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] , [email protected]
Responsable des stages d’Initiation à la Recherche de M1 et de M2 :
Tatiana Vallaeys : [email protected] Tél : 04 67 14 40 11
Administration :
Patricia Quéméner : [email protected]
Sujet de stage préciser le niveau souhaité M1 et/ou M2 (le cas échéant indiquez vos
préférences:
Rôle des hopanoïdes sur la physiologie et la capacité symbiotique des Bradyrhizobium
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 04 67 59 37 83, Email: [email protected]
Djamel Gully. Tel: 04 67 59 38 62, 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), Jean-François
Arrighi (CR2-IRD), Clémence Chaintreuil (IR IRD, à 50%), Joël Fardoux (AI IRD),
Delphine Patrel (TCN IRD).
Dans quel contexte s’insère le sujet de stage (démarrage d’un projet, travail partiel d’un sujet
de thèse …….) :
Ce sujet de stage s’insère dans le cadre d’un nouveau programme ANR blanc
« BugsInACell» qui débutera en octobre 2013. Il doit déboucher sur un projet de thèse dont
l’objectif sera la description des mécanismes d’adaptation intracellulaire des rhizobiums lors
de la symbiose.
Techniques utilisées : Techniques de bases en microbiologie et culture des plantes in vitro Biologie moléculaire (clonage , mutagénèse, etc…) - Biochimie (purification des lipides
membranaires, analyse par spectrométrie de masse) - Cytologie (Microscopie diverses : transmission,
électronique et confocale)
Description du stage : donner un résumé (contexte, problématique, matériels et méthodes).
Contexte
Les hopanoïdes correspondent à une famille de molécules de triterpenoïdes pentacycliques
synthétisées par une large variété de bactéries dont certaines souches de rhizobium. Ces molécules
qui présentent des homologies structurales avec les stéroïdes des cellules eucaryotes sont supposées
renforcer la rigidité des membranes et conférer ainsi une meilleure résistance des bactéries à
différents stress environnementaux (acide, thermique, salin, oxydant, etc…).
Récemment, notre équipe au sein du LSTM, en collaboration avec l’université de Naples, a mis en
évidence une structure inédite des LPS des Bradyrhizobium photosynthétiques (ORS278 et BTAi1)
en révélant la présence d’hopanoïde lié de manière covalente au lipide A. L’analyse récente d’un
mutant de la souche BTAi1 affecté dans un gène essentiel de la voie de biosynthèse des hopanoïdes,
le gène shc qui code une squalene hopene cyclase, indique que ces hopanoïdes jouent un rôle majeur
sur la physiologie de ces bactéries et sur leur capacité à se maintenir intracellulairement dans les
cellules du nodule. L’ensemble des Bradyrhizobium dont le génome a été séquencé présente un gène
shc alors que celui-ci n’est qu’exceptionnellement présent chez les autres souches de rhizobium. En
accord, il a pu être identifié chez tous les Bradyrhizobium analysés la présence d’hopanoïdes qui peut
représenter jusqu’à 40% des lipides totaux, mais le rôle biologique de ces hopanoïdes n’a jamais été
étudié à ce jour chez ces bactéries. De manière surprenante, les gènes shc des Bradyrhizobium
photosynthétiques et non-photosynthétiques forment deux groupes phylogénétiques distincts
suggérant des propriétés biochimiques différentes de la squalene hopene cyclase. Ce qui pourrait être
corrélé au fait que ces hopanoïdes sont retrouvés libres ou liés de manière covalente au lipide A.
Nous proposons au cours de ce master d’avancer dans la compréhension du rôle biologique de ces
hopanoides, libres ou liés, chez les Bradyrhizobium.
Programme de travail
Au cours de ce stage, nous construirons des mutants shc- chez d’autres souches de Bradyrhizobium,
photosynthétiques (ORS278 et ORS285) et non photosynthétique (B. japonicum USDA 110), et nous
comparerons leurs propriétés phénotypiques in vitro (vitesse de croissance sur différents milieux et
test de résistances à différents stress) et in planta (tests symbiotiques).
Des complémentations de ces mutants par les deux types de gènes shc seront également réalisées pour
déterminer si ceux-ci sont interchangeables ou pas.
En parallèle, à l’aide de fusions promoteur - gène rapporteur, nous étudierons l’expression de ces
gènes shc in planta et in vitro sous différentes conditions de stress.
Nous étudierons également s’il est possible de renforcer la rigidité de la membrane bactérienne en
surexprimant le gène shc et les gènes impliqués dans la synthèse du squalène.
Résultat attendu :
Les résultats obtenus durant ce master devraient apporter de nouvelles connaissances sur les
interactions plante/bactérie. Ils doivent par ailleurs donner un nouvel éclairage sur le rôle biologique
des hopanoïdes qui apparaissent comme une classe de molécules abondante chez les Bradyrhizobium
mais dont la fonction demeure à ce jour complètement inconnue. Des retombées sur la construction
d’inoculum ayant des capacités supérieures à résister à différents types de stress environnementaux
(stress salin, acide, thermique ou hydrique) sont possibles.
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, et al. . (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.