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28&29 septembre 2016 - Carcassonne • Christophe Roux, Pr Université Toulouse II

28&29 septembre 2016 - Carcassonne • Christophe Roux, Pr Université Toulouse III Les symbiotes des légumineuses 28&29 septembre 2016 - Carcassonne • Christophe Roux, Pr Université Toulouse III • Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (UTIII-CNRS) Les symbiotes des légumineuses 28&29 septembre 2016 - Carcassonne • Christophe Roux, Pr Université Toulouse III • Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (UTIII-CNRS) • Equipe Symbiose Mycorhizienne (Pr G. Bécard) Les symbiotes des légumineuses Les symbiotes des légumineuses 28&29 septembre 2016 - Carcassonne • Christophe Roux, Pr Université Toulouse III • Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (UTIII-CNRS) • Equipe Symbiose Mycorhizienne (Pr G. Bécard) • Microbiologie / Génomique des champignons mycorhiziens Le microbiote des plantes 28&29 septembre 2016 - Carcassonne Le microbiote des plantes 28&29 septembre 2016 - Carcassonne • « ensemble des micro organismes (bactéries, levures, champignons, virus) vivant dans un environnement spécifique (appelé microbiome) chez un hôte (animal ou végétal) » 28&29 septembre 2016 - Carcassonne • Les sols = des milieux complexes Le microbiote des plantes https://www.youtube.com/ watch?v=AmVr5rM_QeQ 28&29 septembre 2016 - Carcassonne Le microbiote des plantes • Les sols = des milieux complexes La « troisième frontière biotique » 28&29 septembre 2016 - Carcassonne Le microbiote des plantes • Les sols = des milieux complexes La « troisième frontière biotique » Bardgett RD, van der Putten WH. 2014. Belowground biodiversity and ecosystem functioning. Nature 515: 505–511. Le microbiote des légumineuses • Les sols = des milieux complexes Champignons mycorhiziens (a), champignons parasites et décomposeurs (b), bactéries (c), nématodes (d), tardigrade (e), collembole (f), acariens (g), vers enchytraeidae (h), mille-pattes (i-j), vers de terre (k), fourmis (l), cloportes (m), vers plats (n) animaux (o) .4-20 milliards de bactéries .200 m d’hyphes mycéliens (dont 100 m de champignons mycorhiziens) .4000 protistes (diatomées, amibes…) • Les sols = des milieux complexes La « troisième frontière biotique » 1 cm3 de sol de surface comporte en moyenne : Le microbiote des plantes .0,2 à 9 millions de nématodes .10-50 000 collemboles .300 vers de terres … Le microbiote des plantes • Les sols = des milieux complexes La « troisième frontière biotique » 1 m2 de surface comporte en moyenne : microorganismes organismes eau Le microbiote des plantes • Les sols = des milieux complexes • Complexité des interactions Physique et chimie du sol plantes microorganismes organismes eau Le microbiote des plantes • Les sols = des milieux complexes • Complexité des interactions Physique et chimie du sol plantes Le microbiote des Légumineuses Quelles légumineuses étudions nous ? Mbengue, M. (2010). Doctoral dissertation, Université de Toulouse, Université Toulouse III .génétique : diploïde et autogame .taille réduite .transformables par agrobactéries .taille du génome (450-500 Mb) .multiples interactions avec des micro-organismes Le microbiote des Légumineuses • Des pathogènes Aphanomyces euteiches Gaulin, E. et al. (2007).Molecular Plant Pathology, 539-548. Verticillium albo-atrum Ben, C.et al. (2013). Journal of experimental botany, 317-332. F8300 5.5 A17 McNear Jr., D. H. (2013) The Rhizosphere - Roots, Soil and Everything In Between. Nature Education Knowledge 4(3):1 Le microbiote des Légumineuses • Des symbiontes Sinorhizobium meliloti Rhizophagus irregularis Bacillus subtilis Le microbiote des Légumineuses • Les légumineuses : des modèles pour étudier les mécanismes de perception de l’environnement biotique : -redondance des systèmes de signalisation symbiotique ? -différenciation entre perception des symbiotes et des agents pathogènes ? Le microbiote des Légumineuses • Les légumineuses : des modèles pour étudier les mécanismes de perception de l’environnement biotique : Common Symbiotic Pathway Champignons mycorhiziens à arbuscules Bactéries nodulantes Sinorhizobium meliloti Champignons Sędzielewska‐Toro, K., & Delaux, P. M. (2016). Mycorrhizal symbioses: today and tomorrow. New Phytologist, 209(3), 917-920. • La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula Ascomycètes Basidiomycètes Schussler et al. (2001) Mycol. ResOUTGROUP Glomeromycètes Rhizophagus irregularis Gigaspora rosea Facteurs Myc (dont Myc-LCO) Facteurs diffusibles de la plante (dont Strigolactones) Stock d’énergie limité Akiyama et al. (2005) Besserer et al. (2006) Kosuta et al. (2003) Photosynthétats (Carbone) Minéraux (P, Cu, N,…) H2O Miozzi et al. (2011) Veresoglou et Rillig (2012) Mycorhizée Non mycorhizée Split plate culture St Arnaud et al. (1996) Mycol. 100:328 Carrot hairy root system Bécard, G. and Fortin, J. A. (1988) New Phytol 108: 211 Racines mycorhizées Mycélium extraracinaire Extra radical mycelium Extra radical mycelium • Nos travaux • Étapes précoces de la reconnaissance plante- champignon La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula • Nos travaux • Étapes précoces de la reconnaissance plante- champignon • Fonctionnement de la symbiose La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula • Nos travaux • Étapes précoces de la reconnaissance plante- champignon • Fonctionnement de la symbiose • Diversité des communautés fongiques et bactéries associées La symbiose mycorhizienne et la légumineuse Medicago truncatula 28&29 septembre 2016 - Carcassonne Petit conte Le médecin, le clinicien et le chercheur Le médecin, le clinicien et le chercheur • De la flore intestinale au microbiote intestinal Le médecin, le clinicien et le chercheur • De la flore intestinale au microbiote intestinal • Evolution du nombre de publications sur le microbiote intestinal humain 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 Nombre de publications dont le titre contient les mots « microbiota gut human » Le médecin, le clinicien et le chercheur • De la flore intestinale au microbiote intestinal • Evolution du nombre de publications sur le microbiote intestinal humain 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 454 pyrosequencing Illumina Nombre de publications dont le titre contient les mots « microbiota gut human » Le médecin, le clinicien et le chercheur Le médecin, le clinicien et le chercheur Le médecin, le clinicien et le chercheur Le médecin, le clinicien et le chercheur… Le médecin, le clinicien et le chercheur Le médecin, le clinicien et le chercheur Le médecin, le clinicien et le chercheur Est ce si nouveau ? Le médecin, le clinicien et le chercheur • Ces connaissances ont été précédées de pratiques empiriques : • Médecine chinoise • Médecine vétérinaire : transfaunation des ruminants (Strelkov 1933) • Essais cliniques Raibaud P, et al. (1980). Implantation of bacteria from the digestive tract of man and various animals into gnotobiotic mice. Am J Clin Nutr 33: 2440–2447. • Charbon actif, Probiotiques Le médecin, le clinicien et le chercheur L’agriculteur, l’agronome et le chercheur Le médecin, le clinicien et le chercheur L’agriculteur, l’agronome et le chercheur Raaijmakers, J. M., & Mazzola, M. (2016) Soil immune responses Science, 352(6292), 1392-1393. 3. A. W. Henry, Can. J. Res. 4, 69 (1931). « Quand Henry a pour la première fois rapporté l’effet de la transplantation de sol suppresseur de maladies voilà 85 ans, il a montré que l’effet suppressif à l’helminthosporiose des chaumes de blé était probablement lié à l’action combinée de bactéries et champignon du sol. » Henry, A. W. (1931). The natural microflora of the soil in relation to the foot-rot problem of wheat. Canadian Journal of Research, 4(1), 69-77. L’agriculteur l’agronome le chercheur Merci de votre attention Les symbiotes des légumineuses • Exemples d’associations entre Rhizobia et légumineuses uploads/Science et Technologie/ christophe-roux.pdf