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La symbiose mycorhizienne à arbuscules Rhizophagus irregularis / Medicago truncatula : données génomiques, transcriptomiques et microtranscriptomiques

By Damien Formey De Saint Louvent

Abstract

Près de 80% des espèces végétales vivent en symbiose au niveau de leurs racines avec des champignons du groupe des Gloméromycètes. Cette symbiose mycorhizienne à arbuscules (MA) assure aux végétaux hôtes un apport minéral et hydrique essentiel à leur vie. Nous nous sommes attachés à définir des outils pour analyser la variabilité des génotypes du champignon MA modèle Rhizophagus irregularis à travers l'étude de son génome mitochondrial. Dans un deuxième volet d'étude, nous avons caractérisé des éléments régulateurs de la symbiose chez la plante hôte modèle Medicago truncatula (Mt). L'étude du génome mitochondrial fongique a permis de caractériser in silico les gènes présents, permettant la description de la chaine respiratoire chez ce champignon. Nous confirmons la présence d'une voie alternative de production d'énergie et mettons en évidence la probable capacité de ce champignon à réaliser une respiration cellulaire en condition anoxique. Par comparaison de génomes mitochondriaux séquencés à partir de différentes souches de cette espèce, des éléments de variabilité intraspécifique ont été identifiés, aboutissant à la définition de marqueurs de typage moléculaires des souches. L'analyse du microtranscriptome de Mt en condition symbiotique a été réalisée dans le cadre du projet Génoscope MIRMED. L'analyse des microtranscriptomes obtenus durant les étapes présymbiotiques et symbiotiques de la mycorhization a permis d'identifier des microARN différentiellement exprimés. Des phénotypes non-mycorhiziens associés à la surexpression de deux d'entre eux ont été obtenus soulignant l'intérêt de ces nombreux éléments régulateurs dans l'établissement de la symbiose.The arbuscular mycorrhizal symbiosis (AM) is an association between the roots of around 80% of plant species and fungi of the Glomeromycota group. This symbiosis ensures mineral and water intakes for the host plants. The main objectives of this thesis are the design of typing markers for the model AM fungus Rhizophagus irregularis (Ri) and the characterization of regulatory elements of the symbiosis in the model host plant Medicago truncatula (Mt). The first objective was addressed by the study of fungal mitochondriome and allowed the in silico identification of genes involved in energy production and respiration in the fungus and propose an organizational model of the respiratory chain of Ri. We confirm the presence of an alternative pathway of energy production and highlight the likely ability of the fungus to perform cellular respiration in anoxic conditions. Sequencing of mitochondrial genomes of different strains of this species allowed us to analyze the intraspecific variability and develop markers for molecular typing of the studied strains.\ud The second part was carried out in the Génoscope project MIRMED with a study of the Mt microtranscriptome subjected to various stresses. Analysis of microtranscriptomes obtained during presymbiotic and symbiotic steps of mycorrhization allowed to identify differentially expressed microRNAs. Non-mycorrhizal phenotypes associated with the overexpression of two of them were obtained emphasizing the importance of many of these regulatory elements in the establishment of symbiosis

Topics: Sciences de la terre
Year: 2012
OAI identifier: oai:thesesups.ups-tlse.fr:1890

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