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 exogène de GR24 permettait de restaurer le taux normal de mycorhization. Ces résultats ont permis de démontrer l'importance des deux enzymes CCD8 et CCD7 dans la synthèse des strigolactones et leur importance pour l'établissement de la symbiose MA. Les mutants rms1 et rms5 (avec des tiges hyper ramifiées) ont permis ces dernières années de révéler l'existence d'une nouvelle hormone végétale (appelée SMS, pour Shoot Multiplication Signal) de structure chimique inconnue et contrôlant la croissance des bourgeons axillaires. En collaboration avec d'autres équipes il a été montré que l'application de GR24 sur les bourgeons axillaires des mutants rms1 et rms5 permettait de restaurer le phénotype sauvage (inhibition de la croissance des bourgeons). Le mutant rms4, bloqué dans la perception du SMS et non dans sa synthèse, produit des strigolactones et est insensible à l'application de GR24. Ces résultats confirment l'intervention des strigolactones comme signal hormonal dans la voie SMS. Ces résultats ont été confirmés chez Arabidopsis avec les mutants max. Nous avons révélé la nature multi signalétique des strigolactones dans trois processus biologiques distincts : la stimulation de la germination des graines des plantes parasites, la mise en place de la symbiose MA et le contrôle hormonal de la croissance des bourgeons axillaires chez les plantes. Ces résultats ouvrent de nombreuses perspectives de recherche fondamentale et appliquée sur l'origine évolutive des strigolactones, leurs mécanismes d'action, leur rôle écologique, et sur leur potentiel d'exploitation agronomique.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. Together, these results demonstrate the importance of two enzymes, CCD8 and CCD7, in the synthesis of strigolactones and show that these compounds are important for the etablishment of AM symbiosis. Pea rms1 and rms5 mutants (with an increased shoot branching phenotype) have been used to reveale the existence of a new plant hormone called SMS, for Shoot Multiplication Signal. This hormone inhibits lateral bud outgrowth, and its chemical structure has long remained unknown. In collaboration with other research groups, we showed that the application of GR24 on axillary buds of rms1 and rms5 mutants can restore the wild-type phenotype (inhibition of bud outgrowth). The rms4 mutant, blocked in the perception of SMS and not in its synthesis, produces strigolactones and is insensitive to the application of GR24. These results confirm the involvement of strigolactones as hormonal signals in the SMS pathway. Similar experiments carried out on max mutants confirmed our findings in Arabidopsis. Our work shows that strigolactones act as signals in three distinct biological processes: the stimulation of parasitic plant seed germination, the establishment of AM symbiosis and the hormonal control of lateral bud growth in plants. Our results open up many opportunities for basic and applied research into the evolutionary origin of strigolactones, their mechanisms of action, their ecological role and their potential use in agriculture
