Résumé
Les bactéries du sol appartenant au genre Bradyrhizobium ont la capacité de s’associer symbiotiquement avec une large diversité de légumineuses. Cette interaction conduit à la formation d’un nouvel organe racinaire, le nodule, au sein duquel les bactéries sont hébergées et fixent le diazote atmosphérique pour le bénéfice de la plante en échange de substrats carbonés issus de la photosynthèse. Pendant longtemps, il a été supposé que l’interaction symbiotique nécessitait que la plante hôte perçoive un signal synthétisé par la bactérie pour déclencher la nodulation : les facteurs Nod (FNs). Cependant, certaines légumineuses peuvent être nodulées par des souches de Bradyrhizobium à travers d’autres voies, qui n’impliquent pas la perception des FNs. C’est le cas de certaines espèces du genre Aeschynomene qui sont nodulées par des souches de Bradyrhizobium photosynthétiques dépourvues des gènes canoniques nodABC nécessaires à la synthèse des FNs. Plus récemment, un second processus indépendant des FNs a été identifié entre des souches de Bradyrhizobium non-photosynthétiques et des légumineuses tropicales, qui diffère du premier en raison du recrutement d’un système de sécrétion de type III (T3SS). Il a été montré que durant l’interaction entre B. vignae ORS3257 et A. indica, un nouvel effecteur de type III (T3E) nucléaire nommé ErnA est l’acteur principal déclenchant l’organogénèse nodulaire. Il fait partie d’une nouvelle famille de T3Es, appelée ET-Nod pour “Effector Triggering Nodulation”. L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’avancer dans la compréhension de ces processus symbiotiques indépendants des FNs. Pour cela, les propriétés symbiotiques sur A. indica d’une large diversité de Bradyrhizobium séquencés ont été analysées. Il a ainsi été montré que la symbiose T3SS-dépendante est répandue chez les Bradyrhizobium non-photosynthétiques. Par ailleurs, une analyse génomique comparative couplée à des approches de mutagénèse a permis d’identifier divers ET-Nods distincts d’ErnA, dont Sup3 codant pour une SUMO-protéase. En parallèle de ces travaux, nous avons montré que l’espèce modèle A. evenia lignée 21 est parfaitement adaptée pour conduire des études fonctionnelles sur cette symbiose T3SS-dépendante. De plus, les tests symbiotiques réalisés sur des mutants EMS d’A. evenia lignée 76 affectés dans les gènes requis pour la symbiose Nod-indépendante, T3SS-indépendante nous permettent d’avoir un premier aperçu de la voie de signalisation empruntée par le processus T3SS-dépendant, où les gènes symbiotiques requis varient selon les souches considérées et leur contenu en ET-Nods. Enfin, un dernier chapitre de cette thèse a consisté à analyser plus particulièrement le phylogroupe des Bradyrhizobium photosynthétiques dont plus de 200 nouvelles souches isolées de la rhizosphère du riz ont récemment été séquencées. Il est apparu que le caractère photosynthétique n’est finalement pas un trait universel de ce phylogroupe mais que l’ensemble de ces nouvelles bactéries testées sont capables de noduler A. indica. Ce dernier résultat suggère que les déterminants gouvernant la symbiose Nod-indépendante, T3SS-indépendante font partie du core-génome de ces bactéries et sont essentiels à leur survie.L’ensemble des travaux de cette thèse apporte ainsi une nouvelle vision du rôle du T3SS dans la symbiose fixatrice d’azote où divers ET-Nods sont capables de court-circuiter les premières étapes de la signalisation symbiotique médiées par les FNs. L’émergence d’un nouveau modèle plante pour l’étude de cette symbiose atypique ouvre par ailleurs la voie à de nombreuses approches fonctionnelles qui permettront de déchiffrer les bases moléculaires par lesquelles les ET-Nods activent l’organogénèse nodulaire. Enfin, de nouvelles perspectives émergent également pour progresser dans la compréhension des mécanismes symbiotiques Nod-indépendant, T3SS-indépendant.