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L’action concertée de régulateurs végétaux contrôle la formation de nodosités fixatrices d’azote

L’action concertée de régulateurs végétaux contrôle la formation de nodosités fixatrices d’azote
Les légumineuses ont la capacité d’établir des associations symbiotiques avec des microorganismes du sol qui contribuent largement à leur nutrition minérale. C’est le cas de la symbiose avec des bactéries du sol qui permettent à la plante hôte la fixation biologique de l’azote atmosphérique, et donc de s’affranchir de l’apport externe d’engrais azotés. Cela est possible grâce à la formation de nouveaux organes racinaires (les nodules) au sein desquels les bactéries fixatrices d’azote sont hébergées. La formation de cet organe si important nécessite la mise en place de deux programmes symbiotiques majeurs permettant l’entrée des bactéries dans la racine et le développement nodulaire. Des chercheurs du LIPM se sont intéressés aux mécanismes moléculaires qui sous-tendent la régulation de ces programmes symbiotiques chez la légumineuse modèle Medicago truncatula.
Cordonsdinfection

©F. De Carvalho-Niebel - J. Fournier

Récemment des travaux menés par F. de Carvalho-Niebel ont mis en évidence des régulateurs centraux pour la mise en place de ces programmes symbiotiques. Ce sont des « facteurs de transcription » qui sont à l’origine de la régulation de l’expression de gènes chez la plante hôte au cours de la symbiose rhizobienne. Ces travaux ont bénéficié de collaborations fructueuses avec des chercheurs d’autres laboratoires internationaux (John Innes Center, UK ; Noble Foundation, USA) ou toulousain (IPBS, Toulouse). Dans ce contexte collaboratif et en combinant un certain nombre d’approches complémentaires (biologie moléculaire, structurale, génétique et microscopie), ces chercheurs ont pu démontrer le rôle clé de deux facteurs de transcription paralogues, ERN1 et ERN2, agissant de manière concertée pour permettre l’entrée des bactéries dans les racines des plantes hôtes. Ces facteurs contrôlent la formation des structures intracellulaires appelées « cordons d’infection » qui transportent les bactéries à l’intérieur de la racine des plantes. Ces deux facteurs présentent une redondance fonctionnelle, l’un ayant une fonction  principale et l’autre, un rôle secondaire, permettant ainsi une modulation de la réponse. Une régulation fine de l’expression des gènes de la plante hôte est ainsi assurée dans l’ensemble des tissus racinaires.

Ces travaux (parus dans le journal Plant Physiology en avril 2016), avec ceux sur le facteur de transcription NIN (parus dans Plant Cell en décembre 2015 en collaboration avec l’équipe de G. Oldroyd, JIC, UK) démontrent l’importance de l’action tissu-spécifique de tels facteurs dans la modulation des programmes symbiotiques. La régulation complexe de ces facteurs de transcription est à prendre en considération avant toute tentative pour transposer ces programmes dans des plantes d’intérêt économique.

Voir aussi

Marion R. Cerri, Lisa Frances, Audrey Kelner, Joëlle Fournier, Patrick H. Middleton, Marie-Christine Auriac, Kirankumar S. Mysore, Jiangqi Wen, Monique Erard, David G. Barker,Giles E. Oldroyd and Fernanda de Carvalho-Niebel. The Symbiosis-Related ERN Transcription Factors Act in Concert to Coordinate Rhizobial Host Root Infection. Plant Physiol sous presse

http://www.plantphysiol.org.gate1.inist.fr/content/171/2/1037.long

 

Vernié T, Kim J, Frances L, Ding Y, Sun J, Guan D, Niebel A, Gifford ML, de Carvalho-Niebel F, Oldroyd GE. The NIN Transcription Factor Coordinates Diverse Nodulation Programs in Different Tissues of the Medicago truncatula Root. Plant Cell. 2015 Dec;27(12):3410-24. doi: 10.1105/tpc.15.00461. Epub 2015 Dec 15

http://www.plantcell.org.gate1.inist.fr/content/27/12/3410.long