Glycobiology and Plant Extracellular Matrix

GlycoMEV UR 4358 – University of Rouen Normandy

Pour l'obtention du diplôme de doctorat

Spécialité ASPECTS MOLECULAIRES ET CELLULAIRES DE LA BIOLOGIE

Thèse préparée au sein de l'Université de Rouen Normandie

Immunité Végétale : rôle du piège extracellulaire de racine de deux Fabacées
dans les interactions entre l'apex racinaire et les microorganismes.

Présentée et soutenue par Alexia GAUDRY le 23/05/2024 à 10h - Amphithéatre CURIB de l'Université de Rouen Normandie

Directeur de thèse : M. Azeddine DRIOUICH

Co-directrice de thèse : Mme Barbara PAWLAK

JURY :

Mme Sabine CARPIN, Maître de conférences HDR, Université d'Orléans : Rapportrice

M. Jean-Louis HILBERT, Professeur des Universités, Université de Lille 1 : Rapporteur

Mme Agnès ATTARD, Chargée de recherche INRAE, Institut Agrobiotech Sophia Antipolis : Examinatrice

Mme Maïté VICRÉ, Professeure des Universités, Université de Rouen Normandie : Examinatrice

M. Azeddine DRIOUICH, Professeur des Universités, Université de Rouen Normandie : Directeur de thèse

Mme Barbara PAWLAK, Maître de conférences HDR, Université de Rouen Normandie : Co-directrice de thèse

Mme Catherine SANTAELLA, Chargée de recherche CNRS HDR, Université d'Aix Marseille : Membre invitée

M. Philippe THOMEN, Maître de conférences HDR, Université Côte d'Azur : Membre invité

M. Éric NGUEMA-ONA, Chef de projet, Centre international de l'Innovation (CMI), Groupe Roullier, Saint-Malo : Membre invité

Résumé :

Les cellules de la coiffe racinaire et les cellules bordantes et apparentées (AC-DC) libèrent un mucilage principalement composé de glycopolymères, mais également d’ADN extracellulaire. Cette matrice mucilagineuse associée aux AC-DC forme une structure dense, connue sous le nom de piège extracellulaire de racine ou RET, qui entoure l'apex racinaire. Dans cette étude nous avons caractérisé la composition du RET du soja (Glycine max) et du pois (Pisum sativum) par immunomarquages de surface et par chromatographie gazeuse. Les résultats ont montré que les polysaccharides majoritairement présents dans le RET sont les pectines, en majorité des RG-I très ramifiés, et les xyloglucanes. Les zones de l’apex racinaire et d’élongation, et le RET ont une composition différente, ce qui suggère une spécificité des tissus, capable d’assurer des fonctions particulières, notamment dans les interactions entre la racine et les microorganismes. Par la suite, nous avons étudié l’effet du RET du soja et du pois sur le comportement de deux bactéries, Pseudomonas fluorescens et Bacillus subtilis, ainsi que sur les zoospores d’un oomycète, Phytophthora parasitica. Pour ce faire, des tests de confrontation ont été menés, puis chaque microorganisme a été suivi à l'aide d'un logiciel d’imagerie et son déplacement a été caractérisé. Ainsi, les observations au microscope ont notamment révélé que les bactéries sont filtrées par le RET, alors que les zoospores ne le sont pas. Toutefois, lorsque les microorganismes pénètrent le réseau mucilagineux, ils présentent une mobilité très fortement affectée, par rapport à ceux restant à l'extérieur du RET. A l’intérieur du réseau, les vitesses de déplacement sont considérablement réduites, d’un facteur trois pour les bactéries et d’un facteur quatre pour les zoospores, avec des trajectoires très fortement altérées. Ces résultats indiquent que le RET du soja et du pois entrave le déplacement des microorganismes et, par conséquent, leur migration vers la racine. Enfin, nous avons tenté de déconstruire le RET via l’utilisation d’enzymes hydrolytiques et suivi les changements par imagerie et par chromatographie d’exclusion stérique. Les résultats ont révélé que le RET était particulièrement résistant aux différents traitements enzymatiques, ce qui est très probablement dû à la composition et l’organisation des polymères dans le RET.

Mots clés :

Piège extracellulaire de racine, Glycine max, Pisum sativum, imagerie cellulaire, GC-FID, interaction racine-microorganismes, Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis, Phytophthora parasitica, pectinases, xyloglucanases