Université Montpellier 2 - Master Sciences pour l`Environnement

Université Montpellier 2 - Master Sciences pour l’Environnement
Mention : Biologie des Plantes, des Microorganismes, Bioingéniéries, Bioprocédés
Spécialité : IMHE (Interactions Microorganismes, Hôtes, Environnements)
Renvoyer la proposition de sujet de stage à
[email protected] , [e-mail]
Responsable des stages d’Initiation à la Recherche de M1 et de M2 :
Tatiana Vallaeys : [email protected] Tél : [phone]
Administration :
Patricia Quéméner : [e-mail]
Sujet de stage préciser le niveau souhaité M1 et/ou M2 (le cas échéant indiquez vos
préférences:
Etude des mécanismes symbiotiques lors de l’interaction Bradyrhizobium/Aeschynomene : Role des
Lipopolysaccharides (LPS) dans le processus d’infection .
Stage de M2R
Responsable (s) de stage : Eric Giraud
Encadrant (si différent du Responsable de stage notamment dans le cas où le Responsable
n’est pas un Enseignant-Chercheur ou un Chercheur) : Djamel Gully
Personnel technique éventuellement impliqué dans la formation du stagiaire :
Joel Fardoux, Clemence Chaintreuil.
Tel et Email du Responsable de stage et de l’encadrant (si différent du Responsable de
stage) :
Eric Giraud. Tel [phone], Email: [email protected]
Djamel Gully. Tel: [phone], E-mail: [email protected]
Laboratoire d’Accueil et nom du Directeur :
Laboratoire des Symbioses Tropicales et Méditerranéennes -LSTM- prof. Michel Lebrun
Equipe d’Accueil : Mécanismes Symbiotiques Nod-Indépendant (MSNI)
Membres: Eric Giraud (chef d'équipe, DR IRD), Fabienne Cartieaux (CR1 IRD), Pierre
Czernic (EC UM2), Nico Nouwen (CR1 IRD)Djamel Gully (IR IRD), Clémence Chaintreuil
(IR IRD, à 50%), Joël Fardoux (AI IRD), Delphine Patrel (TCN IRD). Post-doctorant: Jean-
François Arrighi (CR2-IRD)
Dans quel contexte s’insère le sujet de stage (démarrage d’un projet, travail partiel d’un sujet
de thèse …….) :
Ce programme d’étude s’insère dans le cadre d’un projet ANR blanc « SESAM ». Il doit
déboucher sur un nouveau programme de thèse visant à mieux comprendre les bases
moléculaires de ce nouveau processus symbiotique Nod-indépendant
Aeschynomene/Bradyrhizobium en essayant d’identifier les molécules signal bactériennes

non-Nod qui interviennent dans l’établissement de la symbiose. Plus spécifiquement, nous
investiguerons le rôle de certains MAMPs (EPS, LPS et peptidoglycan) qui apparaissent
aujourd’hui comme les meilleures molécules candidates pour permettre l’infection et le
déclenchement de l’organogenèse nodulaire.
Techniques utilisées : Techniques de bases en microbiologie et culture des plantes in vitro-
Biologie moléculaire (Clonage , mutagénèse, etc…)- Biochimie (purification des LPS,
analyse par spectro de masse)- Cytologie (Microscopie diverses : transmission, elctronique et
confocale)

Description du stage : donner un résumé (contexte, problématique, matériels et méthodes).
Contexte
La symbiose Aeschynomene/Bradyrhizobium constitue un modèle d’étude unique. En effet
contrairement à l’ensemble des autres symbioses rhizobium/légumineuse étudiées à ce jour,
la mise en place de la nodulation n’implique pas la synthèse de facteurs Nod par la bactérie
(Giraud et al. 2007). Les objectifs de l’équipe MSNI qui a pu mettre en évidence cette
nouvelle interaction symbiotique sont à présent de décortiquer les bases moléculaires du
processus Nod-indépendant. Il a été décrit récemment que la structure des LPS des
Bradyrhizobium photosynthétiques (ORS278 et BTAi1) est originale à 2 niveaux : i) la
partie O-antigène est constituée d’un sucre inédit qui n’avait jamais été décrit dans la nature,
dénommé Bradyrhizose (Silipo et al. 2011) et ii) un hopanoïde est lié de manière covalente
au Lipide A, ce qui n’avait jamais été observé jusqu’à ce jour chez une bactérie (Molinaro,
personnal communication). Par ailleurs, contrairement à ce qui est observé pour la plupart
des LPS d’autres bactéries, il a été montré que l’ajout de LPS purifié de la souche BTAi1 sur
différentes plantes (Aeschynome, Lotus et Arabidopsis) n’induit pas de réponse immune. Il
est ainsi proposé que cette nouvelle structure de LPS qui recouvre la surface de la bactérie
éviterait la mise en place des réactions de défense par la plante lors de l’interaction. Elle
pourrait constituer ainsi un facteur déterminant pour l’établissement de la symbiose Nod-
indépendante.
Programme de travail.
Ce stage de M2 aura pour objectif de vérifier cette hypothèse de travail en étudiant le rôle des
LPS des Bradyrhizobium photosynthétiques lors de l’interaction avec Aeschynomene. Pour
cela, 2 types de mutants seront construits : i) un dans le gène shc qui code une Squalene
Hopene Cyclase, une enzyme clé de la voie de biosynthèse des hopanoïdes qui catalyse la
cyclisation du squalene en hopène ii) un dans le gène BRADO5200 qui code une putative O-
antigene ligase qui permet le greffage de la partie polysaccharidique sur le LPS. Nous
étudierons l’impact de ces mutations sur la physiologie de la bactérie cultivée in-vitro (en
particulier sa capacité à résister à différents types de stress environnementaux) mais aussi
sur la symbiose. Pour cela des approches de génétique, biologie moléculaire, biochimie et
cytologie seront développées.
Références :
Bonaldi, K., et al. (2011) Nodulation of Aeschynomene afraspera and A. indica by
photosynthetic Bradyrhizobium Sp. strain ORS285: the nod-dependent versus the nod-
independent symbiotic interaction. Mol Plant Microbe Interact, 24, 1359-1371.
Giraud, E. et al. (2007) Legumes symbioses: absence of Nod genes in photosynthetic
bradyrhizobia. Science 316,1307-1312.
Silipo A, Leone MR, Erbs G, Lanzetta R, Parrilli M, Chang WS, Newman MA, Molinaro A.
(2011). A unique bicyclic monosaccharide from the Bradyrhizobium lipopolysaccharide and
its role in the molecular interaction with plants. Angew Chem Int Ed Engl. 50:12610-2.