Voies de signalisation régulant l'architecture du système racinaire des légumineuses en réponse à des bactéries bénéfiques

Équipe SiLAB / Florian Frugier

Le projet scientifique de l’équipe SiLAB porte sur les interactions entre le système racinaire des plantes et des bactéries bénéfiques du sol. Cela inclut à la fois des bactéries fixatrices d'azote, appelées collectivement rhizobiums, qui interagissent avec les plantes légumineuses pour former un nouvel organe symbiotique, la nodosité racinaire ; et des bactéries favorisant la croissance des plantes, en particulier celles qui sont endophytes des nodules des légumineuses.

Nos recherches visent à comprendre comment la plante hôte régule ces interactions bénéfiques, en particulier en réponse à la disponibilité en azote minéral. Cela implique : 1) des voies de signalisation locales agissant dans les racines pour permettre la reconnaissance de ces bactéries comme bénéfiques, et modulant leur entrée en fonction de la disponibilité en azote minéral ; et 2) des voies systémiques agissant à longue distance entre les racines et les parties aériennes pour intégrer les besoins nutritionnels des plantes.

Les voies de régulation analysées impliquent des hormones peptidiques et non-peptidiques, et notamment les familles de peptides de signalisation CLE et CEP ainsi que les hormones cytokinines, gibbérellines, et éthylène. Nous nous intéressons aussi à l'intégration des régulations chromatiniennes et transcriptionnelles associées aux signaux nutritionnels et hormonaux liés à ces interactions bénéfiques entre plantes et micro-organismes.

Plus largement, dans le contexte du changement climatique, nous cherchons à comprendre comment d'autres nutriments minéraux, tels que le carbone ou le phosphate, s'intègrent à ces voies de régulations systémiques liées à l'azote et aux bactéries bénéfiques. Nous étudions également comment ces interactions entre les bactéries bénéfiques et les plantes modulent l’architecture de leur système racinaire (croissance et ramification des racines) et la différentiation des différents types cellulaires racinaires (e.g. les réponses spécifiques des différents types cellulaires racinaires), ainsi que les réponses aux stress environnementaux et notamment les réponses systémiques de défense des plantes.

Pour atteindre ces objectifs, les principaux axes de recherche de l’équipe SiLAB visent à :

• Identifier comment la voie locale des cytokinines interagit avec la biosynthèse et la signalisation de l'éthylène pour réguler la nodulation et l'architecture du système racinaire (coordination : Mathias Brault).

• Déterminer l'impact spécifique au niveau racinaire d'un répertoire élargi de familles de peptides de signalisation en relation avec les interactions bénéfiques entre plantes et bactéries (coordination : Florian Frugier).

• Intégrer les régulations chromatiniennes et transcriptionnelles impliquées dans la réponse à différents nutriments et micro-organismes bénéfiques (coordination : Camille Fonouni-Farde).

• Analyser comment les rhizobiums ou les bactéries bénéfiques peuvent améliorer la résilience au stress des plantes légumineuses symbiotiques, notamment via l’activation de réponses systémiques de défense (coordination : Anouck Diet).

Intégrer, dans le contexte du changement climatique, l'impact de différents nutriments, tels que la disponibilité en CO₂ et en phosphate, sur la nodulation symbiotique, notamment par le biais de la voie de signalisation CEP/CRA2 liée à l'azote (coordination : Florian Frugier).