Deciphering the MtSymCRK signaling pathway controlling chronic infection during Medicago-Rhizobium symbiosis

Décryptage de la voie de signalisation de MtSymCRK contrôlant l'infection chronique lors de la symbiose Medicago-Rhizobium En conditions de carence azotée, les légumineuses peuvent établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote du sol (rhizobia) dans un nouvel organe racinaire, la nodosité, où les rhizobia fixent l'azote atmosphérique pour la plante. Une symbiose efficace nécessite des densités spectaculaires de bactéries différenciées fixatrices d'azote dans les cellules symbiotiques des nodosités. Malgré une colonisation bactérienne massive, les cellules symbiotiques ne présentent pas de réactions de défense apparentes, ce qui indique que l'état d'immunité du nodule est finement contrôlé pour permettre l'établissement et le maintien du partenaire symbiotique. Parmi les gènes de légumineuses identifiés impliqués dans ce processus, MtSymbiotic CYSTEINE-RICH RECEPTOR-LIKE KINASE (MtSymCRK) contribue à la répression de l'immunité du nodule. MtSymCRK code un récepteur kinase riche en cystéines, non arginine-aspartate (non-RD), appartenant à la famille des récepteurs riches en cystéines impliqués dans l'immunité des plantes. MtSymCRK est spécifiquement exprimé dans les cellules infectées des nodosités après l'internalisation des rhizobia et supprime les réactions de défense. Cependant, la voie de signalisation par laquelle MtSymCRK module l'immunité dans la nodosité pendant la symbiose n'est pas connue. Le projet de thèse a pour objectif d'étudier comment l'immunité des plantes est contrôlée dans les nodosités symbiotiques en décryptant les partenaires protéiques en aval de MtSymCRK impliqués dans la voie de signalisation lors d'une infection chronique chez Medicago littoralis. Nous avons identifié un partenaire interagissant avec MtSymCRK par une approche originale combinant un crible double hybride à haut débit en levure (Y2H) d'une banque d'ORFs d'Arabidopsis thaliana (A. thaliana) à de la génétique translationnelle vers Medicago truncatula (M. truncatula). Parmi les sept protéines identifiées chez A. thaliana interagissant avec le domaine kinase de MtSymCRK, AtGRF8 (GENERAL REGULATORY FACTOR 8) appartenant à la famille des 14-3-3, a été sélectionné comme étant le candidat le plus prometteur. Nous avons recherché l'homologue le plus proche chez M. truncatula, à savoir MtGRF8, et confirmé l'interaction entre le domaine kinase de MtSymCRK et MtGRF8.Afin de déterminer le rôle de MtGRF8 dans la symbiose, nous avons caractérisé Mtgrf8, un mutant d'insertion Tnt1 de Medicago littoralis. Nous avons montré que Mtgrf8 présente un dysfonctionnement symbiotique caractérisé par des réponses de défense et de sénescence qui compromettent la survie intracellulaire des rhizobia dans les nodosités. Enfin, basé sur l'hypothèse que certaines 14-3-3 et MtSymCRK régulent l'immunité et la production d'éthylène, nous avons également initié la recherche de protéines interagissant avec MtGRF8 par une approche Y2H.Dans son ensemble, ce travail contribue à déchiffrer la voie de signalisation de MtSymCRK au cours de l'infection chronique.