PROPOSITION SUJET de MASTER 2016-2017

PROPOSITION SUJET de MASTER 2016-2017
TITRE : Rôle de protéines (chemocyanine et LTP) de l'aulne dans la symbiose avec Frankia.
Nom, Prénom du Maitre de Stage : BOUBAKRI, Hasna
Qualité : MCf
Téléphone : 04.72.44.82.00 E-mail : [e-mail]
Nom, Prénom du co-encadrant éventuel : PUJIC, Petar
Qualité : IR CNRS
Téléphone : 04.72.43.29.86 E-mail : [e-mail]
Laboratoire d’accueil, Responsable et équipe : UMR5557 Ecologie microbienne, Y Moenne-Loccoz, Equipe 1
Symbiose actinorhizienne
Adresse : Bat Mendel, 4è étage, 16 rue Dubois, Université Lyon1
Nom du candidat éventuellement proposé :
S'il n'est pas retenu, acceptez-vous un autre candidat ? Oui
Description du sujet au verso 

Sujet (objectif, démarche et technique, collaboration(s),...) :
Frankia (Gram+, GC>70%) est une actinobactérie en symbiose avec des plantes dicotylédones en particulier
l’aulne (Alnus spp.). Cette bactérie est capable de fixer l’azote atmosphérique et de le transformer en
nutriments assimilables pour la plante. Nous cherchons à identifier les déterminants de l'aulne qui
permettent la mise en place de la symbiose avec Frankia. Nous avons ainsi initié une approche de
transcriptomique (Hocher, 2011) qui a permis d'identifier de nombreux gènes surexprimés suite à la
pénétration de la racine par la bactérie et la présence de toute la cascade de signalisation commune
responsable de la mise en place de la symbiose avec Rhizobium chez les Légumineuses.
Un des travaux découlant de cette approche est un travail sur les défensines qui a montré que ces
protéines s'attachaient aux vésicules fixatrices d'azote et modifiaient leur porosité, résultant en une perte
de métabolites riches en azote (Carro, 2015).
Ce projet se focalise sur deux autres gènes qui sont surexprimés très rapidement après la mise en contact
avec la bactérie. Il s’agit d’une chemocyanine et d’une "lipid transfer protein". L’homologue de la
chemocyanine est classé en tant que protéine de la classe des cupredoxines dont une des fonctions
décrites est le guidage dans la fleur de lys femelle du grain de pollen du stigmate vers l'ovule. Chez le lys,
cette protéine fonctionne en synergie avec la "lipid transfer protein" ou LTP. Nous posons l'hypothèse que
ces protéines serviraient dans la symbiose Aulne-Frankia à guider la bactérie dans le sol vers la racine de la
plante et dans la plante du poil racinaire, où se fait la pénétration, vers le cortex d'où émergera la racine
secondaire modifiée qui deviendra le nodule que la bactérie colonisera.
Le programme de travail sera le suivant:
1-Nous allons faire synthétiser chimiquement ces protéines. Ces protéines seront déposées sur boîtes
gélosées en contact avec différentes souches de Frankia compatibles ou non avec l'aulne pour mesurer leur
pouvoir chimioattractant sur la croissance de la bactérie. Ce test sera aussi réalisé sur des microorganismes
saprophytes (Streptomyces) du sol ou pathogènes (Phytophthora alni) de l'aulne pour identifier leur
spécificité d’action.
2-Un anticorps contre ces protéines est en cours de synthèse et sera utilisé pour immunolocaliser ces
protéines dans des racines inoculées (48hpi) et de jeunes nodules (21 jpi) pour ainsi voir si elles sont plus
abondantes dans certains tissus. Ce travail sera fait en collaboration avec l'unité BF2I de Lyon (Aziz HEDDI,
Severine BALMAND).
3-L’étudiant aura à inoculer Frankia en présence ou non de l'anticorps (qui devrait piéger la chemocyanine
et ou la LTP) pour voir si le taux de nodulation de la plante en est modifié.
4-L’étudiant aura à traiter les données protéomiques générées lors du contact de Frankia avec ces deux
protéines et ceci en se basant sur le génome de la souche (Normand et al, 2007) pour ainsi identifier les
gènes modulés lors de ce chimiotropisme. Cette étude globale des protéines par Maldi-TOF sera effectuée
en collaboration avec le CEA de Bagnol-sur-Cèze (Jean ARMENGAUD). L’étudiant aura ensuite à valider les
résultats par qRT-PCR sur une chronoséquence de cellules et tissus infectées par la bactérie.
Ce travail devrait permettre de mettre en évidence l'existence d'un chimiotropisme chez des bactéries non-
flagellées, ce qui constituerait une première.
Collaborations
1- BF2I de Lyon (Aziz HEDDI, Severine BALMAND) pour l'immunolocalisation.
2- CEA de Bagnol-sur-Cèze (Jean ARMENGAUD) pour la protéogénomique.
Références (membres de l'équipe soulignés):
Carro L, Pujic P, Alloisio N, Fournier P, Boubakri H, Hay AE, Poly F, François P, Hocher V, Mergaert P, Balmand S,
Rey M, Heddi A & Normand P. 2015. Alnus peptides modify membrane porosity and induce the release of N-rich
metabolites from nitrogen fixing Frankia . ISME J. 2014.257 doi:10.1038/ismej.2014.257
Hocher V, Alloisio N, Auguy F, Fournier P, Doumas P, Pujic P, Gherbi H, Queiroux C, Da Silva C, Wincker P, Normand P
& Bogusz D. 2011. Transcriptomics of actinorhizal symbioses reveals homologs of the whole common symbiotic signaling
cascade. Plant Physiol 156: 1-12.
Normand P et al. 2007. Genome characteristics of facultatively symbiotic Frankia sp. strains reflect host range and
host plant biogeography. Genome Research 17: 7-15.