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Accueil > Equipes de Recherche > Diversité et adaptation des bactéries phytopathogènes

Diversité et adaptation des bactéries phytopathogènes

Responsable : NESME Xavier

Co-Responsable : LAVIRE Céline

Personnels permanents

BERTOLLA Franck Maitre de Conférences, UCB
CHAPULLIOT David Technicien, INRA
GAILLARD Vincent Assistant Ingénieur, UCB
KERZAON Isabelle Maître de Conférences, UCB
LAVIRE Céline Maître de Conférences, UCB
NESME Xavier Ingénieur de Recherche, INRA
VIAL Ludovic Maitre de Conférences, UCB

Personnels non permanents

DUPLAY Quentin Doctorant(2014-2017)
MEYER Thibault Doctorant(2014-2017)

Présentation

Les populations de bactéries telluriques présentent une grande diversité, formant des guildes composées d’espèces étroitement apparentées exploitant en même temps, de la même manière et au même endroit une ressource commune. Ceci distingue les phytopathogènes du sol des hôtes des parties aériennes dont les populations sont transmises de manière quasi clonale de lésion en lésion. L’accès à un très grand réservoir de diversité confère aux bactéries telluriques un fort potentiel adaptatif avec des conséquences importantes sur la persistance dans le sol et la pathogénie. L’enjeu est de comprendre comment des espèces aussi étroitement apparentées coexistent, échangent des informations génétiques et se perpétuent.

L’équipe travaille sur les modèles Agrobacterium spp. et Ralstonia solanacearum (Rs) dont les capacités d’évolution sont liées à la conjugaison et à la transformation naturelle. De façon unique, la pathogénie des agrobactéries est déterminée par un plasmide accessoire, pTi ou pRi, facilement transmissible par conjugaison aux bactéries indigènes du sol qui deviennent en retour pathogènes. La compétence naturelle de R. solanacearum lui permet d’incorporer à son génome de très grands fragments d’ADN avec pour conséquence une possibilité de modification très rapide des propriétés pathogènes des bactéries transformantes.

L’originalité de nos recherches repose sur la validation de l’idée que l’espèce bactérienne résulte de l’adaptation ancestrale à une niche écologique spécifique. Un concept d’espèce écologique pouvant ainsi être associé à la définition ‘génomique’ de l’espèce actuellement en cours chez les bactéries (Stackebrandt et al. 2002 Int J Syst Evol Microbiol 52:1043), nos travaux apportent une contribution étayée au débat scientifique international sur la notion d’espèce chez les procaryotes. Pour arriver à ce résultat, nous avons capitalisé sur la connaissance et l’analyse exhaustive de la diversité taxonomique et fonctionnelle d’Agrobacterium spp., nous donnant de fait une position de leader international de la systématique de ce taxon. Au niveau international, notre originalité repose également sur notre maîtrise de la compétence naturelle de R. solanacearum et de la mise en évidence du rôle de cette propriété dans l’évolution rapide de ce pathogène.
Nos recherches sont structurées en deux thèmes : (i) diversité des populations bactériennes, et (ii) facteurs structurant la diversité.

Axes de recherche

Axe 1. Diversité des populations

L’équipe s’intéresse à la diversité des populations bactériennes du sol associées à la plante pour des raisons de suivi épidémiologique en réponse à des cas concrets de maladie et pour comprendre les modalités de dissémination et de persistance des pathogènes dans le milieu. Ce travail a été conduit chez les agrobactéries, agents de la Galle-du-Collet, la phytobactériose la plus répandue en France métropolitaine où elle affecte principalement les filières de production de végétaux ligneux (filière fruitière, rosier, vigne...) et troisième du ‘top 10’ mondial (Mansfield et al. 2012 Mol Plant Pathol 13:614). Bien qu’il soit courant de dire que la Galle-du-Collet est causée par Agrobacterium tumefaciens, cette assertion est inappropriée pour des raisons de nomenclature et d’étiologie. En effet, plus d’une espèce et plus d’un genre causent la maladie. Celle-ci est en outre exclusivement provoquée par des bactéries qui hébergent un plasmide Ti (pour tumor inducing) qui est de fait le véritable déterminant de la pathogénie. Ce plasmide est accessoire et – heureusement pour l’agriculture – très rarement présent dans le microbiote tellurique. Par contre, son transfert par conjugaison à d’autres bactéries rend ces dernières pathogènes. C’est donc à la fois au niveau de l’agent causal de la maladie (i.e. le pTi) et de son vecteur réel ou potentiel (i.e. les agrobactéries) que doit être analysée la diversité des agents étiologiques de la Galle-du-Collet.

Axe 2. Facteurs structurant la diversité

L’équipe s’est donné pour objectif d’identifier et d’analyser les déterminants génétiques impliqués dans les réponses adaptatives ayant un effet majeur sur la diversité des microbiotes. Nos recherches visent à identifier sans a priori les adaptations permettant aux espèces d’échapper à la compétition inter-spécifique et donc de coexister dans des communautés riches et diversifiées. Ces travaux sont en relation avec le questionnement actuel sur la notion d’espèce chez les bactéries. Alors que la définition de l’espèce bactérienne au sens génomique ou phylogénétique est opérationnelle et conduit aisément à leur distinction, il manque un concept biologique qui explique leur genèse en entités distinctes. En réponse à cette demande de la communauté scientifique (Stackebrandt et al. 2002 Int J Syst Evol Microbiol 52:1043), nous avons exploré deux hypothèses. L’une fait intervenir l’isolement sexuel des espèces causé par la baisse du taux de recombinaison homologue entre séquences d’ADN divergentes. L’autre, en relation avec la l’idée que les taxons bactériens sont des ‘écotypes’ (Cohan 2006 Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361:1985), suppose que les espèces ont des niches écologiques propres issues d’adaptations ancestrales qui permettent aux descendants d’échapper à la compétition inter-spécifique. Ces travaux nous ont conduits à examiner le rôle de la plante et de la structure du génome bactérien dans l’adaptation des espèces, au travers de différents questionnements :

  • Sexualité et homogénéité génomique des espèces
  • Spécialisation écologique des espèces et niche écologique spécifique d’A. fabrum
  • Rôle de la plante dans le recrutement du microbiote racinaire
  • Structure du génome et adaptation
  • Facteurs structurants non-adaptatifs

Bibliographie :

2017



  • Bouri M, et al. 2017. A simple and stable method of tagging Agrobacterium fabrum C58 for environmental monitoring. Phytopathologia Mediterranea. 56:1-9. doi: 10.14601/Phytopathol_Mediterr-18072.


  • Chapalain A, et al. 2017. Interplay between 4-hydroxy-3-methyl-2-alkylquinoline and N-acyl-homoserine lactone signaling in a Burkholderia cepacia complex clinical strain. Frontiers in Microbiology. 8. doi: 10.3389/fmicb.2017.01021.


  • Le Quéré A, et al. 2017. Genomic characterization of Ensifer aridi, a proposed new species of nitrogen-fixing rhizobium recovered from Asian, African and American deserts. BMC Genomics. 18:85. doi: 10.1186/s12864-016-3447-y.

2016



  • Baude J, et al. 2016. Coordinated Regulation of Species-Specific Hydroxycinnamic Acid Degradation and Siderophore Biosynthesis Pathways in Agrobacterium fabrum. Applied and Environmental Microbiology. 82:AEM.00419-16. doi: 10.1128/AEM.00419-16.

2015



  • Wisniewski-Dyé F, Vial L, Burdman S, Okon Y, Hartmann A. 2015. Phenotypic Variation in <i>Azospirillum</i> spp. and Other Root-Associated Bacteria. In: Biological Nitrogen Fixation. De Bruijn, FJ. John Wiley & Sons, Inc: Hoboken, NJ, USA p. 1047-1054. http://doi.wiley.com/10.1002/9781119053095.ch103.


  • Dequivre M, et al. 2015. Small RNA Deep-Sequencing Analyses Reveal a New Regulator of Virulence in Agrobacterium fabrum C58. Molecular Plant-Microbe Interactions. 28:580-589. doi: 10.1094/MPMI-12-14-0380-FI.

  • Habbadi K. 2015. Biological Control of <i>Agrobacterium vitis<i/> using Essential Oils of <i>Origanum compactum<i/> and <i>Thymus vulgaris<i/>. http://www.dr-achbani.com/wp-content/uploads/2015/09/poster-LyonCL-version-x.pdf (Consulté sans date).


  • Lassalle F, Muller D, Nesme X. 2015. Ecological speciation in bacteria: reverse ecology approaches reveal the adaptive part of bacterial cladogenesis. Research in Microbiology. doi: 10.1016/j.resmic.2015.06.008.

  • Lassalle F, et al. 2015. GC-Content Evolution in Bacterial Genomes: The Biased Gene Conversion Hypothesis Expands. PLoS genetics. 11:e1004941. doi: 10.1371/journal.pgen.1004941.


  • Wisniewski-Dyé F, Vial L. 2015. Cell–Cell Communication in Azospirillum and Related PGPR. In: Handbook for Azospirillum. Cassán, FD, Okon, Y, & Creus, CM. Springer International Publishing p. 263-285. http://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-06542-7_15.

2014



  • Campillo T, et al. 2014. Analysis of hydroxycinnamic acids degradation in <i>Agrobacterium fabrum<i/> reveals a CoA-dependent, beta-oxidative deacetylation pathway. Applied and Environmental Microbiology. AEM.00475-14. doi: 10.1128/AEM.00475-14.


  • Mousavi SA, et al. 2014. Phylogeny of the Rhizobium–Allorhizobium–Agrobacterium clade supports the delineation of Neorhizobium gen. nov. Systematic and Applied Microbiology. 37. doi: 10.1016/j.syapm.2013.12.007.

  • Mousavi SA, Willems A, Nesme X, de Lajudie P, Lindström K. 2014. Revised phylogeny of Rhizobiaceae: Proposal of the delineation of Pararhizobium gen. nov., and 13 new species combinations. Systematic and Applied Microbiology. doi: 10.1016/j.syapm.2014.12.003.


  • Ramírez-Bahena MH, et al. 2014. Single acquisition of protelomerase gave rise to speciation of a large and diverse clade within the Agrobacterium/Rhizobium supercluster characterized by the presence of a linear chromid. Molecular Phylogenetics and Evolution. doi: 10.1016/j.ympev.2014.01.005.

2013



  • Andres J, et al. 2013. Life in an arsenic-containing gold mine: genome and physiology of the autotrophic arsenite-oxidizing bacterium Rhizobium sp. NT-26. Genome Biology and Evolution. doi: 10.1093/gbe/evt061.


  • Geiger M, et al. 2013. Cytotoxicity and mycotoxin production of shellfish-derived <i>Penicillium<i/> spp., a risk for shellfish consumers. Letters in Applied Microbiology. 57:385-392. doi: 10.1111/lam.12143.

  • Lassalle F. 2013. Les génomes bactériens, une histoire de transferts de gènes, de recombinaison et de cladogénèse. http://www.theses.fr/2013LYO10234.

  • Nesme X, et al. 2013. Investigating the species and strain diversity of agrobacteria by MLSA: toward a phylogenetically relevant redefinition of the genus Agrobacterium. Frontiers in Plant-Microbe Interaction. http://www.frontiersin.org/Journal/abstract/58126.


  • Shams M, Vial L, Chapulliot D, Nesme X, Lavire C. 2013. Rapid and accurate species and genomic species identification and exhaustive population diversity assessment of <i>Agrobacterium</i> spp. using <i>recA</i>-based PCR. Systematic and Applied Microbiology. 36:351-358. doi: 10.1016/j.syapm.2013.03.002.