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Les bactéries du genre Frankia appartiennent à la classe des actinobactéries.

Ceanothus velutinus

Ces bactéries ont une paroi à Gram positif et un génome de grande taille avec un pourcentage élevé en bases G et C (haut G+C%). On retrouve parmi les actinobactéries notamment Mycobacterium (agents de la tuberculose et de la lèpre) et Streptomyces (bactéries du sol, à l’origine de nombreux antibiotiques).

 Douze groupes génomiques qui ont rang d’espèces sont décrites à ce jour chez Frankia.

Aulne glutineux (Alnus glutinosa L.) sur les berges du Rhône à Lyon.

Ce sont des bactéries qui fixent l’azote en symbiose avec un large spectre de plantes dicotylédones, appelées actinorhiziennes, qui appartiennent à 24 genres répartis dans 8 familles dont les Bétulacées (aulne, arcosse, ou vergne), les Myricacées (myrica ou bois-sent-bon), les Casuarinacées (filaos). Ces plantes, avec leurs bactéries symbiotiques, sont collectivement responsables d’environ 15% des entrées d’azote fixé biologiquement sur Terre. On retrouve ces plantes dans différents écosystèmes où l’azote est limitant, par exemple les moraines glaciaires, les cendres volcaniques, les remblais miniers ou comme ici les brûlis envahis par du Ceanothus velutinus.

 On cultive certaines plantes actinorhiziennes pour leurs fruits comme ici l’argousier dans les Alpes, comme plante ornementale comme le chalef dans le parc de Miribel pres de Lyon. On les utilise aussi pour stabiliser des pentes instables, pour former des coupe-vents,

poils racinaires déformés de l’aulne

en interplantation avec des essences nobles pour leur fournir de l’azote.Certaines (Hippophae, Myrica) sont utilisées pour leurs propriétés pharmaco-dynamiques, sources de vitamines, anti-oxydants, anti-aggrégation de plaquettes…

 Les bactéries du genre Frankia ont des hyphes ramifiées, des sporanges multiloculaires et des

Section longitudinale d’un nodule ramifié de racine d’aulne.

diazo-vesicules, cellules spécialisées pour la fixation d’azote et dont la paroi épaissie forme une barrière à la diffusion de l’oxygène qui inhiberait la nitrogénase. Mise en contact avec sa plante-hôte, la bactérie Frankia induit la déformation des poils racinaires de l’aulne , penètre dans les racines où elle induit des divisions cellulaires et eventuellement un nodule dichotome pérenne dans lequel les cellules corticales sont épaissies et remplies de Frankia.

axes de recherche :

Nous cherchons à comprendre les bases physiologiques de cette symbiose en analysant les modifications qui se produisent au cours de la mise en place de la symbiose. Sur cette bactérie, pour laquelle aucun outil de transformation génétique n’est disponible, la connaissance des gènes impliqués dans la symbiose passe par l’étude du génome : projet Genoscope. Par des études de biodiversité et de phylogénie, aussi bien au niveau du partenaire bactérien que de la plante hôte, nous cherchons à comprendre comment s’est fait l’évolution de la symbiose. Pour les Frankia, des souches à spectre différent sont comparées avec les plus proches voisins phylogénétiques que sont la bactérie acidothermophile Acidothermus cellulolyticus retrouvée dans les sources chaudes du parc Yellowstone et Geodermatophilus spp. retrouvés dans différents sols arides et sur diverses surfaces.
 De façon plus large, nous travaillons aussi à comprendre quel sont les effets de Frankia sur le fonctionnement des écosystèmes, quelles sont les modifications dans la communauté des bactéries du sol suite à différents traitements, la composition de la communauté des nématodes en fonction des différents traitements du sol.

bibliographie :