Functional study of CLE and CEP peptides in the regulation of arbuscular mycorrhizal symbiosis in Medicago truncatula

Les hormones peptidiques coordonnent de nombreux processus développementaux et physiologiques en réponse aux signaux endogènes et exogènes perçu par la plante. En parallèle, les plantes établissent fréquemment une symbiose avec des champignons du sol, dont la mise en place et le maintien sont strictement régulés par la disponibilité en nutriments. Plusieurs familles d'hormones peptidiques participent à la régulation systémique et locale des interactions plantes-microbes ; toutefois, de nombreuses questions demeurent sans réponse concernant les mécanismes de régulation de la mycorhization par ces hormones peptidiques. Au cours de cette thèse, nous avons exploré le rôle de la voie CEP/CRA2, déjà bien caractérisée ainsi que de peptides CLE pour l’instant non caractérisés dans la régulation de la symbiose mycorhizienne à arbuscules (SMA). Chez les légumineuses, les peptides CEP, dont la perception est assurée par la protéine kinase COMPACT ROOT ARCHITECTURE 2 (CRA2), favorisent la symbiose fixatrice d'azote en fonction de la disponibilité en azote. Bien que l'expression des peptides CEP soit régulée par la disponibilité en phosphate, le rôle de la voie CEP/CRA2 dans la régulation de la SMA restait largement inexploré. Nous avons démontré que la voie CEP/CRA2 favorise l'établissement de la SMA en contrôlant l'expression des gènes d'homéostasie du phosphate ainsi que l'accumulation de strigolactones. Les peptides CLE sont des régulateurs du développement végétal ainsi que des symbioses racinaires. Récemment, un gène codant pour un peptide CLE a été identifié dans le génome des champignons mycorhiziens à arbuscules. L'expression de RiCLE1 chez Rhizophagus irregularis est induite pendant la mycorhization, et l'application exogène du peptide synthétique sur des plantules de M. truncatula favorise la colonisation fongique. Un alignement de séquences entre RiCLE1 et les peptides CLE de M. truncatula a révélé de fortes similitudes entre RiCLE1 et des peptides impliqués dans la régulation des activités méristématiques. Parmi ceux-ci, MtCLE16 est induit pendant la SMA. Dans cette étude, nous avons cherché à clarifier davantage le rôle de RiCLE1 et à explorer la fonction de MtCLE16 durant la mycorhization. La fonction biologique de MtCLE16 a été étudié in vitro et à l'aide d'une approche de silencing par ARN interférent (RNAi). MtCLE16 favorise la formation de racines latérales et inhibe la croissance de la racine primaire, tandis que les lignées RNAi MtCLE16 présentent une mycorhization partiellement inhibée. Des stratégies de gène rapporteur (GUS et 3x-mVenus) ont révélé l'activation du promoteur de MtCLE16 aux stade précoces de la colonisation, activation maintenue aux stades ultérieurs de la mycorhization dans le cortex des tissus colonisés. Aux stades tardifs, pMtCLE16 est spécifiquement réprimé dans les cellules arbusculaires mais reste fortement exprimé dans les cellules environnantes des régions colonisées. De plus, une approche de Yeast-One-Hybrid a permis d'identifier un facteur de transcription de la famille des AP2/ERF potentiellement responsable de la répression spécifique de MtCLE16 dans les cellules arbusculaires. Enfin, un RNAseq a mis en évidence les similitudes dans la réponse transcriptomique induite par RiCLE1 et par MtCLE16, et a permis d'établir une liste de facteurs de transcription et de récepteurs de type LRR-RLK candidats pouvant être impliqués dans la voie de signalisation de RiCLE1 et MtCLE16.