croissance causés par le fond génétique des mouches. De plus, L. plantarum permet de diminuer la variation phénotypique de plusieurs caractères de la mouche tels que la croissance, la taille de certains organes et la durée du cycle larvaire. Nous avons également identifié le gène dawdle, codant un ligand de la voie TGF-β, comme acteur de l’interaction Drosophile-L. plantarum. De plus nous avons montré que Dawdle régule les protéases digestives de la Drosophile dans un contexte nutritionnel de carence en protéine, et cette régulation peut-être activatrice ou bien inhibitrice selon l’environnement microbien
Intestinal microbiota can modulate virtually all aspects of their host physiology, and particularly, digestion and metabolism. However, the molecular mechanisms at play remain largely unknown. To tackle this question, we use a simple gnotobiotic model: Drosophila larvae monoassociated with one of its major natural symbiont, Lactobacillus plantarum. Previous work from our group showed that L. plantarum promotes the juvenile growth of larvae facing a protein scarcity, thereby dampening the deleterious effect of the nutrient deficiency on larval growth. This growth enhancement partially relies on the upregulation of intestinal proteases, as well as on the modulation of the host TOR (Target Of Rapamycin) pathway by the symbionts. My thesis work aimed at unraveling other host genetic mechanisms involved in the interaction between Drosophila and L. plantarum during growth. Our work showed that host natural genomic variations affect the fly physiologic response to L. plantarum. Furthermore, the bases of our work enabled to unveil a novel role of intestinal bacteria, revealing their ability to act as a genetic buffer to compensate the growth impairments due to the fly genetic background. In addition, L. plantarum decreases the phenotypic variations in various host fitness traits (growth, organ size, timing to pupariation) and it also confers robustness to organ patterning. Finally, we showed that the TGF-β ligand, Dawdle plays an important regulatory role on digestive enzymes in a protein-deficient nutritional context, and that this regulation can be inhibitory or activating depending on the microbial environment

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Porro, Barbara. "Diversités génétiques chez l’holobiote Anemonia viridis : des morphotypes de l’hôte à la différenciation symbiotique." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4071.

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Abstract:

Qu’est-ce qu’un individu ? Cette question est un prérequis pour toutes les études en génétique des populations et en biologie évolutive, mais elle est loin d’être naïve dès que l’on prend en compte les relations symbiotiques. Les interactions entre un hôte et ses micro-organismes symbiotiques peuvent conditionner le développement, la reproduction, les capacités adaptatives de l’holobiote qu’ils constituent et donc la trajectoire évolutive de l’espèce. Comprendre ces interactions, c’est appréhender la complexité des interactions symbiotiques et donc caractériser ces différents partenaires et élucider l’implication de chaque partenaire dans le fonctionnement de l’holobiote. Chez les Cnidaires, comme l’anémone de mer Anemonia viridis, les hôtes animaux peuvent établir une symbiose mutualiste avec des Dinoflagellés photosynthétiques de la famille des Symbiodiniacées (avec un seul clade de Symbiodiniacées pour A. viridis). Cette anémone de mer tempérée présente différents morphes caractérisés par la couleur des tentacules. Afin de comprendre la nature de cette diversité phénotypique et mesurer la diversité symbiotique associée chez A. viridis, nous avons génotypé des anémones de Manche et de Méditerranée à l’aide de séquençage RAD (pour l’hôte animal) et de marqueurs ciblés, ITS2 et microsatellites (pour les symbiotes). Nos études ont permis de mettre en évidence l’existence de plusieurs lignées génétiques différenciées en sympatrie chez l’hôte animal, mais qui ne sont pas congruentes avec la différenciation morphologique. La composition des populations de symbiotes in hospite quant à elle n’est pas corrélée avec ces lignées hôtes mais structurées par l’origine géographique des anémones. Ces résultats révèlent qu’A. viridis telle que décrite à l’heure actuelle correspond un complexe d’espèces qui, en plus d’hériter verticalement leurs symbiotes, semblent capables également de les acquérir horizontalement. Cette symbiose dynamique implique que la sélection puisse agir indépendamment aussi bien sur la composition symbiotique que sur l’hôte ; et fait d’A. viridis un excellent modèle pour comprendre les capacités adaptatives d’un holobiote
What is an individual ? This apparently naive question is actually the first step of studies of population genetics and evolutionary biology, but is non-trivial in symbiotic organisms. The interaction among a host and its symbiotic micro-organisms can influence the development, the reproduction and the adaptative capacities of the holobiont and the evolutives trajectories of species. If we want to understand these interactions, we have to decipher the complexity of symbiotic interactions by characterizing the different partners and to measure the role of each partner in the proper functioning of the holobiont. In Anemonia viridis (as in many other Cnidarians), the animal hosts can live in mutualistic symbiosis with photosynthetic Dinoflagellates belonging to the Symbiodiniaceae family (with one Symbiodiniaceae clade for A. viridis). This anemone displays different colour morphs. To understand the origin of the phenotypic diversity but also to measure the associated symbiotic diversity, we genotyped sea anemones from English Channel and Mediterranean Sea with RAD sequencing (for the animal host) and targeted markers, the ITS2 and microsatellite markers (for the symbionts). Our studies revealed several sympatric host genetic lineages which were not congruent with the morphological differentiation. In addition, the symbiotic diversity was not correlated with host genetic lineages but with the sampling location of sea anemones. These results revealed that A. viridis is actually a species complex with both intergenerational vertical transmission and probably an additional horizontal acquisition of Symbiodiniaceae. Because A. viridis shows a dynamic symbiosis, selection can act independently on both the symbiotic composition and the host. This makes A. viridis an interesting laboratory model to understand adaptative capacities in an holobiont

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Zou, Lan. "Mécanisme de l'autorégulation de l'infection secondaire dans la symbiose S. meliloti-Medicago." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30108.

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Abstract:

L'interaction symbiotique entre les rhizobia et les légumineuses repose sur un réseau complexe de boucles de régulation et d'échange de signaux entre les partenaires. Dans le système modèle S.meliloti-Medicago, la nodulation et l'infection bactérienne sont induits par les NFs et des exopolysaccharides de surface bactériens. Lorsque la nodulation est établie, la plante autorégule le nombre de nodosités en activant une boucle de régulation systémique appelée AON. Des mutants de plante déficients pour l'AON sont hypernodulants. Des mutants de plantes présentant un phénotype hyperinfecteux ont été décrits mais ils présentaient également un défaut de nodulation. L'existence d'une autorégulation spécifique de l'infection est donc restée jusqu'ici controversée. Nous décrivons ici une nouvelle boucle de régulation appelée AOI qui régule le nombre d'évènements d'infection secondaire, c'est-à-dire la formation de cordons d'nfection (ITs) sur des plantes déjà nodulées. Nous montrons que l'AOI n'impacte ni la nodulation, ni l'AON ni la fixation de l'azote. Contrairement à l'AON qui est sous le seul contrôle de la plante, l'AOI est également génétiquement contrôlée par la bactérie. Au cours de l'AOI, deux signaux végétaux inconnus 1 et 1' synthétisés au cours du développement du nodule sont perçus par le récepteur NsrA localisé dans la membrane externe des bactéroïdes. En réponse à ces signaux, NsrA active trois adénylate cyclases situées dans la membrane interne induisant la production d'AMPc. Celui-ci, combiné au régulateur transcriptionnel Clr, induit l'expression de gènes bactériens cibles (eg smc02178, smc02177 et smb20495), conduisant à la production d'un signal 2 bactérien. Le signal 2 induit à son tour la production d'éthylène par la plante qui inhibe l'infection secondaire en diminuant la sensibilité de la racine aux NFS. L'implication des bactéries endosymbiotiques dans l'AOI permet vraisemblablement d'assujettir l'AOI à une infection réussie des nodosités. Les résultats de l'équipe suggèrent que le signal 1 est une protéine de haut poids moléculaire. D'après nos résultats, le signal 2 serait un polysaccharide de surface, probablement de type LPS. L'éthylène (signal3) déjà connu pour son rôle régulateur de l'infection primaire aux stades précoces de l'interaction inhibe donc également l'infection secondaire à des stades tardifs de l'interaction. L'AOI est donc une nouvelle boucle de régulation impliquant une combinaison de nouveaux et ancien signaux
The symbiotic interactions between rhizobia and legumes involve complicated regulatory loops and signals exchanges. In the S.meliloti-Medicago symbiosis, nodulation and bacterial infection rely on bacterial NFs and surface polysaccharides EPS. After successful nodulation has occurred, plant autoregulates nodule number by a well-known systemic regulatory mechanism called AON. Plant mutants defective in AON display a hypernodulation phenotype. Some plant mutants display a hyperinfection phenotype yet associated with defects in nodulation or nitrogen fixation ability. Whether ITs formation is also autoregulated independently of nodulation has remained so far unclear. Here we describe a new regulatory pathway that negatively controls secondary infection, ie ITs formation on already nodulated plants at late symbiotic stages (7-14 dpi) in the S.meliloti-Medicago symbiosis. This pathway was called AOI. We show that AOI controls ITs formation without impacting nodulation nor nitrogen fixation. Contrary to AON which is only under plant control, AOI is under both plant and bacteria control. In AOI, unknown plant signals 1 and 1' synthesized during nodule organogenesis are perceived by endosymbiotic bacteria through an outer membrane protein NsrA. NsrA transduces the signals to three receptor-like adenylate cyclases, namely, CyaD1, CyaD2 and CyaK to produce cAMP. cAMP together with the transcriptional regulator Clr drives the expression of target genes, such as smc02178, smc02177 and smb20495, leading to the production of signal 2. Signal 2 then induces the production of ethylene by the plant, which further inhibits secondary infection by decreasing the root susceptibility to NFs. The implication of endosymbiotic bacteria ensures that AOI inhibits ITs formation after successful infection of nodules has occurred. Plant signal 1 has been proved by the group to be a big protein which may act as a new signal in the concert of symbiosis. Signal 2 may be a new surface (lipo)polysaccharide. Signal 3, ethylene, in addition to its well-known role in controlling primary infection at early symbiotic stages, plays a new role in controlling secondary infection at late stages in AOI. Thus, AOI is a new regulatory loop involving new signals

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Détrée, Camille. "Mise en évidence des acteurs moléculaires de la symbiose chimiosynthetique chez Bathymodiolus azoricus : une approche OMIC." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066575/document.

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Abstract:

L'importance des symbioses dans l'évolution du vivant est désormais admise et les associations symbiotiques sont observées dans une grande diversité d'habitats. Notre étude porte sur une symbiose au sein d'un écosystème réduit, les sources hydrothermales de l'océan profond. Bathymodiolus azoricus est un bivalve hydrothermal vivant le long de la ride Médio-Atlantique, qui héberge dans des cellules branchiales spécialisées, deux types de γ-protéobactéries différentes : des méthanotrophes (MOX) et des sulfo-oxydantes (SOX). Ces dernières sont capables d'oxyder les composés réduits présents dans le fluide hydrothermal fournissant ainsi énergie et/ou source de carbone à leur hôte. Cette double endosymbiose est plastique ainsi, l'abondance relative du type de symbionte hébergé (SOX vs. MOX) varie en fonction des concentrations en composés réduits présent dans le milieu (H2S, CH4). L'objectif de ce travail de thèse est d'identifier les acteurs moléculaires impliqués dans l'acquisition, le maintien et la régulation des bactéries symbiotiques. Pour ce faire, une analyse OMICs globale (protéomique -nano LC-MS/MS- et transcriptomique -micro-array-) a été mise en ¿uvre sur des individus symbiotiques issus de population naturelle (site hydrothermal Lucky Strike, -1700m) et sur des individus ayant expérimentalement perdu ou maintenu leurs symbiotes. Suite à cette approche globale et exploratoire, une approche plus spécifique a été menée sur des familles de protéines impliquées dans des processus immunitaire et/ou d'interactions hôte/symbiotes. Cette thèse apporte un éclaircissement sur les mécanismes régissant les relations et la communication hôte/symbiote
Hydrothermal vents are located on the mid-ocean ridges, and are characterized by challenging physico-chemical conditions. Despite these conditions dense hydrothermal communities develop down around hydrothermal fluid emissions. The presence of marine invertebrates relies on their capacity to cope with these challenging factors, and, for those forming most of the biomass, on their ability to live in symbiosis with chemoautotrophic bacteria. Bathymodiolus azoricus is one of these symbiotic species that harbors two types of γ-proteobacteria, a sulfide-oxidizing bacterium (SOX) (using the oxidation of H2S as the source of energy and CO2 as source of carbon) and a methane-oxidizing bacterium (MOX) (that uses the oxidation of CH4 as both a source of energy and carbon). These bacteria are located in specific epithelial cells in the gill tissue of the mussel. The proportion and number of these symbiont types (SOX vs. MOX) in B.azoricus can change in response to environmental conditions, and especially on the relative concentration of reduced compounds. The aim of our study is to understand the molecular mechanisms of acquisition, regulation and maintenance of the symbiotic charge in B .azoricus gills. We therefore, performed a global OMICs analysis (proteomics –nano LC-MS/MS and transcriptomics- micro-array) on mussels from natural population (Lucky Strike, -1700m) and on mussels that experimentally loose or maintain their symbiotic rate. This exploratory approach was followed by a more specific approach on family of proteins involved in immunity process and/or in host/symbiont interactions. This PhD provides hypotheses on the mechanisms governing the relationship and communication between host and symbionts

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Berrabah, Fathi. "Contrôle symbiotique de l’immunité au cours des étapes tardives de la symbiose Medicago-Sinorhizobium." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS058/document.

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Abstract:

La légumineuse Medicago établie une interaction symbiotique avec des bactéries du sol fixatrices d’azote, les rhizobia. Cette interaction provoque la formation d’un nouvel organe racinaire, la nodosité, au sein de laquelle les bactéries infectent de manière massive et chronique les cellules de la plante. Malgré cette invasion, aucune réaction de défense n’est observée ce qui suggère l’existence de mécanismes symbiotiques locaux de contrôle de l’immunité. Les gènes de Medicago DNF2 et SymCRK codant une phospholipase C-like et un récepteur-like kinase riche en cystéines, semblaient intervenir dans ces mécanismes peu connus. Mon travail de thèse a consisté à mieux caractériser les mécanismes de tolérance aux rhizobia notamment ceux faisant intervenir ces deux gènes. Nos résultats indiquent que dnf2 et symCRK forment des nodosités non-fixatrices, nécrotiques, présentant une activation des défenses et une perte de viabilité des bactéroïdes (forme intracellulaire des bactéries). Par ailleurs, l’utilisation de mutants bactériens nous a permis de montrer que, chez la plante sauvage, la perte de viabilité des bactéroïdes et l’absence de fixation d’azote ne sont pas suffisantes pour stimuler les défenses. Nos résultats indiquent également que dnf2 et symCRK agissent successivement lors du processus symbiotique et que la nécessité de dnf2 pour l’établissement de la symbiose peut être contournée dans certaines conditions de culture. Enfin, nous avons réalisé une analyse du protéome de symCRK et des expériences de physiologie végétale qui ont mis en évidence la nécessité, pour le maintien d’une symbiose efficace, de réprimer la voie éthylène après internalisation des rhizobia dans les cellules végétales. Ensemble, nos données améliorent la compréhension du phénomène de tolérance observée dans les nodosités de Légumineuses
The legume plant Medicago establishes symbiotic interaction with nitrogen fixing bacteria, called rhizobia. This interaction leads to the formation of root organs, the nodules. A massive and chronic infection of nodule cells is observed without induction of any plant defense suggesting that a symbiotic mechanism controls immunity in the nodules. The two Medicago genes, DNF2 and SymCRK encoding a phospholipase C-like protein and a cysteine-rich receptor-like kinase respectively were identified as potentially involved in the prevention of defenses during the late steps of the symbiosis. However, this phenomenon was poorly characterized. Herein we improved the characterization of the Legume tolerance to intracellular rhizobia with an emphasis on the role of DNF2 and SymCRK. Our results indicate that dnf2 and symCRK produce necrotic nodules that do not fix nitrogen, that develop defenses and in which bacteroids, the intracellular form of rhizobia, rapidly loose viability. Using bacterial mutants, we show that reduced bacteroid viability and/or nitrogen fixation defect are not per se enough to trigger defenses in wild type plants. Our results also indicate that DNF2 and SymCRK act successively during the symbiotic process and that artificial culture conditions can bypass DNF2 requirement for symbiosis. Finally, symCRK proteome analysis and physiological studies together indicate that the ethylene pathway has to be repressed after rhizobia internalization within the plant cells to maintain efficient symbiosis. Together our data improve the knowledge on the basis of legume tolerance to rhizobia

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Monnin, David. "Évolution de la dépendance et homéostasie oxydative dans les symbioses insecte / Wolbachia." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1123/document.

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Abstract:

De nombreux insectes vivent en association avec des endosymbiotes se transmettant de mère à descendants. Du point de vue de leurs hôtes, certains de ces symbiotes sont obligatoires tandis que d'autres sont facultatifs. Alors qu'elle appartient le plus souvent à cette deuxième catégorie, la bactérie intracellulaire Wolbachia est devenue obligatoire chez certains de ses hôtes. C'est notamment le cas chez deux hyménoptères parasitoïdes de drosophiles du genre Asobara. Chez A. tabida, il a été montré que Wolbachia était nécessaire à la production d'œufs viables et que le défaut d'ovogenèse chez les femelles privées de leur symbiote est associé à une perturbation de leur homéostasie oxydative. Nous avons par conséquent étudié l'impact de composés antioxydant et pro-oxydant sur les traits d'histoire de vie de l'hôte et la densité symbiotique, afin de déterminer dans quelle mesure l'homéostasie oxydative pourrait être impliquée dans la coévolution entre Wolbachia et son hôte, au point de conduire à la dépendance de ce dernier. Chez certaines populations d'A. japonica, la coévolution avec Wolbachia induisant de la parthénogenèse thélytoque a entraîné la perte de la capacité des femelles à se reproduire sexuellement. Nous avons recherché les bases mécanistiques de cette perte de traits en comparant les transcriptomes et les profils d'hydrocarbures cuticulaires – des molécules qui peuvent notamment jouer le rôle de phéromones sexuelles – de femelles sexuées et asexuées
Many insects live in association with maternally transmitted endosymbiont. From their host point of view, some of those symbionts are obligatory, whereas others are facultative. Although it usually belongs to this second category, the intracellular bacterium Wolbachia has become obligatory in some of its hosts. This is notably the case in two drosophila parasitoid of the genus Asobara (Hymenoptera). It has been shown that Wolbachia was necessary for egg production in A. tabida, and that the failure of oogenesis in females cured of their symbiont is associated with a perturbation of their oxidative homeostasis. We therefore studied the impact of antioxidant and pro-oxidant compounds on the host life-history traits and the symbiotic density to determine the extent to which the oxidative homeostasis could be involved in host–Wolbachia coevolution, and in the evolution of the dependence of the host to its symbiont. In some populations of A. japonica, the coevolution with a thelytoky-inducing Wolbachia led to the loss of the females’ ability to sexually reproduce. We researched the mechanistic bases of this loss of traits by comparing the transcriptomes and the cuticular hydrocarbons – molecules that can play the role of sex pheromones – of sexual and asexual females

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Kazmierczak, Theophile. "Identification de nouveaux régulateurs de la sénescence nodositaire chez Medicago truncatula." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS080.

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Abstract:

La sénescence constitue la dernière étape du cycle de vie de certains organes des plantes. Elle permet leur dégradation tout en réallouant les constituants des tissus sénescents vers d’autres organes. Dans le contexte de la nodulation symbiotique fixatrice d’azote entre certaines plantes légumineuses et des bactéries rhizobia, un processus de sénescence a été décrit. Cependant, les connaissances sur les mécanismes de régulation de la sénescence des nodosités symbiotiques sont limitées. Au sein du laboratoire, le facteur de transcription MtNAC969 a été identifié comme un régulateur de la sénescence des nodosités. L'objectif de cette thèse est d'identifier et de caractériser de nouveaux régulateurs de la sénescence de l'organe symbiotique. Nous avons développé : (i) une approche visant à identifier des facteurs de transcription corégulés avec MtNAC969 ou avec une cystéine protéase MtCP6 utilisée comme marqueur de la sénescence des nodosités ; et (ii), une approche avec "à priori" se focalisant sur la fonction des différentes voies de signalisation des cytokinines. Cette thèse a permis d'identifier deux facteurs de transcription, MtbHLH107 et MtNAC009 et de décrypter le rôle des cytokinines dans la sénescence des nodosités. Cette thèse a permis d'identifier d'une part, deux nouveaux gènes potentiellement régulateurs de la sénescence nodositaire, MtbHLH107 et MtNAC009; et d’autre partde décrypter le rôle des cytokinines dans la sénescence de cet organe symbiotique
Senescence is the last step of plant organ lifespan and allows their degradation in order to remobilize components from senescent tissues toward others organs. In the nitrogen fixing symbiosis nodulation occurring between legume plants and rhizobia bacteria, a senescence process has been described. However, limited knowledge about regulatory systems controlling senescence in the symbiotic nodule is available. In the laboratory, the MtNAC969 transcription factor was identified as a regulator of nodule senescence. The aim of this PhD project is to identify and characterize new regulatory factors involved in nodule senescence. We developed two independent approaches : (i) the identification of genes coregulated with MtNAC969 or a cystein protease MtCP6 used as nodule senescence marker ; and (ii), targeted approach focused on the role of cytokinin signaling pathways in nodule senescence. This project allowed us to identify two regulator transcription factors, MtbHLH107 and MtNAC009 ; and to decipher the cytokinin role in the senescence of the symbiotic organ. This PhD thesis allowed us to identify two new potential regulators of nodule senescence, MtbHLH107 and MtNAC009; and to decipher the role of cytokinins in the senescence of this symbiotic organ

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Vigneron, Nicolas. "Caractérisation des bases moléculaires de l'évolution de la symbiose mycorhizienne à arbuscules chez les plantes." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30260.

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Abstract:

La symbiose mycorhizienne à arbuscules (AM) est une association entre la plupart des embryophytes et des champignons ubiquitaires du sol qui appartiennent à la famille des Glomeromycotina. La symbiose mycorhizienne a été proposé comme l'une des innovations clés qui ont permis la colonisation de la terre par des plantes il y a 450 millions d'années. Les champignons mycorhiziens colonisent leur hôte de façon interne et produisent des structures intracellulaires, appelées arbuscules, où ils fournissent de l'eau et des nutriments minéraux à leur hôte en échange de carbone sous forme de sucres et de lipides. Chez les angiospermes, des études récentes ont permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires à l'origine de l'établissement de la symbiose mycorhizienne et des échanges trophiques. Les lipides ont été identifiés comme étant une des principales sources de carbone transférée au partenaire fongique qui est auxotrophe pour les lipides. Une voie de biosynthèse des lipides associée à la symbiose limité dans son expression dans les cellules colonisées par les champignons AM a été caractérisé chez des plantes modèles. Cependant, les études génétiques ont jusqu'à présent été limitées à quelques espèces d'angiospermes. Nous avons utilisé ici le modèle d'hépatique Marchantia paleacea, récemment mis au point, pour vérifier si les mécanismes permettant le transfert des lipides de la plante au champignon ont une origine profonde dans les plantes ou ont évolué plus récemment chez les Angiospermes. Premièrement, nous avons observé une accumulation de lipides dans les cellules de M. paleacea contenant des arbuscules. Ensuite, une stratégie originale basée sur l'ingénierie enzymatique nous a permis de suivre des composés lipidiques spécifiques supposés être transférés au champignon. De cette manière, nous avons démontré la production de lipides et leur transfert de M. paleacea au champignon mycorhizien Rhizophagus irregularis. La conservation de ce transfert, qui avait été initialement démontrée dans les angiospermes, souligne son importance dans la symbiose mycorhizienne. Grâce au génome récemment séquencé de M. paleacea, nous avons identifié chez cet organisme les gènes connus chez les angiospermes comme étant impliqués dans la biosynthèse et le transfert de lipides symbiotiques. [...]
The Arbuscular Mycorrhiza (AM) symbiosis is an association between most embryophytes and ubiquitous soil-born fungi that belong to the Glomeromycotina. It has been proposed as one of the key innovation that allowed the colonization of land by plants 450 million years ago. AM fungi colonize internally their host and produce intracellular structures, called arbuscules, where they provide water and mineral nutrients to their host in exchange for carbon delivered as sugars and lipids. In angiosperms, recent studies have provided a deeper understanding of the molecular mechanisms behind AM establishment and trophic exchanges. Lipids have been identified as the main carbon source transferred to the fungal partner which is lipid auxotroph. The associated symbiotic lipid-biosynthesis pathway expressed in cells colonized by AM fungi have been deciphered in model plants. However, genetic studies have so far been limited to a few angiosperm species. Here, we used the model liverwort Marchantia paleacea, recently developed, to test whether the mechanisms that allow the transfer of lipids from the plant to the fungus have a deep origin in plants or evolved more recently in Angiosperms. First, we observed lipid accumulation in the arbuscule-containing cells of M. paleacea. Then, an original strategy based on enzymatic engineering allowed us to follow the fate of specific lipid compounds believed to be transferred to the fungus. By this way, we demonstrated the production of lipids and their transfer from M. paleacea to the AM fungus Rhizophagus irregularis. The conservation of this transfer, that had been originally demonstrated in angiosperms, outlines its importance in the AM symbiosis. Thanks to the recently sequenced genome of M. paleacea, we identified in this organism the genes known in angiosperms as being involved in the symbiotic lipid biosynthesis and transfer pathway. I focused on one essential gene encoding for the Glycerol-3 Phosphate Acyl Transferase RAM2 which is thought to act downstream of this pathway. Promoter GUS analysis of M. paleacea RAM2, indicated that its expression was induced in arbuscule-containing cells. [...]

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Apremont, Vincent. "Description de la diversité microbienne associée à la crevette Rimicaris chacei : une possible double symbiose." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0107.

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Bien que très peu explorés, les fonds des océans pourraient représenter le futur de l’industrie minière mondiale. L’impact écologique de ces activités reste encore inconnu, notamment sur les cibles privilégiées que sont les systèmes hydrothermaux et leurs écosystèmes. Ce travail s’intéresse à la crevette Rimicaris chacei et à sa potentielle symbiose avec des bactéries hydrothermales. R. chacei présente une alimentation mixte, nécrophagie et symbiose, plasticité alimentaire qui pourrait être un atout en cas de modification de son environnement. La proximité phylogénétique et écologique de C. chacei avec une autre crevette hydrothermale, Rimicaris exoculata, laisse supposer une possible histoire commune de leurs symbioses. Deux compartiments biologiques des crevettes ont été étudiés au cours de ce travail, le céphalothorax et le tube digestif, via deux approches complémentaires: l’imagerie et la biologie moléculaire. Nous souhaitions répondre à deux questions principales (1) Décrire le type d’association entre la crevette et ses « symbiontes » d’un point de vue morpho-anatomique et phylogénétique. (2) Evaluer le degré de similarité entre les symbiontes de C. chacei, et R. exoculata via une approche de métabarcoding. Notre but est de déterminer si une possible variation de la distribution des symbiontes existe chez ces deux espèces en fonction du site hydrothermal d’origine (facteur environnemental), en fonction de l’espèce de crevette étudiée (facteur hôte), ou une association de ces deux facteurs. La bioinformatique ayant une part importante dans l’analyse des données de barcoding/metabarcoding, une partie du manuscrit lui est dédiée pour « désacraliser » ce type d’analyse
Deep-sea ocean may soon represent deep-sea mining industry future. However, these environments are still poorly explored. Therefore, mining issues on deep-sea ecosystems are not yet evaluated, mostly on their main target: the deep-sea hydrothermal vents. Our study focused on a shrimp, Rimicaris chacei and to its potential symbioses with chemoautotrophic microbial communities.This shrimp have a mixotrophic behaviour, mixed between necrophagy and symbiosis. It could therefore have a potential trophic plasticity in case of steep environmental modifications. Moreover, C. chacei is closely related to Rimicaris exoculata, in terms of both phylogeny and ecology. This could let suppose a common symbiosis history, presenting nowadays two different levels of association.Two potential symbiotic microbial communities have been studied here, one located in the cephalothorax and the other in the digestive tract, using two complementary approaches: microscopy and molecular analyses. Two main points have been focused in our work: (1) Describing the shrimp and its associated microbial communities in terms of morphology, repartition and phylogeny. (2) Using a metabarcoding approach to evaluate the similarity level shared between C. chacei and R. exoculata associated microbial communities. We intend to analyse a possible genetic variation among symbionts of the two hosts, whether it would be linked to the hydrothermal vent origin (geography), or to the studied shrimp (host), or both of them. As bioinformatics was an important part of my work to analyse barcoding/metabarcoding data, a part of my thesis is dedicated to explain these analyses as a tutorial for all future users

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Balzergue, Coline. "Régulation de la symbiose endomycorhizienne par le phosphate." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00796089.

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Abstract:

La majorité des plantes terrestres forment une symbiose racinaire avec des champignons mycorhiziens à arbuscules (MA). Les champignons fournissent à la plante de l'eau et des minéraux en particulier du phosphate (Pi), en échange les plantes leur apportent des éléments carbonés. La fertilisation phosphatée est connue pour inhiber l'interaction symbiotique, mais les mécanismes intervenant dans cette régulation sont inconnus. Nous avons montré que le Pi est capable d'inhiber presque totalement la mycorhization à un stade très précoce, avant même l'attachement du champignon à la surface de l'épiderme racinaire. Cette inhibition est liée aux teneurs en Pi dans les parties aériennes et fait intervenir une signalisation systémique. Par la suite, nous avons cherché à identifier les mécanismes impliqués dans la régulation de la mycorhization par le Pi. Les évènements précoces d'interaction ont été examinés avec un intérêt marqué pour les exsudats racinaires. Tout d'abord, nous avons analysé l'importance des strigolactones dans la régulation. Ces molécules sont sécrétées par les racines des plantes et stimulent le développement des champignons (MA). La production de strigolactones est elle aussi régulée de façon systémique par le Pi et les exsudats végétaux de plantes non carencés en Pi sont dépourvus de strigolactones. Cependant, un ajout exogène de ces molécules ne suffit pas pour lever l'inhibition associée à la présence de Pi. De plus, la part des exsudats végétaux en général dans cette régulation a été étudiée. Bien que les exsudats jouent un rôle pour favoriser (ou non) la mise en place de l'interaction, des mécanismes de contrôle supplémentaires existent au niveau de la racine elle-même. Parmi plusieurs mécanismes régulateurs hypothétiques nous avons testé si le Pi pouvait affecter la capacité des plantes à reconnaitre correctement leurs partenaires fongiques. Pour cela nous avons utilisé deux approches. (i) Il est connu que les racines répondent à la présence de champignon par des oscillations de concentrations en calcium dans les noyaux. Nous n'avons pas trouvé d'effet du Pi sur cette réponse. (ii) Nous avons aussi analysé si l'expression de gènes végétaux en réponse au champignon pouvait être régulée par le Pi. Quelle que soit la condition phosphatée testée, les plantes sont capables de répondre à la présence de champignon par l'induction de gènes de défense et de gènes " symbiotiques ". Cependant, le Pi affecte négativement l'expression de certains des gènes symbiotiques, laissant penser que les plantes seraient moins à même de répondre au champignon lorsqu'il y a du Pi. Pour finir, d'autres mécanismes de régulation possibles (tels que la composition des parois ou un effet hormonal des strigolactones) sont proposés et discutés.

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Galiana, Antoine. "La symbiose fixatrice d'azote chez acacia mangium - rhizobium." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066516.

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Abstract:

Quarante deux souches de rhizobium ont ete isolees de nodules d'acacia mangium recoltes dans l'aire d'origine (australie) et dans diverses zones d'introduction de l'espece. La caracterisation de ces souches a montre qu'elles appartenaient toutes au genre bradyrhizobium. Les souches originaires d'australie presentent une effectivite superieure aux souches d'autres origines ou aux souches de collection isolees chez d'autres especes. Nous avons tente d'etablir une relation entre les quantites d'aia et de cytokinines produites par trois souches (aust 13c, tal 72, ors 800) ex-plants et celles contenues dans les nodules formes par ces souches. Les nodules formes par la souche aust 13c ont une teneur en zr, ip et ipa deux a trois fois plus elevee que ceux formes par les autres souches. Ceci pourrait etre lie a une activite meristematique et une activite fixatrice d'azote prolongees de ces nodules. La troisieme partie de notre etude concerne l'amelioration de la fixation de l'azote par selection clonale d'a. Mangium. Apres la mise au point d'une technique de micropropagation conforme (stimulation du bourgeonnement axillaire de jeunes explants de tiges), cinq clones ont pu etre selectionnes a un stade precoce en fonction de leur potentiel fixateur d'azote. L'inoculation de cinq clones avec trois souches de bradyrhizobium sp. D'effectivites variables montre que: (1) le potentiel fixateur d'azote des clones est conserve quelle que soit la souche testee; (2) l'effectivite des trois souches varie dans le meme sens quel que soit le clone considere. L'effet de l'interaction souche x clone n'etant pas significatif, les partenaires de la symbiose peuvent etre selectionnes separement. Les essais d'inoculation d'a. Mangium au champ sur differents types de sol (benin, iles cook et cote d'ivoire) ont montre un effet positif de l'inoculation sur la nodulation et la croissance des plants plus d'un an pres transplantation au champ. Ils ont egalement confirme l'effectivite superieure des souches d'a. Mangium d'origine australienne par rapport aux autres souches testees

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Palmier, Sara. "Symbiose rhizobiacées-légumineuses : études synthétiques de sondes moléculaires." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112262.

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Abstract:

Les légumineuses représentent une famille de plantes capables de fixer l'azote atmosphérique par un processus de symbiose avec des bactéries du sol (Rhizobium). L'initiation de ce processus repose sur un échange de signaux chimiques: des flavonoi͏̈des sécrétés par la plante et les facteurs de nodulation (facteurs Nod) synthétisés par la bactérie. Une enzyme (appelée D. F. E. ) capable d'hydrolyser ces lipo-chitooligosaccharides a été isolée dans les racines de la Luzerne. Afin de mieux comprendre le mécanisme de perception du signal, nous avons donc cherché à synthétiser des mimes non hydrolysables de facteurs de nodulation, en remplaçant l'oxygène interglycosidique par un méthylène. Certaines études suggèrent que les C-glycosides ont des propriétés conformationelles proches de leurs analogues oxygénés, donc probablement des propriétés biologiques similaires. Tout d'abord nous nous sommes intéressés à la synthèse de β-C-glycosides en série hexosamine. La stratégie que nous avons suivie afin de synthétiser ces C-glycosides consiste à condenser une 2-pyridylsulfone dérivée de la N-acétyl glucosamine avec un aldéhyde, via une réaction de samariation réductrice, puis, après oxydation des alcools obtenus, à épimériser la cétone α en cetone β dans des conditions basiques. Cette méthode a également permis de corriger la non-sélectivité des réactions de couplage en série 2-désoxy. Dans un deuxième temps nous nous sommes orientés vers la synthèse du partenaire aldéhydique par le biais notamment de réactions radicalaires (acylation radicalaire, transfert de formyle). De ces deux approches, l'acylation radicalaire decrite par Kim et Coll. S'est révélée plus seduisante, en dépit de ses rendements modestes. Enfin, nous avons aussi mis au point une réaction d'allylation anomérique afin de préparer des sondes biologiques immobilisables sur support solide. Ces outils permettront d'isoler un ou plusieurs récepteur(s) impliqué(s) dans le mécanisme de nodulation
Legumes contitute a family of plants that live in association with specific symbiotic bacteria (genus Rhizobium) which are responsible for atmospheric nitrogen assimilation. This symbiotic process is initiated by the exchange of signal compounds: in response to plant secreted flavonoi͏̈ds, bacterial nod genes are activated resulting in the biosynthesis and secretion of nodulation factors (Nod Factors). An enzyme called D. F. E, which is responsable for hydrolysis of these lipo-chitooligosaccharids has been isolated from alfalfa roots. In order to understand the mechanism of Nod factors perception, the preparation of new biochemical probes by chemical and chemo-enzymatic syntheses have been considered. One of the tools we are targeting is a Nod factor analog that would be resistant to chitinase-like activity. A C-glycosidic analog in which the central interglycosidic oxygen is replaced by a methylene group may well conform with such desired properties. We thefore proceeded to the synthesis of β C-glycosides. The samarium diiodide promoted reduction of 2-acetamidoglucosyl pyridylsulfone led to the stereoselective synthesis of β C-glucosamine derivatives in good yields, after oxydation and epimerization. This approach applied to 2-deoxy series where the coupling step gives no stereoselectivity, offers also a good selectivity. In attempts to prepare the aldehydic partner we evaluated several approaches including a radical reaction (radical acylation, formyl group transfer reaction). Only the radical acylation described by Kim and Coll. Seemed attractive, in spite of modest yields. Finally, we developped a one-step β-selective glycosylation of N-acetylglucosamine and recombinant chitooligosaccharides in order to prepare biologic probes to isolate one or several receptors implicated in the nodulation mechanism

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Schneider, Kathrin Friederike. "Arno Schmidt et les sciences : fascination, critique, symbiose." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT3036.

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Abstract:

L'oeuvre poétique de Arno Schmidt (1914-1979) laisse apparaître une perspective paradoxale sur les sciences naturelles, thématisant de manière originale le conflit des « deux cultures ». Dans ses textes, Schmidt confronte un emploi de savoirs et d'images scientifiques à une mystification poussée de ces éléments intégrés. L'analyse de trois ouvrages, Léviathan, La République des Savants et l'Ecole des Athées, soulève des pistes de réflexion variées sur les méthodes et les concepts scientifiques qui contribuent, à l'intérieur de l'oeuvre de Schmidt, à une définition poétologique. S'enracinant dans le topos d'une lecture du monde, Schmidt fait une analogie entre le géographe et l'écrivain, qui lui permet de développer une réflexion sur l'observation et la lecture ainsi que sur la description et la rédaction de texte, tout en exprimant une revendication littéraroscientifique. L'auteur met en scène les notions de rationalisation et de mystification, d'enchantement et de désenchantement, à la fois en admirant et en critiquant les sciences naturelles. Celles-ci peuvent en effet aussi bien s'opposer à l'écriture poétique que se joindre à elle. Ce qui conduit l'auteur à formuler une définition précise de sa poétologie à travers une composition hétérogène du texte, une création « calculée » et une forme littéraire et graphique inouïe. La construction du texte, comme description d'une exploration géographique ou d'une histoire fantastique, s'associe à une écriture ambigüe qui représente simultanément la clarté et l'hermétisme, la concrétisation et le chiffrage, la mystification et le déchiffrage, éclairant sur les convergences et les limites de la littérature et des sciences.

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Schmitz, Antonin. "Interactions immunité-parasitisme et immunité-symbiose chez les insectes : apport de deux modèles biologiques : drosophile-parasitoïde et puceron-symbiotes-parasitoïde." Nice, 2012. http://www.theses.fr/2012NICE4030.

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Abstract:

Le monde du vivant est caractérisé par une très grande diversité d’interactions biologiques qui diffèrent notamment par les bénéfices conférés aux différents protagonistes. Elles s’inscrivent ainsi dans un continuum d’effets phénotypiques allant du parasitisme au mutualisme. Le système immunitaire des organismes hôtes constitue un élément central de l’établissement et de l’évolution des associations entre organismes, notamment lorsque l’un des protagonistes vit à l’intérieur de l’autre (endoparasites et endosymbiotes). Mes travaux de thèse se sont articulés autour de l’étude des interactions immunitaires hôtes-parasitoïdes et hôtes-parasitoïtes-symbiotes chez deux espèces hôtes « modèles » : Drosophila melanogaster et le puceron du pois (Acyrthosiphon pisum. Ces espèces diffèrent par leur position phylogénétique, leur mode de reproduction et de développement et par l’état d’avancement des connaissances des acteurs moléculaires et cellulaires impliqués dans l’immunité. Les parasitoïdes sont des insectes dont les stades larvaires sont parasitaires d’un hôte qui mourra à l’issue de l’interaction. Dans le cas des endoparasitoïdes, les œufs sont pondus à l’intérieur du corps de l’hôte et le succès parasitaire dépend de la capacité du parasite à réguler les défenses immunitaires de l’hôte, généralement via l’injection du venin. Le système D. Melanogaster – L. Boulardi est des modèles hôte parasitoïde dont la résistance de l’hôte et la virulence du parasitoïde ont été les mieux caractérisés au niveau des facteurs impliqués. Certaines souches de ce parasitoïde sont extrêmement virulentes contre D. Melanogaster tandis que d’autres sont incapables de se développer sur cet hôte. Dans ce contexte, nous avons recherché l’origine du polymorphisme de virulence de L. Boulardi et montré qu’il est associé à des variations d’expression d’un facteur immunosuppresseur majeur du venin, une protéine RacGAP induisant une déformation des cellules immunitaires de D. Melanogaster. Le puceron A. Pisum vit en association obligatoire avec la bactérie Buchnera aphidicola et peut abriter différents symbiotes bactériens facultatifs. Certains peuvent conférer des traits phénotypiques remarquables à l’hôte tels que la spécialisation sur la plante hôte ou la résistance à des champignons pathogènes (Regiella insecticola ; Ri) , l’adaptation à la chaleur (Serratia symbiotica ; Ss) ou la résistance au parasitoïde Aphidius ervi (Hamiltonella defensa ; Hd). L’annotation récente du génome de A. Pisum a mis en évidence un répertoire immunitaire fortement réduit (notamment par rapport à D. Melanogaster) et il a été suggéré que ceci pourrait représenter une adaptation à la vie en symbiose. Dans ce contexte, j’ai entrepris d’améliorer notre connaissance de l’immunité cellulaire d’A. Pisum puis d’étudier l’immunocompétence de cette espèce en lien avec son « statut » symbiotique. J’ai tout d’abord caractérisé de façon détaillée les différents types hémocytaires de A. Pisum et montré qu’ils mettent en place une réponse immunitaire fonctionnelle. Mon travail prouve également que les hémocytes de puceron sont capables de phagocyter les différents symbiotes, leur devenir semblant différent selon le symbiote. J’ai ensuite analysé la composante cellulaire (nombre et aspect des hémocytes) et une composante importante de l’immunité humorale (l’activité phénoloxydase, PO en fonction du génotype de l’hôte et de la présence de Ri, Ss et Hd, grâce à l’utilisation de lignées de pucerons artificiellement infectées. Les résultats mettent en évidence de forts effets de la présence de certains symbiotes sur ces deux composantes immunitaires, ces effets étant variables suivant le symbiote considéré, et selon la souche de symbiote. Mon travail met donc en évidence une forte interaction entre capacité immunitaire de l’hôte et statut symbiotique chez les pucerons. Les interactions immunitaires entre le parasitoïde A. Ervi et A. Pisum ont été abordées de façon préliminaire et semblent compatibles avec l’hypothèse d’une stratégie d’immunoévasion de A. Ervi
This manuscript deals with immune interactions in host-parasitoid and host-parasitoid-symbionts systems in two host model species : Drosophila melanogaster and the pea aphid Acyrthosiphon pisum. The host-parasitoid system D. Melanogaster – L. Boulardi present both a polymorphism in host resistance and parasitoid virulence and factors involved are well characterized. We address the origin of the polymorphism of virulence of L. Boulardi, and shown to be associated with variations in expression of a major immunosuppressive factor from the venom, which induces a deformation of the immune cells of D. Melanogaster. A. Pisum lives in symbiosis with the mutualistic bacteria B. Aphidicola and can harbour different facultative secondary symbionts, some many confer different phenotypic traits to their host (eg resistance to parasitoids od fungal pathogens). The recent annotation of the genome of A. Pisum showed an apparently reduced immune repertoire which suggests an adaptation to symbiosis’ lifestyle. The first part of the work presented is a detailed characterization of A. Pisum cellular immunity (hemocytes’ types, functions, and response of the hemocytes to the presence of symbionts) and suggests an apparent functional immunity in the pea aphid. The second part of this work is a comparative study of the immunocompetence of A. Pisum (hemocytes and phenoloxidase activity), depending on host genotype, the presence of different symbionts, and the origin of the infection (natural vs. Artificial). It demonstrates a strong interaction between host immune capacities and symbiotic status in aphids

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Bonaldi, Katia. "Caractérisation de la symbiose Nod-indépendante entre les Bradyrhizobium photosynthétiques et les légumineuses tropicales du genre Aeschynomene." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20185.

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Abstract:

Les Bradyrhizobium photosynthétiques sont capables d'induire la formation de nodules fixateurs d'azote chez certaines légumineuses du genre Aeschynomene. La découverte récente que certaines de ces souches ne possèdent pas les gènes canoniques nodABC indique l'existence d'un nouveau processus symbiotique rhizobium-légumineuse indépendant des facteurs Nod. L'objectif de ce travail de thèse a consisté à avancer dans la compréhension des mécanismes mis en jeu lors de cette nouvelle interaction. Dans un premier temps, à travers différentes approches cytologiques, le processus par lequel la bactérie infecte la plante en l'absence de facteurs Nod a été décrit. Dans un deuxième temps, afin de mettre en évidence les bases moléculaires de cette interaction, une banque de 15 000 mutants Tn5 de la souche ORS278 a été criblée sur plante. Ce criblage a permit l'identification de plus d'une centaine de gènes bactériens intervenant durant le processus symbiotique. Les résultats obtenus nous ont conduits à proposer un modèle dans lequel la mise en place de la symbiose Nod-indépendante impliquerait, d'une part, la synthèse bactérienne d'une cytokinine permettant le déclenchement de l'organogenèse nodulaire, et d'autre part, d'autres signaux bactériens intervenant dans l'étape de reconnaissance avec la plante hôte. Enfin, nous avons mis en place une technique de transformation génétique d'Aeschynomene et validé cet outil à travers l'étude de l'expression hétérologue de la noduline précoce MtENOD11. Il peut à présent être envisagé de conduire des études fonctionnelles sur Aeschynomene en vue de caractériser la voie de signalisation Nod-indépendante
The photosynthetic Bradyrhizobium are able to induce the formation of nitrogen-fixing nodules in some legumes of the Aeschynomene genus. The recent discovery that some of these strains lack the canonical nodABC genes indicates the existence of a new symbiotic rhizobium-legume process that is independent of Nod factors. The aim of this work was to improve our understanding of the mechanisms involved in this new interaction. First, through various cytological approaches, the process by which the bacterium infects the plant in the absence of Nod factors has been described. Second, in order to decipher the molecular basis of this interaction, a library of 15,000 Tn5 mutants of the ORS278 strain was screened on plant. This screening allowed the identification of about one hundred bacterial genes involved in this symbiotic process. These results led us to propose a model in which the establishment of the Nod-independent symbiosis involves, on one han d, the synthesis of a bacterial cytokinin that triggers nodule organogenesis, and on the other hand, others bacterial signals that permit the recognition with the host plant. Finally, we developed a genetic transformation procedure of Aeschynomene and we validated this tool by studying the heterologous expression of the early nodulin MtENOD11. Now, functional studies on Aeschynomene are possible to permit the characterization of the Nod-independent signaling pathway

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Bournaud, Caroline. "Biodiversité des rhizobiums et interactions tripartite dans le groupe Piptadenia (tribu des Mimoseae)." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20242/document.

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Abstract:

Les espèces du groupe Piptadenia sont des légumineuses endémiques du Brésil, dont la plupart sont des arbres capables de se développer sur des sols peu fertiles faisant d'eux de bons candidats pour le reboisement des terres dégradées. Les Piptadenia établissent une symbiose à la fois avec des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) et des rhizobiums. Ces espèces sont proches du genre Mimosa, connu pour son affinité pour les symbiotes du genre Burkholderia. Dans ce travail de thèse nous décrivons la biodiversité des symbiotes rhizobiums associés au groupe Piptadenia, et élargissons l'affinité des Burkholderia à ce groupe de légumineuses. Les études phylogénétiques sur des marqueurs neutres et symbiotiques montrent une origine stable et ancienne de la symbiose Burkholderia/Mimoseae. Les études de spécificité d'association entre espèces de Burkholderia et espèces de Piptadenia montrent que cette dernière est lâche, les patterns d'association étant davantage liées aux sites prospectés au Brésil plutôt qu'à une sélection par l'hôte. Dans un second temps, nous avons étudié l'association tripartite entre plusieurs génotypes de Burkholderia, un CMA (Glomus clarum), et l'espèce Piptadenia gonoacantha, décrite dans la littérature comme formant une nodulation mycorhize-dépendante. Nos travaux montrent que la nodulation n'est pas CMA-dépendante, mais par contre l'efficience symbiotique des nodules dépend de la mycorhization pour certains génotypes de Burkholderia. Nous décrivons également des interactions entre symbiose rhizobienne et mycorhizienne au sein des nodules (présence du CMA dans les nodules avec sporulation dans certaines combinaisons de symbiotes). Ces travaux soulèvent la nécessité de prendre en compte les interactions génotype-génotype entre symbiotes rhizobiens et mycorhiziens lors de la sélection des inoculums dans le cadre des programmes de revégétalisation au Brésil par des arbres du groupe Piptadenia
The Piptadenia group comprise endemic species from Brazil of which many are trees able to develop on poorly fertile soils and are good candidates for revegetation programs. Piptadenia species establish symbioses with both arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and rhizobia. These species are phylogenetically close to the Mimosa genus, known for its affinity for Burkholderia rhizobial symbionts. In this thesis we describe the biodiversity of rhizobial symbionts associated to the Piptadenia group, and enlarge the affinity towards Burkholderia to this group of legumes. Phylogenetic studies on neutral and symbiotic markers show a stable and ancient symbiosis Burkholderia/Mimoseae. Specificity studies between Burkholderia and Piptadenia group species show that specificity is not strong, and that patterns of associations between partners are isolation site dependent rather than linked to the host legume. In the second part of this thesis we have studied the tripartite association between several Burkholderia genotypes, an AMF (Glomus clarum), and Piptadenia gonoacantha (Pg), a legume species described as making an AMF-dependent nodulation (Jesus et al., 2005). Our experiments show that nodulation in Pg is not AMF-dependent, but that symbiotic efficiency of nodules rely on AMF presence for specific Burkholderia genotypes. We also describe interactions between rhizobial and mycorrhizal symbiosis (AMF presence in nodules, with sporulation in several symbionts combinations). Our work underlines the necessity to consider genotype-genotype interactions between rhizobial and AMF symbionts for the selection of synergistic inoculums in revegetation programs using Piptadenia group species in Brazil

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Leclair, Mélanie. "Dynamique évolutive des symbioses protectrices chez les insectes." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1B043/document.

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Abstract:

Les associations symbiotiques entre microorganismes et eucaryotes sont omniprésentes dans le monde vivant. Ces microorganismes peuvent jouer un rôle crucial dans l’évolution et l’écologie de leurs porteurs en modifiant leur phénotype. Ces symbiotes étant le plus souvent héritables, les phénotypes étendus résultant de ces associations symbiotiques peuvent se transmettre aux générations suivantes. Certains microorganismes vont permettre l’accès à une ressource alimentaire, d’autres conférer une protection contre un ennemi. Une telle protection symbiotique est rencontrée chez le puceron du pois (Acyrthosiphon pisum) en interaction avec la bactérie Hamiltonella defensa. Cette symbiose confère au puceron une résistance face à l’attaque de son principal ennemi : le parasitoïde Aphidius ervi. Les populations de ce ravageur des Légumineuses sont structurées en biotypes (populations spécialisées sur des plantes hôtes). La distribution du symbiote protecteur au sein des populations de pucerons est singulière. De nombreux individus vivant sur la luzerne, la bugrane ou les genêts abritent ce symbiote alors qu’il est peu fréquent dans les populations d’autres biotypes d’A. pisum comme le pois ou le trèfle. Nous avons cherché à comprendre pourquoi H. defensa n’était pas retrouvé chez tous les biotypes du puceron du pois. Afin de prédire la dynamique de la symbiose protectrice et le potentiel de résistance dans les populations aphidiennes naturelles, nous nous sommes intéressés à plusieurs processus écologiques et évolutifs. L’incidence de la pression des parasitoïdes sur la composition des populations symbiotiques a été mesurée chez trois biotypes (luzerne, pois et trèfle) à travers une approche terrain. La distribution du symbiote H. defensa dans les populations est directement dépendante de la variabilité du phénotype associé exprimé dans les différentes populations, j’ai identifié les phénotypes associés au symbiote pour des pucerons issus de différents biotypes ainsi que l’influence du contexte local sur ces phénotypes. L’absence d’H. defensa chez certains individus peut s’expliquer par la redondance d’une fonction protectrice en place chez ces biotypes comme un alternative symbiotique autre que H. defensa ou encore une immunité forte. Enfin, nous avons testé si le cumule des protections symbiotiques conférées par deux bactéries du cortège du puceron du pois pouvaient se cumuler créant ainsi des super-organismes. Mon travail met en évidence l’implication de nombreux facteurs dans la prédiction des fréquences symbiotiques d’une bactérie facultative dans les populations d’hôte
Symbiotic associations between microorganisms and eukaryotes are ubiquitous in the living world. These microorganisms can play a crucial role in the evolution and ecology of their hosts by altering their phenotypes. Since these symbionts are usually heritable, extended phenotypes resulting from these symbiotic associations may be transmitted to subsequent generations. Some microorganisms will allow access to a food source; others will provide protection against natural enemies. Such symbiotic protection is found in the pea aphid (Acyrthosiphon pisum) in its interaction with the bacteria Hamiltonella defensa. This symbiosis provides the aphid with a resistance against the attack of its main parasitoid enemy: Aphidius ervi. The populations of the pea aphid, a legume pest insect, are structured in different biotypes (specialized populations on host plants). The distribution of this protective symbiont within pea aphid populations is singular: many individuals living on Medicago sativa (alfalfa), Ononis spinosa or Genista sagittalis and G. tinctoria host plant with H. defensa while it is rarely found in other populations of A. pisum biotypes such as Pisum sativum (pea) or Trifolium sp. (clover). We sought to understand why H. defensa was not found in every pea aphid biotype. In order to predict the dynamics of the protective symbiosis and the resistance potential in natural aphid populations, we focused on several ecological and evolutionary processes. We measured the consequence of parasitoid stress in the composition of symbiotic populations in three different biotypes (alfalfa, clover and pea) using a field approach. The distribution of H. defensa symbiont in populations dependent directly on the variability of the associated phenotype expressed in different populations. We identified the phenotypes associated with this symbiont in aphids from different biotypes, and the influence of the local context on these phenotypes. The lack of H. defensa in some individuals can be explained by the redundancy of a protective function already in place in these biotypes, such as an alternative symbiotic species or a strong immunity. Finally, we tested whether the symbiotic protections provided by two different bacteria in the pea aphid could be cumulated, thus creating super-organisms. My work highlights the many factors involved in predicting the frequencies of facultative symbiotic bacteria in host populations

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Hammes-Adelé, Sonia. "Traduction temporelle de la relation humain-technologie-organisation : validation et perspectives autour de la symbiose." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ003L/document.

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Abstract:

Les recherches qui se sont penchées sur la relation humain-technologie-organisation relèvent le plus souvent du concept d'acceptation (Davis, 1986). Notre proposition se base sur la théorie de la symbiose initiée par Licklider (1960). Elle envisage la relation humain-technologie au travers des idées de coévolution, d'extension des capacités et de dépendance mutuelle. A partir d'une étude par questionnaire sur 483 personnes, nous avons, d'une part, validé les qualités métriques de l'échelle et, d'autre part, proposé une révision de la modélisation initiale. Plus précisément, nous avons extrait une nouvelle modélisation centrée sur le versant utilisateur, au coté de l'autre, qui représentait le versant concepteur. Dans un second temps, la techno-symbiose a été resitée dans une perspective temporelle, en complément des autres approches dont l'acceptation. Cette deuxième étude a confirmé le caractère distinct de l'acceptation et de la symbiose ; la symbiose étant conditionnée par les caractéristiques de l'utilisateur (attitude face à sa relation à la technologie) et les caractéristiques de la technologie (complexité, réponse a un besoin d'amplification des capacités humaines, simplification de l'interaction). le lien entre activité de l'utilisateur et technologie semble également déterminant. L'ensemble des résultats sont discutés d'un point de vue théorique et méthodologique
Researches about the issue of human-technology-organization relationship hinge mostly on the concept of acceptance (davis, 1986). Our proposal is based on the theory of symbiosis initiated by licklider (1960). It considers the human-technology relationship through co-evolution, human capacity expansion and mutual dependence. From a questionnaire survey on 483 persons, we have proved the metric qualities of the scale and proposed to revise the initial modeling designer centered. We have extracted a new modeling based on the user view. in a second step, the symbiosis has been set within a time perspective in addition to the "acceptance". This second study confirmed the distinctiveness of acceptance and symbiosis which are two steps of a technological course. Furthermore, symbiosis is influenced by individual characteristics of the user (how it considers its relationship to technology) and characteristics of technology (complexity, response to a need for amplification of human capacity and simplifying the interaction). The link between user activity and technology is also an important factor. The results are discussed from a theoretical and methodological point of view

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Moreno, Troconis Miryam. "Symbiose Rhizobium meliloti - Medicago sativa : mesure de la compétition des souches pour la formation des nodosités." Dijon, 1986. http://www.theses.fr/1986DIJOS010.

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Abstract:

Nous avons cherché à déterminer si des mesures simplifiées, réalisées au laboratoire, pouvaient permettre de mesurer l'aptitude de souches de Rhizobium meliloti à former des nodosités sur la luzerne lorsque ces souches sont apportées dans un sol contenant des rhizobium de même spécificité. Deux méthodes, directe et indirecte, ont été effectuées en tube, sur sable et sur terre. Nous avons pu montrer que la fonction: NA : NB = CAB(IA:IB)**(k) (Amarger-Lobreau, 1982) s'appliquait pour Rhizobium meliloti. L'utilisation de la méthode directe doit permettre de faire un tri rapide sur un nombre relativement important des souches.

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Berjaud, Claude. "Effet de la carence en phosphate sur les phosphatases acides d'un champignon ectomycorhizogène, Pisolithus tinctorius." Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20075.

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Abstract:

Evaluation et localisation des activites phosphatasiques (milieux de culture, surface des hythes). Isolement et caracterisation de 3 isophosphates. Relation de ces isophosphatases avec l'adaptation au deficit en phosphore. Etude immunologique (test elisa) de la phosphatase ib. Mise en evidence de la reconnaissance de toutes les phosphatases de p. T. Par les anticorps anti-phosphatases ib a l'aide de la technique "western blotting

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König, Sten. "The bacterial symbiont in the shallow water lucinids Codakia orbicularis and C. orbiculata analyzed by physiological proteogenomics." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066700.

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Abstract:

Les bivalves côtiers Codakia orbicularis et C. orbiculata, de la famille des Lucinidae, abritent des Gammaprotéobactéries endosymbiotiques sulfo-oxydantes dans leurs branchies. Ces deux bivalves vivent dans les herbiers à Thalassia testudinum et hébergent la même bactérie symbiotique selon les analyses effectuées à partir des séquences d’ADNr 16S. Lors de période de stabulation, la population bactérienne symbiotique décroit alors qu’il n’y a pas, dans le même temps, de relargage des symbiotes observé. Des analyses en cytochimie ont montré une forte activité d’enzymes lysosomales lors de ces épisodes de privation de nourriture et de soufre. Il a ainsi été montré que les symbiotes peuvent servir directement de source de nourriture aux bivalves pour survivre lors de ces périodes de crise. Le transfert de carbone des symbiotes vers l’hôte peut être flexible et pourrait consister en un simple transfert de matière organique ou "milking", dans des conditions normales de nutrition et de digestion des symbiotes et devenir du "farming", dans des conditions de stabulation. Jusqu’à ce jour, le symbiote reste non cultivable. De ce fait, l’utilisation de techniques indépendantes de la culture comme les approches –omics ont été mises en place pour étudier la physiologie de cette bactérie symbiotique. Le génome du symbiote a été analysé par Next Generation Sequencing (NGS) permettant ainsi d’obtenir les bases du protéome et ainsi de pouvoir analyser la physiologie du symbiote. Dans ce travail, le protéome des bactéries a été analysé sous différentes conditions. L’oxydation des sulfures est une des voies métaboliques clés du symbiote de Codakia. Cette voie fait très probablement appel au système Sox périplasmique, ainsi qu’à une sulfite réductase cytoplasmique (DsrAB), une APS réductase (AprAB) et une ATP sulfurylase (SopT). De plus, deux autres enzymes additionnelles d’oxydation des sulfures ont pu être mises en évidence dans l’espace périplasmique du symbiote telle que la quinone réductase (Sqr) et la sulfide déhydrogénase (FccAB). Les gènes des enzymes du cycle de Calvin Benson Bassham (CBB) ne semblent pas être tous présents dans le génome du symbiote. Les protéines de la RuBisCO sont abondamment exprimées. Il semblerait que la régénération du ribulose-1,5-bisphosphate soit effectuée de façon non conventionnelle via une phosphofructokinase PPi-dépendante. Une autre caractéristique du CBB est qu’il y a deux formes différentes de RuBisCO codées dans le génome du symbiote. Les deux formes sont exprimées en même temps, mais la forme I de la RuBisCO est 50 fois plus exprimée que la forme II. En plus de la vie autotrophique, plusieurs gènes nécessaires à une vie hétérotrophique sont présents dans le génome. Dans le protéome, les enzymes de la glycolyse et du cycle TCA sont faiblement exprimées. Les protéines du métabolisme du glycogène ont également été identifiées dans le protéome. De plus, plusieurs types de transporteurs comme ABC, TRAP et PTS sont présents dans le génome et certaines formes d’expression de ces transporteurs ont pu être suspectées, y compris lors de la vie intracellulaire du symbiote. De façon inattendue, un groupe de gènes nif est présent dans le génome permettant la fixation de l’azote atmosphérique par le symbiote. Les protéines codées par les gènes clés, comme la nitrogénase NifH/K/D, ont été abondamment trouvées dans le protéome. De plus, l’analyse du protéome montre une régulation forte de ces protéines dans des conditions de stabulation du bivalve hôte. La rubrerythrine est fortement exprimée et servirait à protéger la nitrogénase de l’oxygène au sein des bacteriocytes. L’endosymbiote bactérien code également pour un système de sécrétion de type 6 (T6SS) pour le transport de molécules bactériennes effectrices à travers les membranes du cytoplasme de la cellule hôte et jouerait un rôle possible de communication directe avec l’hôte
The shallow water bivalves Codakia orbicularis and Codakia orbiculata, both belonging to the family Lucinidae, harbor endosymbiotic sulfur-oxidizing gamma-Proteobacteria in their gills. The bivalves live in seagrass beds of Thalassia testudinum and harbor the same bacterial symbionts according to 16S rDNA sequence analysis. During starvation, the symbiont population decreases while no release of symbionts were observed. We observed lysosomal enzyme activity during sulfide and food starvation with cytochemical staining methods. We suggest that the host uses symbionts as a nutrient source to survive a hunger crisis. The carbon transfer from the symbionts to the host could be flexible and could consist in transfer of organic matter, "milking", under normal feeding conditions and digestion of the symbionts, "farming", under starved conditions. Until now the symbiont alone is not cultivable. Therefore, cultivation-independent techniques, like -omics approaches were used to analyze the physiology of the symbiont. Next generation sequencing (NGS) was employed to sequence the genomes of symbionts from both hosts, display the backbone for proteomics. The soluble- and membrane-associated symbiont proteomes were analyzed during different conditions. The oxidation of sulfide is one key metabolic pathway of the Codakia symbiont, most probably using the periplasmic Sox-system, a cytoplasmatic sulfite reductase (DsrAB), an APS reductase (AprAB) and an ATP sulfurylase (SopT). Furthermore, indications for two additional putative sulfide oxidation systems in the periplasmic space, the sulfide quinone reductase (Sqr) and the sulfide dehydrogenase (FccAB), could be found. The Calvin Benson Bassham cycle (CBB) of the symbiont is not completely encoded in the genome. The key genes, RuBisCO, are abundantly expressed. It is assumed that the regeneration of the ribulose-1,5-bisphosphate is performed unconventionally via a PPi-dependent phosphofructokinase. Another feature of the CBB is that two different forms of RuBisCO are encoded in the genome. Both are expressed at the same time, but RuBisCO form I is about 50x times more expressed. Additional to the autotrophic lifestyle, all genes for the heterotrophic lifestyle are encoded in the genome. In the proteome, the enzymes related to glycolysis and TCA-cycle were low expressed. Interestingly, proteins for glycogen metabolism were identified in the proteome. Additionally, several types of transporters like ABC, TRAP and PTS are encoded in the genome. In the proteome several indications were found for an expression of these transporters, even in the endosymbiotic lifestyle. Unexpectedly, in the genome a nif gene cluster is encoded for gaseous nitrogen fixation as ammonium source. The key genes, the nitrogenase NifH/K/D, were abundantly identified in proteome. Further, the proteome analyses indicate a strictly down-regulation of these proteins under starvation conditions. Rubrerythrin, a strongly expressed protein and is predicted to protect the nitrogenase against oxygen stress. The bacterial endosymbionts encode a specialized secretion system type 6 (T6SS) for the transport of bacterial effector molecules through the membranes to the host cytoplasm and display one possibility for a direct "communication" with the host. In summary, genomics and proteomics analyses of the Codakia symbiont improved the knowledge about the metabolism of the symbiont in lucinid bivalves.. The genomics and proteomics data generated in this study can be used as a basis for further in-depth analyses of the physiology of the symbionts and interaction with the host

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Renier, Adeline. "Approche pluridisciplinaire de la Symbiose Methylobacterium nodulans / Crotalaria podocarpa." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00343650.

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Abstract:

La symbiose Methylobacterium nodulans / Crotalaria podocarpa est une symbiose originale. En effet, la méthylotrophie, propriété remarquable de la bactérie, s'exprime à l'apex du nodule et modifie localement le métabolisme : une dégradation apicale marquée des tissus est observée suite à une digestion des parois végétales, libérant du méthanol directement utilisable par la bactérie. Grâce à ce métabolisme, le bactéroïde -de taille et de forme inhabituellement grandes- fournirait l'énergie nécessaire à l'activité de la nitrogénase, et permettrait à la plante d'accumuler des réserves carbonées sous forme d'amyloplastes dans les cellules infectées. Cette propriété méthylotrophique bactérienne apporte également à la plante-hôte un gain de biomasse (>40 % par rapport aux mutants non méthylotrophes). En revanche, à l'échelle de l'espèce, la crotalaire n'est pas avantagée, en termes de fixation d'azote, à s'associer avec M. nodulans ou avec Bradyrhizobium sp., autre genre bactérien décrit en symbiose avec ces plantes. L'originalité de cette association symbiotique se situe également au niveau du dialogue moléculaire : les gènes nod de M. nodulans sont insensibles aux isoflavones, flavonoïdes inducteurs des Bradyrhizobium, mais sont induits par les flavanones et les flavones. L'analyse phylogénétique des gènes nod révèle que M. nodulans forme une branche particulière avec Methylobacterium sp. 4-46 et Burkholderia tuberum STM678, isolées de nodules de Légumineuses appartenant à la tribu des Crotalariae. Au niveau du signal bactérien, une structure unique de facteur Nod a été caractérisée chez M. nodulans ORS2060T : MnV(C18:1, S). Enfin, si la symbiose fonctionnelle M. nodulans/ Crotalaria a été identifiée seulement chez trois espèces de ce genre, la capacité du partenaire bactérien à former des pseudonodules avec d'autres Crotalaria laisse entrevoir un rôle clé de plusieurs composés pendant le processus d'infection suggérant différents mécanismes moléculaires impliqués dans la spécificité d'hôte.

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Cérémonie-Farhane, Hélène. "Interactions moléculaires et génétiques de la symbiose Frankia-aulne." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO10202.

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Abstract:

Les bacteries phylogenetiquement divergentes frankia et rhizobium sont capables d'etablir avec leurs plantes hotes une symbiose fixatrice d'azote par un processus infectieux similaire. La deformation des poils absorbants, etape cle de la penetration intracellulaire, est regie par des facteurs bacteriens diversement connus chez frankia et rhizobium. Dans la symbiose rhizobium-legumineuses, le facteur deformant est un signal moleculaire lipochitooligosaccharidique, appele facteur nod. Nous avons cherche a determiner, dans la symbiose frankia-aulne, la nature du facteur deformant de frankia, en utilisant une approche comparative frankia versus rhizobium, puis une approche biochimique sans a priori. Le facteur, present dans le surnageant de culture, a ete suivi a l'aide d'un test biologique de deformation des poils absorbants. L'implication symbiotique de la deformation observee in vitro a ete indirectement confirmee en testant l'action sur la deformation d'un inhibiteur de la nodulation. L'approche comparative a ete menee aux niveaux fonctionnel, structural et genetique. Des oligomeres de chitine ont ete recherches, indirectement a l'aide de traitements bases sur les caracteristiques biochimiques des facteurs nod, ainsi que par gc/ms, ou directement par ccm apres incorporation de monomeres radioactifs. Au niveau fonctionnel, une activite mitotique a ete recherchee dans le surnageant de culture. L'homologie genetique a ete etudiee par complementation genetique de mutants nod- de rhizobiaceae avec de l'adn de frankia. Nous avons pu montrer que le facteur deformant de frankia est un facteur symbiotique structurellement different des facteurs nod. Parallelement, trois etapes successives de purification ont ete definies par fractionnement du surnageant de culture, sur la seule base de l'activite biologique. Enfin, afin d'expliquer l'absence generale de complementation genetique par de l'adn de frankia, une etude preliminaire des promoteurs de frankia a ete abordee.

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Hierse, Giselle. "Rompre d'avec la symbiose par l'acquisition des langues étrangères." Nice, 2001. http://www.theses.fr/2001NICE2023.

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Abstract:

La facilité dans l'apprentissage des langues étrangères observée chez les filles a été désignée par la psychologie du facteur "v" verbal sur l'échelle factorielle de l'intelligence. Est-ce un don qu'aurait la fille ou peut-on émettre l'hypothèse qu'il s'agit d'un mécanisme de défense telle que la psychanalyse utilise ce terme après l'avoir emprunté à la biologie où ce mécanisme protège la vie des agressions venant du milieu extérieur ainsi que de celles venant de l'intérieur. Appliqué au psychisme le milieu extérieur est constitué par l'entourrage, le milieu intérieur par le psychisme même donc, l'angoisse. Le premier milieu du bébé est la mère. Lors des dix-huit premiers mois l'enfant vit dans une totale symbiose d'avec la mère dont il sort par l'acquisition de la parole. . .

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Gomez-Roldan, Maria-Victoria. "Rôle des Strigolactones dans la symbiose mycorhizienne à arbuscules." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/374/.

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Abstract:

La symbiose mycorhizienne à arbuscules (MA) est une association entre les champignons du groupe des Gloméromycètes et les racines de la plupart des plantes terrestres. Cette symbiose améliore la santé et la nutrition hydrique et minérale des plantes. Des travaux antérieurs ont montré qu'une famille de molécules, les strigolactones, secrétées par les racines des plantes, étaient capables de stimuler fortement la croissance pré-symbiotique des champignons MA. Ces molécules, initialement caractérisées comme étant inductrices de la germination des graines des plantes parasites Striga et Orobanche, sont peu stables dans le sol, produites à l'état de traces, et actives sur les plantes parasites et les champignons MA à de très faibles concentrations. Afin de préciser l'importance des strigolactones dans la symbiose MA, nous avons tout d'abord étudié des plantes de maïs (Zea mays) bloquées dans les étapes précoces de la synthèse des caroténoïdes (précurseurs hypothétiques des strigolactones). Les plantes mutées (mutant y9) ou traitées à la fluridone présentent une diminution de leur taux de mycorhization, et ce phénotype a été restauré par l'ajout exogène de GR24, une strigolactone synthétique. Ensuite, l'analyse de mutants de Pois (Pisum sativum) rms1 et rms5, affectés dans le clivage des caroténoïdes (enzymes CCD8 et CCD7, respectivement) par des techniques de spectrométrie de masse a révélé que le Pois sauvage produisait deux strigolactones, l'orobanchyl acétate et une autre strigolactone incomplètement identifiée, mais que les mutants rms1 et rms5 ne produisaient aucune des deux. Les exsudats des mutants étaient aussi moins actifs sur les champignons MA et sur la germination des graines de plantes parasites. De plus, le mutant rms1 était moins mycorhizé et l'application. .
The Arbuscular Mycorrhizal (AM) symbiosis is a mutualistic association between fungi to the group of Glomeromycota and the roots of most land plants. This symbiosis helps to improve plant health as well as water and mineral nutrition. Previous work has shown that a family of molecules called strigolactones, secreted by plant roots, are able to stimulate pre-symbiotic growth of AM fungi. These molecules initially characterize as seed germination stimulants for the parasitic plants Striga and Orobanche, are very unstable in the soil, produced in trace amounts, and active on parasitic plants and AM fungi at very low concentrations. To investigate the importance of strigolactones in the AM symbiosis, we first studied maize (Zea mays) plants affected at early stages of carotenoid synthesis, because carotenoids are hypothetical precursors of strigolactones. Mutant (y9) and fluridone-treated plants exhibit a decreased mycorrhization rate and this phenotype can be rescued by treatment with the synthetic strigolactone GR24. We then analysed rms1 and rms5 garden pea (Pisum sativum) mutants affected in carotenoid cleavage enzymes CCD8 and CCD7, respectively. Using mass spectrometry techniques we showed that root exudates of wild-type pea plants contain orobanchyl acetate and another incompletely identified strigolactone while rms1 and rms5 produce neither of these two strigolactones. Mutant exudates are also less active on AM fungi and on Orobanche seed germination. Furthermore, rms1 mutants are less mycorrhized than the wild type and exogenous treatment with GR24 can restore a normal mycorrhization rate. .

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Baum, Marlene. "Das Pferd als Symbol : zur kulturellen Bedeutung einer Symbiose /." Frankfurt am Main : Fischer Taschenbuch Verl, 1991. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb361502526.

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Gomez-Roldan, Maria-Victoria Bécard Guillaume Puech Virginie. "Rôle des Strigolactones dans la symbiose mycorhizienne à arbuscules." Toulouse (Université Paul Sabatier, Toulouse 3), 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/374.

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Perrin, Aurélie. "Rôle des alpha-tubulines fongiques dans la symbiose ectomycorhizienne et dans les interactions champignons plantes." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10019.

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Abstract:

Les champignons ont développé diverses interactions avec les végétaux. Ces interactions peuvent être bénéfiques pour la plante dans le cas des champignons établissant des symbioses mutualistes ou néfastes si le champignon est pathogène. Elles reposent sur des mécanismes moléculaires mal élucidés. Des études réalisées sur le champignon mutualiste Hebeloma cylindrosporum associé au pin Pinus pinaster ont permis de créer une collection de mutants affectés dans leur capacité à interagir avec les plantes et à former l’organe mixte de la symbiose, l’ectomycorhize. L’objectif de ma thèse a été d’étudier un mutant affecté dans le gène codant une alpha-tubuline Hctubα2. Les tubulines sont des protéines présentes chez tous les Eucaryotes et permettent la formation des microtubules, des éléments clés du cytosquelette. Chez les champignons, on trouve une ou deux alpha tubuline(s). H. cylindrosporum en possède deux. J’ai étudié l’expression de ces deux tubulines lors l’établissement de l’interaction avec les racines de l’hôte. Les résultats indiquent que ces deux gènes sont différentiellement exprimés lors de l’interaction. J’ai étudié au niveau protéomique l’impact de la mutation en comparant les protéomes intracellulaires des deux souches. On retrouve deux alpha-tubulines chez certains champignons phytopathogènes comme Botrytis cinerea. L’hypothèse de l’implication de l’alpha-tubuline 2 dans l’établissement de la pathogénie a été émise. J’ai donc construit des mutants de Botrytis cinerea dans lesquels ce gène a été inactivé. J’ai également tenté de localiser à l’aide de fusions traductionnelles chacune des alpha-tubulines chez le champignon mycorhizien et chez le pathogène
In all terrestrial ecosystems, plants live in close interaction with numerous fungi. The interaction has a negative or positive effect on host plant depending upon the pathogenic or symbiotic status of the fungus. The establishment of these interactions is based on a tightly regulated molecular dialog between symbiotic partners. Previous studies on the ectomycorrhizal fungi, Hebeloma cylindrosporum associated with maritime pine (Pinus pinaster), created a collection of mutants affected in their mycorrhizal abilitiy. The aim of my thesis was to characterize one of these mutants affected in a gene, Hctubα2, encoding an alpha tubulin. Tubulins are eukaryotic cytoskeletal proteins involved in microtubules formation. Fungi have one or two alpha-tubulin. For example, H.cylindrosporum has two alpha-tubulin. The site of mutagenic DNA insertion in fungal genome was characterized. I studied the expression of both alpha-tubulins during the establishement of mycorrhizal interaction. Results showed that the two genes are differentially expressed during the interaction with host plant. At proteomic level, I studied the impact of the mutation comparing the two strains using 2D gel electrophoresis and sequencing differentially accumulated spots. Pathogenic fungi also bear two alpha-tubulins, as Botrytis cinerea. The hypothesis of the involvement of the alpha-tubulin 2 in pathogenesis was investigated. I created Botrytis cinerea mutants deleted for this gene. I also created translational fusions in order to visualize both alpha-tubulins in Hebeloma cylindrosporum and in Botrytis cinerea

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Devers, Emanuel. "Phosphate homeostasis and novel microRNAs are involved in the regulation of the arbuscular mycorrhizal symbiosis in Medicago truncatula." Phd thesis, Universität Potsdam, 2011. http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2011/5557/.

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Abstract:

Die arbuskuläre Mykorrhiza ist die wahrscheinlich älteste Form der Wurzelsymbiosen zwischen Pflanzen und Pilzen und hat sich vor 420 Millionen Jahren entwickelt. In dieser Symbiose, die zwischen nahezu allen Landpflanzen und Pilzen des Reiches Glomeromycota ausgebildet wird, versorgt der Pilz die Pflanze mit Nährstoffen, wobei die verbesserte Versorgung mit Phosphat für die Pflanze sicher den größten Vorteil darstellt. Im Gegenzug erhält der Pilz Zucker, welche die Pflanze aus der Photosynthese bereitstellt. Zu hohe Phosphatkonzentrationen im Boden oder Dünger führen allerdings zu einer Verringerung in der Ausprägung der arbuskulären Mykorrhiza. Diese Unterdrückung der Symbiose wird nicht durch eine lokale Reaktion der Wurzeln ausgelöst, sondern in erster Linie durch einen hohen Phosphatgehalt im Pflanzenspross. Somit handelt es sich also um eine systemische, also dem Gesamtsystem „Pflanze“ betreffende Antwort. Die molekularen Mechanismen dieser Anpassung sind noch wenig bekannt und sind vor allem für die Agrarwirtschaft von besonderem Interesse. Eine Mikro-RNA (miRNA) des bereits bekannten Phosphathomöostasesignalwegs (PHR1-miRNA399-PHO2 Signalweg) akkumuliert verstärkt in mykorrhizierten Wurzeln. Das deutet daraufhin, dass dieser Signalweg und diese miRNA eine wichtige Rolle in der Regulation der arbuskulären Mykorrhiza spielen. Ziel dieser Studie war es neue Einblicke in die molekularen Mechanismen, die zur Unterdrückung der arbuskulären Mykorrhiza bei hohen Phosphatkonzentrationen führen, zu gewinnen. Dabei sollte der Einfluss von PHO2, sowie von miRNAs in dieser Symbiose genauer untersucht werden. Ein funktionelles Ortholog von PHO2, MtPho2, wurde in der Pflanze Medicago truncatula identifiziert. MtPho2-Mutanten, welche nicht mehr in der Lage waren ein funktionales PHO2 Protein zu exprimieren, zeigten schnellere Kolonisierung durch den AM-Pilz. Jedoch wurde auch in den mtpho2-Mutanten die Symbiose durch hohe Phosphatkonzentrationen unterdrückt. Dies bedeutet, dass PHO2 und somit der PHR1-miRNA399-PHO2 Signalweg eine wichtige Funktion während der fortschreitenden Kolonisierung der Wurzel durch den Pilz hat, aber und weitere Mechanismen in der Unterdückung der Symbiose bei hohen Phosphatkonzentrationen beteiligt sein müssen. Die Analyse von Transkriptionsprofilen von Spross- und Wurzeln mittels Microarrays zeigte, dass die Unterdrückung der AM Symbiose durch hohe Phosphatkonzentrationen möglicherweise auf eine Unterdrückung der Expression einer Reihe symbiosespezifischer Gene im Spross der Pflanze beruht. Um die Rolle weiterer miRNA in der AM Symbiose zu untersuchen, wurden mittels einer Hochdurchsatz-Sequenzierung 243 neue und 181 aus anderen Pflanzen bekannte miRNAs in M. truncatula entdeckt. Zwei dieser miRNAs, miR5229 und miR160f*, sind ausschließlich während der arbuskulären Mykorrhiza zu finden und weitere miRNAs werden während dieser Symbiose verstärkt gebildet. Interessanterweise führen einige dieser miRNAs zum Abbau von Transkripten, die eine wichtige Funktion in der arbuskulären Mykorrhiza und Wurzelknöllchensymbiose besitzen. Die Ergebnisse dieser Studie liefern eine neue Grundlage für die Untersuchung von regulatorischen Netzwerken, die zur zellulären Umprogrammierung während der Interaktion zwischen Pflanzen und arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen bei verschiedenen Phosphatbedingungen führen.
AM symbiosis has a positive influence on plant P-nutrition and growth, but little is known about the molecular mechanism of the symbiosis adaptation to different phosphate conditions. The recently described induction of several pri-miR399 transcripts in mycorrhizal shoots and subsequent accumulation of mature miR399 in mycorrhizal roots indicates that local PHO2 expression must be controlled during symbiosis, presumably in order to sustain AM symbiosis development, in spite of locally increased Pi-concentration. A reverse genetic approach used in this study demonstrated that PHO2 and thus the PHR1-miR399-PHO2 signaling pathway, is involved in certain stages of progressive root colonization. In addition, a transcriptomic approach using a split-root system provided a comprehensive insight into the systemic transcriptional changes in mycorrhizal roots and shoots of M. truncatula in response to high phosphate conditions. With regard to the transcriptional responses of the root system, the results indicate that, although the colonization is drastically reduced, AM symbiosis is still functional at high Pi concentrations and might still be beneficial to the plant. Additionally, the data suggest that a specific root-borne mycorrhizal signal systemically induces protein synthesis, amino acid metabolism and photosynthesis at low Pi conditions, which is abolished at high Pi conditions. MiRNAs, such as miR399, are involved in long-distance signaling and are therefore potential systemic signals involved in AM symbiosis. A deep-sequencing approach identified 243 novel miRNAs in the root tissue of M. truncatula. Read-count analysis, qRT-PCR measurements and in situ hybridizations clearly indicated a regulation of miR5229a/b, miR5204, miR160f*, miR160c, miR169 and miR169d*/l*/m*/e.2* during arbuscular mycorrhizal symbiosis. Moreover, miR5204* represses a GRAS TF, which is specifically transcribed in mycorrhizal roots. Since miR5204* is induced by high Pi it might represent a further Pi status-mediating signal beside miR399. This study provides additional evidence that MtNsp2, a key regulator of symbiosis-signaling, is regulated and presumably spatially restricted by miR171h cleavage. In summary, a repression of mycorrhizal root colonization at high phosphate status is most likely due to a repression of the phosphate starvation responses and the loss of beneficial responses in mycorrhizal shoots. These findings provide a new basis for investigating the regulatory network leading to cellular reprogramming during interaction between plants, arbuscular mycorrhizal fungi and different phosphate conditions.

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Meng, Arnaud. "Étude de la symbiose dans le plancton marin par une approche transcriptome et méta-transcriptome." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066478/document.

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Abstract:

Les relations symbiotiques entre organismes sont essentielles pour l’évolution de la bio- diversité et le fonctionnement des écosystèmes. En milieu terrestre ou en milieu marin benthique les symbioses sont assez bien décrites. Si dans le plancton marin, les relations entre hôtes hétérotrophes et symbiontes photosynthétiques sont des phénomènes observés dès le 19ème siècle, les mécanismes fonctionnels qui régissent ces symbioses restent largement inconnus. C’est le cas de la symbiose entre certaines espèces de radiolaires et leurs symbiontes dinoflagellés. Il s’agit d’un modèle symbiotique, composé de deux unicellulaires eucaryotes, sur lequel je me suis concentré au cours de cette thèse. Ces deux organismes sont connus pour être largement répandus dans les océans et pour leur importance au sein des écosystèmes marins, et il est donc important de mieux caractériser ces symbioses afin d’approfondir nos connaissances de ces organismes. Grâce aux technologies de séquençage haut-débit il est désormais possible d’obtenir, pour ces organismes non cultivables mais isolés depuis l’environnement, une quantité sans précédent d’information génomique. Ces approches représentent une opportunité de décrypter les mécanismes à l’oeuvre dans ces interactions symbiotiques. Mon travail de thèse a combiné la création d’outils bioinformatiques dédiés à l’analyse de données de transcriptomique des holobiontes de radiolaires et dinoflagellés et l’étude de ce modèle de symbiose. Ce travail de doctorat contribue à une meilleure compréhension des mécanismes d’adaptation fonctionnelle et évolutive des organismes photosymbiotiques marins
Symbiotic associations between organisms are essentials in biodiversity evolution and ecosystems functioning. In terrestrial environments or in the benthic marine environment, the symbioses encountered are fairly well described and studied. In the marine plankton, photosymbioses are phenomena described and observed since the 19th century. However, if the actors of these associations begin to be identified, the fundamental functional mechanisms for the establishment and the maintenance of these symbioses remain largely unknown. This is particularly true for the symbiotic association between symbiotic radiolarians and their dinoflagellate photosymbionts, two unicellular eucaryotes, which I was interested in during this thesis. These two organisms are known to be widespread in the oceans and for their key role in marine ecosystems, and it is therefore important to characterize these symbiotic events in order to deepen our knowledge of these organisms. Thanks to high-throughput sequencing technologies it is now possible to obtain an unprecedented amount of data for these unicellular organisms that are not cultivable and need to be directly isolated from the environment. These new technologies represent a unique opportunity to better characterized the mechanisms involved in these intimate cellular interactions. My Ph.D. work has combined the implementation of bioinformatics protocols and tools dedicated to the assembly and analysis of RNA-seq data as well as to the study of holobiont transcriptomes of radiolarians and dinoflagellates. This thesis contributes to a better understanding of the mechanisms of functional and evolutionary adaptation of marine photosymbiotic organisms

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Lallemand, Félix. "Evolution des interactions mycorhiziennes et de la mycohétérotrophie chez les orchidées." Thesis, Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2018. http://www.theses.fr/2018MNHN0019/document.

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Abstract:

Les plantes terrestres vivent en association avec des champignons du sol, formant ce que l’on appelle des symbioses mycorhiziennes. Elles échangent du carbone (photosynthétats) contre de l’eau et des minéraux. Ce mutualisme est toutefois troublé par certaines plantes, appelées mycohétérotrophes, capables de soutirer du carbone à leurs symbiontes fongiques. Le plus souvent non photosynthétiques, elles dépendent alors entièrement des champignons mycorhiziens. Certaines ont en revanche conservé la photosynthèse et obtiennent leur carbone par ces deux voies, on les appelle mixotrophes. Cette thèse est consacrée à l’étude des plantes mycohétérotrophes et mixotrophes chez les orchidées, avec des éléments de comparaison chez les éricacées. Les différents travaux qui la structurent précisent la phylogénie de certains groupes clés, s’intéressent aux évolutions génomiques, métaboliques et physiologiques accompagnant ces modes de nutrition originaux, et à leur sensibilité face aux conditions environnementales
Terrestrial plants live in collaboration with soil fungi, forming associations called mycorrhizal symbioses. They exchange carbon (photosynthates) for water and nutrients. This mutualism is however disrupted by some plants, called mycoheterotrophs, which are able to obtain carbon from their fungal symbionts. Non-photosynthetic most of the time, then they entirely depend on mycorrhizal fungi. Some yet have retained photosynthesis and acquire carbon from these two ways, we called them mixotrophs. This PhD thesis is dedicated to the study of mycoheterotrophic and mixotrophic plants in orchids, with points of comparison in Ericaceae. This dissertation is structured around different kinds of work, which clarify the phylogeny of some key lineages, provide insights into the genomic, metabolic and physiologic evolution going along with these unusual nutrition types, and question how they respond to environmental parameters

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Keller, Jean. "La symbiose fixatrice d'azote au sein du genre Lupinus : histoire évolutive, aspects fonctionnels et gènes symbiotiques dans un contexte de spécificité hôte-symbiote." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1B036.

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Abstract:

La symbiose entre les légumineuses et les Rhizobiacées est la source d’azote fixé la plus importante pour le bon fonctionnement des écosystèmes naturels et agricoles. Très étudiée chez des légumineuses modèles, certains aspects de cette interaction restent peu connus ; c’est le cas des mécanismes génétiques et fonctionnels qui contrôlent la spécificité hôte-symbiote. Il n’y a que peu d’études globales consacrées à ce phénomène, et les gènes symbiotiques sont très peu connus chez les espèces non-modèles. Dans ce contexte, nous avons étudié un cas de changement de spécificité symbiotique remarquable chez des espèces phylogénétiquement proches du genre Lupinus (Fabacées). Tout d’abord, la reconstruction et l’analyse de génomes chloroplastiques complets a permis de camper le cadre évolutif de la symbiose en générant de nouveaux marqueurs d’intérêt pour clarifier la phylogénie et l’évolution des lupins. A partir d’une expérimentation d’inoculation croisée impliquant trois espèces de lupins méditerranéens et deux souches compatibles et incompatibles de Bradyrhizobium, une approche RNA-Seq a permis de produire les premiers nodulomes de lupin et d’identifier les gènes symbiotiques. L’analyse des gènes différentiellement exprimés a montré que la spécificité symbiotique affecte non seulement la voie de signalisation et de régulation de la symbiose, mais également une diversité de voies métaboliques associées. Enfin, l’étude de la dynamique évolutive et fonctionnelle de quelques gènes a mis en évidence l’impact et l’importance des phénomènes de duplication aux différents niveaux de la cascade génétique symbiotique
Legumes-Rhizobia symbiosis is the most important fixing nitrogen source for the good functioning of both natural and agricultural ecosystems. Although, it is extensively studied in model legumes, some aspects of this interaction remain unclear, such as the genetic and functional mechanisms controlling the host-symbiont specificity. Large scale studies of this process are scarce and symbiotic genes are not well described in non-model species. In this context, the effect of symbiotic specificity was investigated in phylogenetically close relative species belonging to the Lupinus genus (Fabaceae). First, the reconstruction and analysis of complete chloroplast genomes allowed us to generate new and useful markers for clarifying the Lupinus phylogeny in order to lighten the evolutionary context of the symbiosis. Following a cross-inoculation experiment of three Mediterranean lupine species with two compatible or incompatible Bradyrhizobium strains, a RNA-Seq approach allowed the reconstruction of the first lupine nodulomes and the identification of lupine symbiotic genes. The analysis of differentially expressed genes revealed that the symbiotic specificity affects not only the signalling and regulatory symbiotic pathways, but also diverse associated metabolic pathways. Finally, evaluating the evolutionary and functional dynamics of genes highlighted the importance of gene and genome duplication events at different steps of the symbiotic genetic pathway

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Busset-Tournier, Nicolas. "Rôle des composés de l’enveloppe bactérienne dans la vie libre et symbiotique des Bradyrhizobium." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT091/document.

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Abstract:

Le genre Bradyrhizobium est le genre de rhizobia qui nodule la plus grande diversité d’espèces de légumineuses. Certaines de ces bactéries ont la particularité d’établir une symbiose fonctionnelle avec des légumineuses du genre Aeschynomene en utilisant un processus Nod-indépendant. De plus, au sein des nodules d’Aeschynomene, les Bradyrhizobium subissent une différenciation terminale en bactéroïde qui s’accompagne de modifications métaboliques et morphologiques drastiques. A la différence de la majorité des autres rhizobia, des hopanoïdes sont retrouvés au sein des membranes de l’ensemble des souches de Bradyrhizobium, dont certains, de façon inédite, liés à l’une des très longue chaîne d’acide gras (VLCFA) présentent sur le lipide A du LPS de ces bactéries. De plus, le LPS des Bradyrhizobium photosynthétiques possède un antigène-O également inédit et non-immunogénique. Le but de cette thèse était de déterminer si les particularités de la membrane externe des Bradyrhizobium pouvaient être impliquées dans la physiologie de ces bactéries ainsi que dans l’initiation et le maintien de la symbiose avec Aeschynomene. Les résultats obtenus ont mis en évidence que les hopanoïdes et plus particulièrement ceux liés au lipide A, ainsi que les VLCFAs permettent de rigidifier la membrane externe des Bradyrhizobium. Ces propriétés leur confèrent ainsi une plus grande résistance face aux conditions de stress, dont celles présentes au sein des nodules d’Aeschynomene, ce qui permet aux Bradyrhizobium de maintenir une symbiose efficiente avec ces plantes. Ces travaux ont ainsi permis d’avancer dans la connaissance de la voie de biosynthèse et du rôle du LPS atypique et des hopanoïdes des Bradyrhizobium et pourrait conduire à la production d’inocula plus résistants
The Bradyrhizobium genus is the genus of rhizobia which nodulates the widest range of legume species. Some of these bacteria have the peculiarity of establishing a functional symbiosis with legumes of the genus Aeschynomene using a Nod-independent process. Moreover, within Aeschynomene nodules, the Bradyrhizobium strains undergo a terminal differentiation into bacteroids which is accompanied by drastic metabolic and morphological changes. Unlike the majority of other rhizobia, hopanoids are found in the membranes of all the Bradyrhizobium strains, some of which linked to one of the very long chain fatty acid (VLCFA) on the lipid A of these bacteria. In addition, LPS of photosynthetic Bradyrhizobium have an O-antigen that is also unique and non-immunogenic. The aim of this thesis was to determine whether the peculiarities of the external membrane of Bradyrhizobium strains could be implicated in the physiology of these bacteria as well as in the initiation and maintenance of the symbiosis with Aeschynomene. The obtained results showed that hopanoids and more particularly those linked to the lipid A, as well as the VLCFAs rigidify and stabilize the outer membrane of Bradyrhizobium strains. These properties give them greater resistance to stress conditions, including those present in Aeschynomene nodules, which allows the Bradyrhizobium to maintain an efficient symbiosis with these plants. This work allowed us to advance in the understanding of the biosynthesis and the role of the atypical LPS and the hopanoids produced by the Bradyrhizobium strains and could lead to the production of more resistant inocula

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Fortin, Margot. "Influence de la bactérie féminisante Wolbachia sur le comportement de choix du partenaire et la fitness de son hôte Armadillidium vulgare." Thesis, Poitiers, 2016. http://www.theses.fr/2016POIT2325/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse vise à mieux comprendre les mécanismes de choix du partenaire chez l'isopode terrestre Armadillidium vulgare. Cette espèce est infectée par la bactérie intracellulaire Wolbachia, connue pour manipuler la sexualité de ses hôtes. Chez Armadillidium vulgare, Wolbachia entraine une féminisation des mâles génétiques, les transformant en femelles fonctionnelles. L'objectif est donc à la fois de comprendre comment les individus choisissent leurs partenaires sexuels, mais également de connaître l'effet de Wolbachia sur ces mécanismes de choix. Afin de répondre à ces questions, une approche comportementale a été utilisée, afin de comparer l'attractivité et le comportement de différents types de femelles. Les résultats montrent que les mâles sont capables de discriminer finement entres des femelles ayant différents traits d'histoire de vie ou différents degrés d'apparentement. Nous montrons également que cette discrimination est corrélée à des changements d'odeur des femelles en fonction de leur état reproducteur et infectieux. Les conséquences de ces choix ont également été étudiées via des expériences de reproduction, et il apparaît que les préférences des mâles sont liées à des bénéfices en termes de succès reproducteur. Quant aux femelles, un suivi sur le long terme de différentes situations de sex-ratio révèle qu'à la fois les mâles et le fait qu'elles soient infectées par Wolbachia diminuent leur fitness, et notamment leur succès reproducteur, allant même jusqu'à modifier leurs préférences sociales
This work investigates mate choice in the terrestrial isopod Armadillidium vulgare. This species is parasitized with intracellular bacteria Wolbachia, which is known to manipulate the sexuality of its hosts. In Armadillidium vulgare, Wolbachia lead to a feminization of genetic males, transforming them into functional females. The aim of this thesis was both to investigate how individuals choose their mates, and to understand the effect of Wolbachia on such choices. In order to answer these questions, we used a behavioural approach in order to compare the attractiveness and the behaviour of different kinds of females. The results indicate that males are able to accurately discriminate females with different life history traits or different degrees of relatedness. We also show that such discrimination from males toward females is correlated to females odour change, according to both their reproductive and infection status. The consequences of male mate choice were studied through reproduction experiment, and it seems that male’s preferences are linked to benefits in terms of reproductive success. Concerning females, a long-term monitoring in different sex-ratio conditions reveals that both males' presence and Wolbachia infections decrease their fitness, in particular their reproductive success, or even modify their social preferences

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Carval, Dominique. "Coévolution dans les systèmes hôte-visiteur : exploitation, mutualisme et symbiose." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066253.

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Abstract:

En 1859, Charles Darwin publiait ‛L’Origine des Espèces’ et posait ainsi la pierre fondatrice de la biologie moderne. Les organismes d’une espèce présentent des variations phénotypiques héritables qui, sous l’effet de la sélection naturelle, persistent ou disparaissent au fil des générations. L’image métaphorique découlant du darwinisme est ainsi celle d’un arbre de la Vie. A la fin du 19e siècle, Konstantin Mereschkowsky introduisit le concept novateur de symbiogenèse qui définit le processus par lequel deux organismes d’espèces différentes viennent à fusionner pour former une nouvelle entité reproductive. Cette théorie, dont résulte une réticulation de l’arbre de la Vie, constitue le thème principal du présent ouvrage. De par l’élaboration d’un modèle général des interactions, nous proposons une étude approfondie des transitions évolutives dans les systèmes anisosymbiotiques de type hôte-visiteur. Au travers de la coévolution de trois traits adaptatifs chez chacun des partenaires de l’association, nous déclinons l’analyse du modèle en trois thèmes majeurs : virulence et défenses, virulence et émergence du mutualisme et symbiogenèse et interaction originelle
In 1859, Charles Darwin published ‘On the Origin of Species’ and posed the founding stone of the modern biology. The organisms of a species exhibit heritable phenotypic variations, which persist or disappear over the generations under the effect of natural selection. The image that follows from the darwinism is that of a Tree of Life. In the late 19th century, Konstantin Mereschkowsky introduced the innovative concept of symbiogenesis, which defines the process by which two different species merge to form a new reproductive entity. This theory, which causes crosslinking of the Tree of Life, is the main theme of the present work. Through the elaboration of a general model of interactions, we propose a thorough study of evolutionary transitions in anisosymbiotic systems of host-visitor type. Through co-evolution of three adaptive traits in each of the partners in association, we decline the model analysis in three major themes: virulence and defenses, virulence and emergence of mutualism and symbiogenesis and original interaction

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Cataneo, Jérôme. "Adaptation d'Eunicella singularis en milieu perturbé : symbiose et structuration génétique." Nice, 2011. http://www.theses.fr/2011NICE4057.

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Abstract:

La symbiose entre Cnidaires et Symbiodinium (Dinobionte photosynthétique) est relativement souple. Les Cnidaires généralistes sont capables de s’adapter à un changement environnemental en modifiant leur population symbiotique. Les hôtes spécialistes, a priori privés d’un tel mécanisme d’adaptation, peuvent-ils malgré tout faire face aux modifications environnementales ? C’est dans ce cadre que nous avons étudié la symbiose chez un hôte spécialiste en milieu variable : la gorgone méditerranéenne Eunicella singularis. En effet, la diversité symbiotique se limite à un seul clade ribosomique de Symbiodinium en Méditerranée. Des études de génétiques réalisées à l’aide de microsatellites sur le bassin Méditerranéen Nord-Occidental ont révélé une diversité symbiotique intra-clade. Nous avons montré que les symbiotes se distribuent indépendamment de leurs hôtes et de la profondeur. Un échantillonnage des mêmes populations naturelles à 6 ans intervalle a mis en évidence des acquisitions horizontales massives de symbiotes chez des hôtes adultes. Des transplantations réciproques ainsi qu’un suivi de colonies maintenues en aquarium semblent indiquer que de telles modifications nécessitent une variation environnementale forte. Par ailleurs, nous avons étudié le comportement de l’association en absence d’apport autotrophe et/ou hétérotrophe. Il en ressort que l’hôte semble contrôler l’association et qu’il apparaît prioritaire quant au partage des ressources. Même chez un hôte dit spécialiste, l’association avec Symbiodinium peut donc se révéler dynamique. Cela pourrait faciliter l’adaptation de ces spécialistes, pour peu qu’à la diversité génétique symbiotique corresponde une diversité fonctionnelle
The symbiosis between Cnidaria and Symbiodinium (photosynthetic Dinoflagelate) is relatively flexible. Generalist Cnidaria are able to adapt themselves to environmental variations by modifying their symbiont population. Are specialists hosts, a priori lacking this adaptive mechanism, able to confront environmental changes ? In this context, we studied the symbiosis n a specialist host : the Mediterranean sea whip Eunicella singularis. Indeed, symbiont diversity is limited to a single Symbiodinium ribosomal clade in Mediterranean Sea. Genetic studies based on microsatellites loci revealed a with-in independently from their host and from depth. A re-sampling of natural populations brought to light massive horizontal acquisitions of symbionts in adult colonies. Reciprocal transplants and monitoring of colonies maintained in aquarium seems to indicate that strong environmental variations are required for such modifications of symbiont populations. In addition we studied the behavior of this association when deprived of autotrophic and/or heterotrophic resources. We conclude that the host seems able to control the association and that he appears to have priority in resources sharing. Therefore, even for a specialist host, association with Symbiodinium can be a dynamic. This could make adaptation easier for this specialist, but only of genetic diversity is correlate with a functional diversity

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PEUTO-MOREAU, MICHELE. "Symbiose plastidiale et mixotrophie des cilies planctoniques marins (ciliophora oligotrichina)." Nice, 1991. http://www.theses.fr/1991NICE4473.

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Abstract:

La symbiose plastidiale, particulierement developpee dans le groupe des cilies planctoniques strombidiidae (oligotrichina), est analysee sous divers aspects: morphologie, biologie, cytophysiologie, ecologie et evolution. Elle est comparee au cas des autres protozoaires plastidies (foraminiferes, heliozoaires) et d'invertebres, les mollusques sacoglosses, qui maintiennent egalement des plastes fonctionnels. Les cilies plastidies, qui hebergent un nombre eleve de plastes isoles en bonne sante provenant d'algues unicellulaires chromophytes tres diverses, sont compares aux cilies non plastidies. L'analyse d'echantillons de plancton en microscopie a epifluorescence ayant prouve l'excellente conservation des pigments chlorophylliens, le nombre des especes a pu etre evalue: 40% des especes de cilies oligotrichina sont concernes par une symbiose plastidiale et non une symbiose algale, ce que confirme la microscopie electronique a transmission. Des etudes ultrastructurales et cytochimiques montrent les caracteristiques cytologiques du protozoaire-hote et les relations des plastes symbiotiques avec ses organites, qui permettent leur integration dans la cellule et le maintien d'une activite photosynthetique. Le role possible des plastes dans l'elaboration de reserves polysaccharidiques et lipidiques est discute. Les points a developper dans l'avenir sont inventories: processus de renouvellement et de segregation des plastes dans la cellule-hote, variete d'efficacite des plastes chromophytes chez les protistes en milieu heterotrophique, diversite des cas de symbiose plastidiale. Animaux-plantes, les protozoaires plastidies sont des mixotrophes: ancestralement heterotrophes et devenus autotrophes par retention de plastes. La mixotrophie est redefinie selon qu'elle concerne des etres unicellulaires ou pluricellulaires. Les implications ecologiques de la presence dans le reseau trophique marin de cilies mixo

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Sotty, Jean-Étienne. "Ressemblance, imitation, hybridation : vers une symbiose entre accordéon et électronique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUL152.

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Abstract:

Cette recherche se situe dans le champ disciplinaire de l’interprétation instrumentale : elle concerne très précisément le jeu de l’accordéon. De nombreux compositeurs•trices jouent actuellement sur une forme de ressemblance entre le son de l’accordéon et les sons électroniques. En effet, l’accordéon est un instrument qui peut moduler des sons complexes, à l’instar d’un synthétiseur. Cette ressemblance est encore plus prégnante avec l’accordéon microtonal XAMP. À partir de ce constat, il est possible de prendre modèle sur le son électronique afin de formaliser un style de jeu instrumental imitant l’électronique. Ce modèle est construit sur une étude du principe d’imitation, et sur des analyses d’œuvres pour accordéon référant ou employant l’électronique. L’application de ce style électronique permet de mélanger davantage les sons instrumentaux avec les sons électroniques dans le cas de la musique mixte, voire de donner l’illusion de sons électroniques avec l’instrument. L’instrumentiste acquiert des techniques et un nouveau type de virtuosité qui lui permettent de réaliser une fusion complète entre son instrumental et son électronique. Ce projet de fusion est aussi réalisé par la création d’un nouvel instrument : l’accordéon hybride. Un accordéon microtonal XAMP est équipé d’un système de quatre haut-parleurs : accordéon acoustique et système électronique deviennent alors les matériaux d’un même instrument, ouvert à de futures créations musicales
This research is situated in the disciplinary field of instrumental interpretation: it concerns very precisely the playing of the accordion. Many composers are currently playing on a form of resemblance between the sound of the accordion and electronic sounds. Indeed, the accordion is an instrument that can modulate complex sounds, almost like a synthesizer. This resemblance is even more significant with the XAMP microtonal accordion. From this observation, it is possible to take a model from electronic sound in order to formalize a style of instrumental playing that imitates electronics. This model is founded on a study of the principle of imitation, and on analyzes of works for accordion referring or employing electronics. Applying this electronic style makes it possible to combine the instrumental sounds even more with the electronic sounds in the case of mixed music, even to give the illusion of electronic sounds with the instrument. The instrumentalist acquires techniques and a new type of virtuosity which allows him to achieve a com-plete fusion between instrumental and electronic sounds. This fusion project is also realized by the creation of a new instrument: the hybrid accordion. A XAMP microtonal accordi-on is equipped with a system of four loudspeakers: acoustic accordion and electronic system then become the materials of a single instrument, open to future musical creations

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Guan, Suhua. "Experimental evolution of nodule intracellular infection in legume symbionts." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1738/.

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Abstract:

Les rhizobia, symbiotes de légumineuses phylogénétiquement variés, pourraient avoir évolués selon un scenario évolutif en deux étapes : le transfert horizontal de fonctions symbiotiques clés suivi de l'activation de ce potentiel symbiotique par la reprogrammation du génome receveur et la pression de sélection de la plante. Alors que les bactéries nodulantes sont sélectionnées à l'entrée des racines par la plante, les mécanismes de sélection des propriétés symbiotiques plus tardives comme l'infection intracellulaire restent inconnus. Pour répondre à cette question, nous avons profité de travaux préalables ayant converti la bactérie pathogène de plantes Ralstonia solanacearum portant le plasmide symbiotique du rhizobium Cupriavidus taiwanensis en bactéries nodulantes qui infectent les nodules de façon extracellulaire uniquement. Cette souche nodulante non infectieuse a été évoluée expérimentalement en symbiote intracellulaire par des cycles sériés de co-cultures plantes-bactéries. Les mutations adaptatives qui ont permis la transition d'un statut extracellulaire à intracellulaire ont été identifiées. Nos résultats ont montré que ces mutations ont été sélectionnées pour leur effet sur la compétitivité pour la nodulation. De plus, nous avons montré que la mutation ayant initialement permis à la souche ancestrale de noduler, i. E. L'inactivation du système de sécrétion de type III de R. Solanacearum, est également requise pour permettre l'infection intracellulaire. Toutes les mutations adaptatives pour la nodulation et pour l'infection intracellulaire que nous avons identifiées jusqu'ici, impactent en fait les deux processus, suggérant un contrôle similaire de l'invasion bactérienne aux deux niveaux d'entrées, précoce (poil absorbant racinaire) et tardif (cellule du nodule)
Rhizobia, which are phylogenetically disparate legume symbionts, may have evolved in a two-step evolutionary scenario: horizontal transfer of key symbiotic functions followed by activation of the newly acquired symbiotic potential through reprogramming of the recipient genome under plant selection pressure. While the plant traps nodulating bacteria, how late event of intracellular infection is selected remains unknown. To address this question, we took advantage of the previous conversion of the plant pathogen Ralstonia solanacearum chimera carrying the symbiotic plasmid of the rhizobium Cupriavidus taiwanensis into a legume-nodulating bacterium that only extracellularly invades nodules. This non-infective nodulating strain was experimentally evolved into intracellular endosymbionts using serial cycles of legume-bacterium co-cultures. The adaptive mutations that drove the transition from extracellular to intracellular status were identified. Our results showed that these mutations were selected for their effect on nodulation competitiveness. Moreover, we showed that the mutation that initially allowed the ancestral strain to nodulate, i. E. Inactivation of the R. Solanacearum type three secretion system, was also required to permit intracellular infection. All key adaptive mutations for nodulation and infection identified so far in this evolution experiment, were actually found to impact on both processes, suggesting a similar control for bacterial invasion at the early (root hair) and late (nodule cell) entry levels

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Syska, Camille. "Les systèmes Toxine-Antitoxine VapBC : des régulateurs de la symbiose fixatrice d'azote Rhizobium-Légumineuse." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2020. http://theses.univ-cotedazur.fr/2020COAZ6029.

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Abstract:

Lors de la symbiose fixatrice d’azote entre la légumineuse modèle Medicago truncatula et la rhizobiacée Sinorhizobium meliloti, les bactéries, différenciées en bactéroïdes dans la nodosité, réduisent l’azote atmosphérique (N2) en ammoniac (NH3), directement assimilable par la plante. En contrepartie, la plante fournit à son symbiote une niche écologique et des substrats carbonés. Tout au long de l’interaction, la bactérie est confrontée à des microenvironnements changeants depuis la vie libre dans le sol, l’infection et l’invasion des cellules végétales, la différenciation en bactéroïde fixateur et finalement la rupture symbiotique. Afin de mieux comprendre les mécanismes d‘adaptation rapide développés par S. meliloti lors de la symbiose, nous nous sommes intéressées au rôle des systèmes Toxine-Antitoxine (TA) bactériens de type VapBC dans ce processus. Ces modules, composés d’une toxine et de son antitoxine apparentée, sont associés chez les bactéries pathogènes à la réponse aux stress et à l’adaptation à la vie intracellulaire. La toxine, de par son activité RNase site-spécifique, permet une inhibition globale ou partielle de la traduction. Chez S. meliloti, 11 systèmes VapBC chromosomiques putatifs ont été identifiés et deux seulement (VapC4 et VapC5) ont été caractérisés en interaction symbiotique. Au cours de cette thèse, nous avons tout d’abord démontré, par une approche de validation fonctionnelle, que les neuf systèmes VapBC prédits sont des modules Toxine/Antitoxine. Puis, afin d’évaluer le rôle de chaque système dans la symbiose, des mutants d’invalidation du gène de la toxine VapC ont été construits et analysés en interaction avec M. truncatula. Trois mutants (vapC3, vapC7 et vapC10) présentent, à 6 semaines post-inoculation, une amélioration de la capacité fixatrice d’azote des nodosités par rapport au sauvage. Les mutants vapC3 et vapC7 présentent également un nombre et une taille de nodosités supérieurs. Ces mutants, en augmentant l’apport azoté global de la plante, conduisent à une augmentation du rendement végétal. Le mutant vapC10, quant à lui, présente une amélioration de la viabilité bactérienne associée à une sénescence retardée, sans amélioration du rendement végétal en raison d’un nombre inférieur de nodosités par plante. Ainsi, nous démontrons que la bactérie, par l’intermédiaire des systèmes VapBC, participe à la régulation de l’interaction symbiotique. Les toxines VapC3 et VapC7, dans un contexte sauvage, limitent la prolifération et/ou l’infection bactérienne tandis que la toxine VapC10 diminue la viabilité bactéroïdienne. Afin d’identifier les cibles moléculaires des ribonucléases VapC7 et VapC10, nous avons développé une analyse de MORE RNA-seq (Mapping by Overexpression of an RNase in E. coli). Cette technique permet de déterminer, par leur extrémité 5’, les ARN clivés après surexpression chez E. coli des toxines de S. meliloti. Les toxines VapC7 et VapC10, clivent respectivement l’ARNtfMet et deux ARNtSer d’E. coli permettant ainsi, une inhibition globale ou partielle de la traduction. Des ARNt homologues ont été identifiés chez S. meliloti par analyse bio-informatique. Il en résulte que le gène spécifiant l’ARNtfMet initiateur de la traduction, jusqu’alors non formellement identifié chez S. meliloti, serait présent en trois copies sur les trois loci rrn chromosomiques. En conclusion, les toxines VapC7 et VapC10 de S. meliloti sont des tRNAses impliquées dans la reprogrammation métabolique de S. meliloti lors de la symbiose et intervenant dans la régulation de l’interaction symbiotique, probablement en réponse aux besoins azotés, énergétiques et spécifiques de sa plante hôte
During the nitrogen-fixing symbiosis between the model legume Medicago truncatula and the rhizobiaceae Sinorhizobium meliloti, bacteria, differentiated into bacteroids within the nodule, reduce atmospheric nitrogen (N2) into ammonia (NH3), directly available by the plant. In exchange, the plant provides to its symbiont an ecological niche and carbohydrate substrates. Throughout the interaction, bacteria are faced with changing microenvironments from the soil free-living, the infection, the invasion of plant cells, the fixing-bacteroid differentiation and lastly the symbiotic rupture.To better understand the fast adaptation mechanisms developed by S. meliloti during the symbiosis, we were interested in the role of bacterial Toxin-Antitoxin (TA) systems in this process. These systems that are composed of a toxin and its cognate antitoxin, are associated with pathogenic bacteria to stress response and intracellular lifestyle adaptation. Through its site-specific RNase activity, the toxin allows a global or partial inhibition of the translation. In S. meliloti, 11 putative chromosomic VapBC systems have been identified and only two (VapC4 et VapC5) have been characterized in symbiotic interaction. During this PhD, using a functional validation approach, we have first demonstrated that the nine predicted VapBC systems are Toxin/Antitoxin modules. Then, to assess the role of each system in the symbiosis, mutants were constructed by the invalidation of the VapC toxin gene and analyzed in interaction with M. truncatula. Three mutants (vapC3, vapC7 et vapC10) show, at 6 weeks post-inoculation, a nitrogen fixation capacity improved within the nodules compared to the wild type. The vapC3 and vapC7 mutants also display a higher number and size of nodules. By increasing the global nitrogen supply of the plant, these mutants lead to an improved plant yield. The vapC10 mutant, for its part, enhances bacterial viability associated to a delayed senescence, without a plant yield improvement due to a lower number of nodules per plant. Hence, we have demonstrated that bacteria, through VapBC systems, take part in the symbiotic interaction regulation. While VapC3 and VapC7 toxins limit the bacterial proliferation and/or infection in a wild type context, VapC10 toxin decreases bacteroid viability.Then, to identify molecular targets of VapC7 and VapC10 ribonucleases, we have developed a MORE RNA-seq analysis (Mapping by Overexpression of an RNase in E. coli). This technic allows to determine, by their 5’-end, cleaved RNA after the S. meliloti toxins overexpression in E. coli. The VapC7 and VapC10 toxine, cleave respectively tRNAfMet et two tARNSer in E. coli, therefore allowing, a global o partial inhibition of translation. Homologous tRNA have been identified in S. meliloti by a bioinformatic analysis. As a result, the gene specifying the initiator tRNAfMet of translation, until now not formally identified in S. meliloti, would be present in three copies in the three chromosomic rrn loci. In conclusion, the VapC7 and VapC10 toxins are tRNAses involved in the metabolic reprogrammation of S. meliloti during the symbiosis and taking place in the symbiotic interaction regulation, probably in response to energy and specific nitrogen needs of its host plant

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Basso, Veronica. "Les voies de signalisation des phytohormones dans l’établissement de la symbiose ectomycorhizienne entre racines de Populus et Laccaria bicolor : un nouveau regard sur la modulation de la perception de l’acide jasmonique au cours de la colonisation fongique." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0242.

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Abstract:

Les ectomycorhizes (ECM) sont des interactions mutualistes essentielles dans les écosystèmes forestiers, car elles promeuvent la croissance des arbres et participent aux cycles des éléments nutritifs. Cependant, les signaux et les mécanismes moléculaires qui sous-tendent leur développement sont encore mal connus. En utilisant le modèle d’étude entre peuplier et le champignon Laccaria bicolor, il a été montré que la protéine fongique MiSSP7 (Mycorrhiza-induced Small Secreted Protein 7 kDa) est sécrétée, pénètre les noyaux des cellules racinaires corticales de son arbre hôte où elle stabilise PtJAZ6, le répresseur de la voie de signalisation de l’acide jasmonique (AJ). Cette stabilisation inhibe les réponses médiées par l’AJ et permettent l’établissement de la symbiose. La signalisation de l’AJ est impliquée dans la défense et le développement des plantes, mais on ignore actuellement quelles sont les réponses dépendantes de l’AJ qui doivent être supprimées pour autoriser le développement de la symbiose ECM. C'est pourquoi, dans cette thèse, nous tentons de répondre aux questions suivantes : (i) Comment la protéine effectrice MiSSP7 influence-t-elle la structure du complexe de perception de l’AJ dans les racines de peuplier ? (ii) Des branches distinctes de la signalisation de l’AJ jouent-elles des rôles spécifiques lors de l'établissement de l'ECM ? (iii) L'interaction entre la voie de signalisation de l’AJ et d'autres voies de signalisation hormonale influence-t-elle le développement symbiotique ? Nous avons identifié le complexe protéique associé à PtJAZ6 dans les racines de peuplier et avons montré que MiSSP7 module la force des interactions entre PtJAZ6 et ses facteurs de transcription associés (FT). La modification de l'expression des gènes codant pour ces FT dans les racines de peuplier, par transformation génétique, influence la maturation des ECM, indiquant que les FT associés à PtJAZ6 régulent cette interaction mutualiste. De plus, en couplant une analyse hormonomique à une analyse physiologique et transcriptomique de racines de peuplier et de mycélium de L. bicolor traités aux hormones, nous avons démontré que des modifications de la biosynthèse et de la perception des phytohormones ont lieu au cours du développement de l’ECM. Pris ensemble, nos résultats suggèrent un double rôle de la signalisation de l’AJ dans le développement de l'ECM avec une branche fonctionnant pour réguler la pénétration apoplastique des hyphes fongiques et une autre étant responsable de l’exclusion du champignon dans des conditions de stress. Nous proposons que la régulation fine de la signalisation des phytohormones, et en particulier de l’AJ, est cruciale pour l'intégration des signaux fongiques et végétaux, afin de reprogrammer à la fois la physiologie des cellules racinaire et des hyphes pour le développement de l’ECM
Promoting nutrient cycling and tree fitness, ectomycorrhizae (ECM) are mutualistic interactions pivotal in forest ecosystems. However not much is known about the signals and molecular mechanisms underpinning their establishment. Using Populus and Laccaria bicolor as a model system, it was shown that the fungal Mycorrhiza-Induced Small Secreted Protein of 7 kDa (MiSSP7) is secreted upon ECM establishment, penetrates the nuclei of cortical root cells of its host and stabilizes the repressor of jasmonic acid (JA) signaling PtJAZ6, dampening plant responses to JA and promoting mutualism. JA signaling is implied in plant defense and development, but it is currently unknown which part of JA-dependent responses in host roots need to be suppressed for ECM formation. Therefore, the thesis aims to answer the following questions: (i) how does the effector protein MiSSP7 impact the structure of the JA perception complex in poplar roots? (ii) do distinct branches of JA signaling play specific roles during ECM establishment? (iii) does the interplay between JA signaling and other hormone signaling pathways influence symbiotic development? Through protein-protein interaction studies, we deciphered the composition of the PtJAZ6-associated protein complex in poplar roots and showed that MiSSP7 modulates the strength of interactions between PtJAZ6 and its associated transcription factors (TFs). Altered expression of the genes coding for such TFs in poplar roots, through genetic engineering, influences ECM maturation, indicating that PtJAZ6-binding TFs regulate the extent of this mutualistic interaction. In addition, by means of hormonomics coupled with physiologic and transcriptomic analysis of hormone-treated poplar roots and L. bicolor mycelium, we demonstrate that a complex rearrangement of phytohormone biosynthesis and perception takes place in host roots during symbiotic development. In particular, we found that fungus-colonized roots are less sensitive to JA. Altogether, our results suggest a dual role of JA signaling in developing ECM, with one branch functioning to regulate fungal apoplastic penetration to an optimal extent, and another being responsible of fungal exclusion under stress conditions. We propose that finely tuned phytohormone signaling, and in particular JA signaling, is crucial for the integration of fungal and plant-derived signals, in order to reprogram root and mycelial physiology for a successful mutualistic interaction

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Huguet, Valérie. "Diversité génétique et spécificité d'association des deux partenaires dans la symbiose actinorhizienne Myricaceae-Frankia(Actinomycetale)." Lyon 1, 2003. http://www.theses.fr/2003LYO10063.

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Abstract:

Ce travail porte sur la spécificité d'association entre le genre actinorhizien le plus primitif, Myrica, et l'actinomycète fixateur d'azote Frankia. La diversité génétique et la phylogénie des souches de Frankia nodulant naturellement 5 espèces de Myrica à distribution très large ou restreinte (espèces insulaires, endémiques) a été étudiée par PCR-RFLP et séquençage du gène rrs et de l'IGS 16S-23S. La phylogénie des plantes-hôtes (12 espèces représentatives de la distribution mondiale du genre) a été étudiée par séquençage du gène chloroplastique rbcL et de l'ITS 18S-26S nucléaire. Les résultats montrent que M. Gale est une espèce à spécificité étroite, associée à des souches phylogénétiquement proches des souches d'Alnus. Les autres espèces testées, associées à des souches de Frankia phylogénétiquement distantes et à spectre d'hôte varié, présentent une spécificité large. L'hypothèse d'une coévolution des 2 partenaires est discutée sur la base de l'ensemble des résultats.

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Dissertations / Theses on the topic 'Symbiose'

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