Gully - Spiral

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PROPOSITION(SUJET(de(MASTER(2016-2017(
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TITRE!:!!Identification!des!gènes!bactériens!impliqués!dans!le!processus!de!différenciation!en!bactéroïde!lors!
de!la!symbiose!Aeschynomene/Bradyrhizobium.!
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Nom,!Prénom!du!Maitre!de!Stage!:!Gully!Djamel! !
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Qualité!:!Ingénieur!de!Recherche!-!IRD!!
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Téléphone!:!04!67!59!37!52!!! ! ! E-mail!:![email protected]r! !
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Nom,!Prénom!du!co-encadrant!éventuel!:!! !Giraud!Eric!
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Qualité!:!!Directeur!de!Recherche-IRD!!
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Téléphone!:!04-67-59-37-83!!! ! ! E-mail!:!eric.gi[email protected]!
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Laboratoire!d’accueil,!Responsable!et!équipe!:!!Laboratoire!des!Symbioses!Tropicales!et!Mediterranéennes.!
Responsable!d’équipe!:!Eric!Giraud!
Adresse!:!!LSTM-!Campus!de!Baillarguet!- TA-!A82/J!
34398!Montpellier!Cedex!5!
France! !
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Nom!du!candidat!éventuellement!proposé!:!SCIALLANO!COLINE!
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S'il!n'est!pas!retenu,!acceptez-vous!un!autre!candidat!?!!!!!!! ! ! Oui!!-!!Non!
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Description(du(sujet(au(verso!!!!!⇒!!

Sujet!(objectif,!démarche!et!technique,!collaboration(s),...)!:!
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Contexte/objectif!:!
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La symbiose Légumineuse-rhizobium se traduit par la formation d’un organe particulier, le nodule,
au sein duquel la bactérie fixe l’azote atmosphérique au bénéfice de la plante. Après internalisation
dans les cellules de l’hôte, la bactérie se différencie en bactéroïde qui correspond à la forme active
présentant une activité nitrogénase.
Dans le cas de la symbiose Aeschynomene /Bradyrhizobium, cette différenciation se fait d’une manière
synchrone entre le 4i et le 5ième jour après inoculation et conduit à un changement drastique de la
morphologie de la bactérie qui diffère suivant l’espèce hôte (Bonaldi et al. 2011). Chez A. indica, la
bactérie qui se présente initialement sous forme de petit bâtonnet se métamorphose en un bactéroïde
parfaitement sphérique, alors que chez A. afraspera, la bactérie s’allonge.
Des études conduites récemment au LSTM montrent que ce processus de différenciation est
gouverné par des petits peptides riches en cystéines spécifiquement synthétisés dans les cellules
infectées du nodule qui sont proches des NCR identifiés chez Medicago (Czernic et al. 2015).
L’objectif de ce stage est d’avancer dans la compréhension des mécanismes qui sous-tendent ce
processus de différentiation et d’identifier les gènes bactériens qui participent au processus de
métamorphose ou qui jouent un rôle important dans le fonctionnement du bactéroïde.
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Démarche!et!technique!:!!
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Pour cela, l’étudiant(e) disposera d’un jeu de données transcriptomiques qui vient juste d’être
obtenu et qui correspond au transcriptome de la bactérie en vie libre, au transcriptome de
bactéroides de nodules matures d’ A. indica et d’A. afraspera et aux transcriptomes de bactéries dans
le nodule avant le processus de différenciation. Une analyse comparative permettra d’identifier les
gènes spécifiquement exprimés dans tel ou tel état.
Une mutagénèse des gènes les plus pertinents (limité à 5-6) sera alors réalisée soit par insertion
plasmidique soit par délétion. Le phénotype symbiotique des mutants obtenus sera alors étudié sur
les deux plantes hôtes. Nous examinerons en particulier l’effet de la mutation sur la croissance des
plantes après inoculation, le nombre de nodules formés et l’activité nitrogénase des plantes. Des
analyses cytologiques des nodules par microscopie confocale seront aussi réalisées pour déterminer
l’impact de la mutation sur la différenciation des bactéroïdes.
Nous examinerons également pour les mutants présentant un phénotype particulier, l’effet de la
mutation sur la physiologie de la bactérie cultivée en vie libre (vitesse de croissance, morphologie
des cellules, capacité à résister à différentes formes de stress…).
Collaborations!:!
Cette étude rentre dans le cadre d’un projet ANR ”BugsInACell” 2014_2017. L’étudiante pourra
donc bénéficier des collaborations déjà existantes avec les différents partenaires de ce projet.
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Bibliographie!:!
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Gully D, et al. 2016. A Peptidoglycan-Remodeling Enzyme Is Critical for Bacteroid Differentiation in
Bradyrhizobium spp. During Legume Symbiosis. Mol Plant Microbe Interact. 29:447-57.
Czernic P et al. 2015. Convergent Evolution of Endosymbiont Differentiation in Dalbergioid and
Inverted Repeat-Lacking Clade Legumes Mediated by Nodule-Specific Cysteine-Rich Peptides. Plant
Physiol. 169:1254-65.
Bonaldi K et al. 20111. 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. 24:1359-71.
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