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Les recherches de l'équipe SYM s’articulent autour de deux thèmes en s’appuyant sur des études du complexe Alnus/Frankia. Elles combinent des approches de laboratoire (complexe recréé sous conditions contrôlées, “in-vitro”) et de terrain (complexe pris dans son écosystème naturel, “in-natura”) et ciblent également certaines souches particulières du partenaire Frankia capables de sporuler in-planta (Sp+) ou non sporulantes in-planta (Sp-).

Thème 1. Mécanismes d'interaction entre la bactérie et son hôte eucaryote

Ce thème vise à élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de la relation symbiotique entre la bactérie Frankia et son hôte Alnus glutinosa par des approches globales de type “-omics”.

• Approches génomiques et transcriptomiques :

Approches de RNAseq sur la bactérie (en collaboration avec le Génoscope), la plante, ainsi que sur la nodosité (Projet BGI).

• Approches métabolomiques et protéomiques :

Comparaison du contenu métabolique d’une racine non nodulée versus la nodosité et identification des métabolites biomarqueurs impliqués dans les interactions plante/bactérie.
Compréhension via des approches de protéomique de l’effet d’un stress osmotique chez Frankia ou encore, plus récemment, suivi des premiers contacts plantes-bactéries à 64h.

• Analyses physiologiques sur les deux partenaires :

Suivi de croissance, fixation N de Frankia...
Mise en évidence de modifications significatives entre les deux types de nodosités.

• Approches par gain de fonction chez d'autres hôtes bactériens (modèle Frankia non transformable à ce jour).

Thème 2. Ecologie et évolution de la symbiose

Ce thème vise à étudier la diversité génétique de Frankia afin de comprendre les mécanismes qui la génèrent et la maintiennent, et qui expliquent la répartition spatio-temporelle de Frankia ainsi que son rôle écologique.

• Diversité et phylogéographie des populations de Frankia associées à l'aulne :

Approche par Multi-Locus-Sequence-Analysis (MLSA) sur plus de 600 souches/nodosités de Frankia, dont les symbiotes de 22 espèces d’aulne représentant la distribution mondiale du genre.

• Diversité, écologie et évolution des souches Sp+ de Frankia :

Séquençage des premiers génomes de souches Sp+ malgré l’absence de souches cultivées.
Compréhension de l’évolution de ces souches par des approches de génomique comparée.

• Impact du complexe symbiotique aulne/Frankia sur le fonctionnement des écosystèmes :

L’aulne étant une espèce clé-de-voûte de par les entrées d’azote qu’il permet, nous nous intéressons au rôle écologique du complexe Alnus/Frankia dans le fonctionnement des écosystèmes et à son évolution en particulier dans un contexte de réchauffement global. Nous développons des projets sur l’aulne vert (A. viridis) en expansion dans les zones sub-alpines/boréales (du fait du changement des pratiques agro-pastorales et du réchauffement global) et sur l’aulne glutineux (A. glutinosa) en zone humide (populations fortement impactées par la baisse des ressources en eaux). Nos projets s’appuient sur des approches de caractérisation des communautés microbiennes du sol par metabarcoding, en particulier des populations impliquées dans le cycle de l’azote, couplées à des mesures d’activités in-situ (collaboration équipe DFMA).