Thèse de Doctorat de l’Université de Montpellier

Vendredi 24 novembre 2017
à 14h00 – Amphithéâtre 206, Campus La Gaillarde

Impact de la symbiose ectomycorhizienne dans l’adaptation des plantes aux stress nutritif, salin et hydrique : caractérisation et rôle de systèmes de transport du potassium et de l’eau chez le champignon modèle Hebeloma cylindrosporum

Carmen Guerrero-Galán
BPMP, équipe Electrophysiologie de la nutrition minérale et des symbioses racinaires

Ecole Doctorale : GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Spécialité : BIDAP – Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes

Composition du jury :
M Roland MARMEISSE, Directeur de Recherche, CNRS, Université de Lyon 1 Rapporteur
Mme Begoña BENITO, Professeur, Universidad Politécnica de Madrid, Espagne Rapporteur
Mme Claudine FRANCHE, Directrice de Recherche, IRD, Montpellier Examinateur
Mme Claire VENEAULT-FOURREY, Maître de Conférences, Université de Lorraine, Nancy Examinateur
M Pierre BERTHOMIEU, Professeur, SupAGRO, Montpellier Examinateur
Mme Sabine D. ZIMMERMANN, Chargée de Recherche, CNRS, BPMP, Montpellier Directrice de thèse

Résumé :
La symbiose ectomycorhizienne, répandue dans les forêts tempérées et boréales, se base sur des échanges nutritionnels entre la plante hôte et des champignons du sol. Ce mutualisme améliore la nutrition minérale et en eau de plantes ligneuses à travers des mécanismes encore méconnus. Ce manuscrit de thèse présente l’ensemble des systèmes de transport membranaire du champignon ectomycorhizien Hebeloma cylindrosporum identifié à partir du génome séquencé, avec un accent sur les gènes dont l’expression est induite en symbiose avec son hôte naturel, le pin maritime (Pinus pinaster). Ces données aideront à focaliser les futures recherches sur les gènes qui sont induits par la symbiose. Le champignon H. cylindrosporum améliore la nutrition potassique de son hôte en situation de carence. Cette étude est axée sur trois canaux ioniques qui peuvent être impliqués dans le transfert de K+ vers la plante. Ces canaux appartiennent à la famille TOK (Tandem-pore Outward-rectifying K+), spécifique de champignons et ont été caractérisés par plusieurs approches expérimentales. Des analyses in silico ont déterminé que ces trois canaux appartiennent à deux sous-familles et ont été nommés HcTOK1, HcTOK2.1 et HcTOK2.2. Leurs propriétés fonctionnelles ont été caractérisées par expression hétérologue pour une analyse en voltage- clamp à deux électrodes et complémentation de levures. La localisation a été étudiée par hybridation in situ en mycorhizes et par fusions gène-eGFP exprimés chez la levure et chez H. cylindrosporum. Le rôle physiologique des canaux HcTOK a été testé en culture pure et en symbiose avec P. pinaster grâces à des lignées transgéniques surexprimant ces gènes. En plus, les effets de la mycorhization par H. cylindrosporum et la nutrition potassique ont été testés chez P. pinaster cultivé en conditions de stress salin. Dans un premier temps, la tolérance du champignon au stress salin a été vérifiée en culture pure, ainsi que l’élément toxique de ce stress. Ensuite, le champignon a été cultivé en deux conditions de nutrition potassique et quatre de salinité pour connaître son homéostasie du K+ et analyser l’expression de ses systèmes de transport. Finalement, des plantules de P. pinaster ont été cultivées inoculées ou non en deux conditions de K+ et quatre de stress salin. En résumé, l’analyse de trois canaux HcTOK ont permis de démontrer les spécificités pour les sous-familles TOK1 et TOK2 et ont suggéré que HcTOK2.2 est probablement un élément clé pour le transfert du K+ via la plante en mycorhize. H. cylindrosporum semble jouer un rôle dans la tolérance à la salinité du pin maritime en diminuant le transfert du Na+ vers la plante et améliorant la nutrition potassique.