Mots-Clés
Holobionte
Rhizomicrobiote
Bioagresseur
Dialogue moléculaire
microARN
microPEP
Lutte biologique
Description
Il s’agit d’un projet de thèse ouvert au concours de l’Ecole doctoral EGAAL à Rennes https://amethis.doctorat.org/amethis-client/prd/consulter/offre/1463
Au sein de leur rhizosphère, les plantes sélectionnent un microbiote spécifique parmi les microorganismes du sol, ce dernier constitue le rhizomicrobiote. Il est actuellement admis que ce rhizomicrobiote a un rôle essentiel pour la plante, notamment dans la protection contre les bioagresseurs. Récemment, nous avons mis en évidence une nouvelle voie de communication entre les plantes et leur rhizomicrobiote basée sur des échanges de microARNs. Les microARNs sont de petits ARNs non codants d’une vingtaine de bases considérés comme des régulateurs fondamentaux des processus biologiques. Leur importance dans le fonctionnement cellulaire vient du fait qu’ils sont capables de s’apparier à des ARN messagers (ARNm) cibles et ainsi contrôler leur traduction. Nous avons montré pour la première fois que les plantes contrôlent la diversité et l’activité de leur rhizomicrobiote via la libération de microARNs au sein de leur rhizosphère. Les microARNs sont ainsi échangés entre organismes phylogénétiquement distants, voire appartenant à différents règnes du vivant. Au-delà de l’individu, le champ d’action des microARNs s’étend donc à l’holobionte, i.e. à l’unité biologique que forment un hôte et son microbiote associé.
Le projet de thèse que nous proposons s’appuie sur le modèle Brassica napus et son bioagresseur Plasmodiophora brassicae responsable de la hernie des crucifères entrainant une inhibition du développement de la plante et son flétrissement. Nous avons montré que la composition des communautés microbiennes du sol a un impact sur la réponse de B. napus à l’infection par P. brassicae, et que cette réponse dépend du génotype de la plante mais aucune étude ne s’est jusque-là intéressée aux microARNs du bioagresseur ni aux gènes cibles des microARNs de la plante chez le bioagresseur ou au sein du microbiote associé à cette plante. En parallèle, nous avons également mis en évidence l’implication de micro-peptides (microPEPs) du bioagresseur dans la régulation de la boucle microARNs-gènes cibles, chez la plante hôte, supposant un rôle de ces microPEPs dans l’infection par P. brassicae. Nos travaux ont donné lieu à deux brevets qui suggèrent qu’en contexte agricole, les microARNs et les microPEPs pourraient constituer un outil de bio-ingénierie innovant permettant de réguler des attaques de bioagresseurs et/ou d’optimiser le rhizomicrobiote pour une meilleure santé des plantes.
Nous faisons ainsi l’hypothèse que les microARNs et les microPEPs constituent un support de communication et une voie de régulation encore non étudiés de l’interaction tripartite entre bioagresseur racinaire - plante -rhizomicrobiote. Ce projet de thèse vise à explorer les questions suivantes :
1. Quelle est la diversité des microARNs de plantes et du bioagresseur libérés dans la rhizosphère et intégrés dans le rhizomicrobiote ? Comment cela façonne-t-il le microbiote recruté par la plante au sein de ses racines et de sa rhizosphère ?
2. Quels gènes du rhizomicrobiote, du bioagresseur et de la plante sont ciblés par les microARNs de la plante et/ou du bioagresseur et comment sont-ils ainsi modulés ? Il s’agira notamment d’étudier comment les microARNs exercent un effet régulateur sur les défenses de la plante directement ou indirectement.
3. Le bioagresseur contourne-t-il la boucle de régulation microPEP-microARN-gène cible chez la plante hôte en produisant des microPEP homologues à ceux de B. napus ?
Les résultats obtenus pourraient déboucher sur des solutions innovantes basées sur des processus naturels afin de soutenir la production végétale dans un contexte de changement global et dans le cadre de la transition écologique qui s’opère actuellement. Ce projet de thèse se situe dans le contexte du Programme Prioritaire de Recherche ‘Cultiver protéger autrement’ Deep Impact (Investissement d’Avenir-ANR 2021-2027 - https://www6.inrae.fr/cultiver-proteger-autrement/Les-Projets/DEEP-IMPACT). Il s’agit d’un projet national impliquant un consortium de partenaires multidisciplinaires et visant à analyser les interactions plante-microbiote pour promouvoir la défense des plantes aux bioagresseurs. La finalité globale de Deep Impact est de contribuer à relever le défi d’une agriculture moderne avec une utilisation réduite en pesticides en identifiant des méthodes de protection des plantes plus saines et durables basées sur leur microbiote.
Le projet de thèse s’articulera autour d’expérimentations en conditions contrôlées (année 1) suivies d’analyses bioinformatiques (années 2 et 3) de données déjà disponibles dans le consortium encadrant et acquises par le doctorant lors de sa première année de doctorat. Ce travail combinant expérimentation en laboratoire et analyses informatiques, il s’inscrit dans une approche interdisciplinaire. Nous recherchons un·e candidat·e issu·e d’une formation en bioinformatique ou, à défaut, ayant un fort intérêt pour l’analyse de grands jeux de données de séquençage. Des connaissances de base en génomique sont souhaitées, et une expertise en (micro)biologie de la rhizosphère constituerait un atout.