ADAPTATION DES SYMBIOSES FIXATRICES D’AZOTE

ADAPTATION DES SYMBIOSES FIXATRICES D’AZOTE

Contexte, objectifs et présentation du travail de thèse

Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet « Analyse spatiale et fonctionnelle de la diversité d’un système symbiotique en milieux insulaire et continental : cas du Pterocarpus officinalis Jacq. et de ses microorganismes associés en forêt marécageuse » financé par le Ministère de l’Ecologie et du Développement durable et par la Région Guadeloupe. Il est le fruit d’une collaboration entre le Laboratoire de Biologie et Physiologie végétales de l’UAG, l’unité de recherche « diversité génétique et améioration des espèces forestières » du département Forêt du CIRAD, et le Laboratoire des Symbioses tropicales et méditerranéennes (UMR 113) de Montpellier.

Apparition et importance de la symbiose

Les MA semblent remonter à des temps très anciens. Des vestiges de MA ont été retrouvés dans les couches sédimentaires du Dénovien (-417 à -354 millions d’années) (Malloch et al. 1980). Des études phylogénétiques réalisées sur treize espèces de Glomeromycota (Simon et al. 1993) confirment ce résultat, en datant l’apparition de ces champignons entre le milieu de l’ Ordovicien et la fin du Dénovien (-462 à -353 millions d’années), en même temps que l’apparition des plantes terrestres. Ces résultats supportent l’hypothèse d’une contribution de ces champignons à l’apparition des plantes terrestres (Davet 1996; Taylor & Osborn 1995). La grande répartition des MA, ainsi que leur ancienneté, suggèrent que toutes les mycorhizes dérivent de ce type ancestral (Brundrett 2002)

Les partenaires de la symbiose.

De nombreux Angiospermes mais également des Gymospermes, des fougères, des lycopodes et des Bryophytes développent des MA (Smith & Read 1997). On trouve ces MA sur des arbres, des arbustes, des plantes agricoles, et des herbacées. On trouve très peu de MA chez les Polygonaceae, les Juncaceae, les Chenopodiacées, les Brassicaceae, et les Caryophyllaceae. Les champignons mycorhiziens à arbuscules sont des symbiotes obligatoires non cultivables en l’absence de plantehôte. Ils appartiennent à la division des Glomeromycota (Schüssler et al. 2001). Ce sont des symbiotes biotrophes qui ne possèdent pas de stade sexué connu. Ils sont à large spectre d’hôte (Morton et al. 1995). Autrement dit, ils ne sont pas inféodés à la plante d’isolement, et peuvent donc avoir un effet bénéfique sur d’autres espèces végétales.

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Table des matières

LISTE DES FIGURES
INTRODUCTION AU SUJET DE THESE.
Contexte, objectifs et présentation du travail de thèse
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I) Les symbioses végétales : acteurs, origines, spécificité et reconnaissance.
1- La symbiose
2- Exemples de symbioses végétales
3- La symbiose mycorhizienne à arbuscules
3.2- Les partenaires de la symbiose.
4- Les symbioses rhizobiums-Légumineuses .
4.1- Apparition et évolution de la fixation d’azote.
4.2- Origine de la symbiose.
4.3- Les rhizobiums
4.4- Taxonomie polyphasique dans le genre Bradyrhizobium
4.5-Les Légumineuses
5- Établissement de la symbiose rhizobium-Légumineuses
5.1-La spécificité de la symbiose
5.2-L’établissement de la symbiose.
5.2.1-L’intérêt des protagonistes à l’établissement de la symbiose.
5.2.2-La reconnaissance plante-bactérie
II) Adaptation des plantes et de leurs symbiotes à l’inondation et à la salinité.
1- Tolérance des symbioses végétales à la salinité
1.1- Tolérance des plantes à la salinité .
1.2- Rhizobiums et stress salin
1.3- Symbioses et stress salin.
2- Tolérance des symbioses végétales à l’inondation.
2.1- Tolérance des plantes à l’inondation
III) L’insularité : description et problématiques.
1- Dynamique de la colonisation insulaire
2- L’insularité et son impact sur la structuration génétique des populations.
2.1- Diversité génétique
2.2- La dérive génétique.
2.3- La migration, la colonisation et la dispersion
2.4- La sélection naturelle.
2.5-Risques d’extinction.
IV) La Caraïbe : description, paléogéographie et diversité des Légumineuses.
1- Paléogéographie et biogéographie des végétaux dans les néotropiques .
1.1- De-100 millions d’années (milieu crétacée) à -5 Ma :
1.2- De -3 millions d’années (milieu du pléocène) à -30000 ans
1.3- De -26000 ans à nos jours
2- Colonisation de l’Amérique du Sud et de la Caraïbe par les végétaux.
3- les Légumineuses dans la Caraïbe
V) Les forêts marécageuses à Pterocarpus officinalis Jacq
1.1- La forêt marécageuse à Pterocarpus, un écosystème en danger ? .
1.2- Importance écologique de cette formation
2- Pterocarpus officinalis Jacq.
CHAPITRE 1 : ECHANTILLONNAGE ET MARQUEURS GENETIQUES.
I) Sites d’échantillonnage
La Guadeloupe .
Deshaies
Le Moule
Belle-Plaine (Abymes).
Marie Galante.
Dominique.
Guyane française.
Porto Rico
2/ Plan d’échantillonnage
3/ Les marqueurs génétiques de l’étude
Séquences ITS
Microsatellites nucléaires
Microsatellites chloroplastiques
Introduction à la publication 1
Publication I
Isolation and characterization of microsatellite markers in Pterocarpus officinalis Jacq.
CHAPITRE 2 : DIVERSITE GENETIQUE ET PHYLOGEOGRAPHIE CHEZ
PTEROCARPUS OFFICINALIS JACQ DANS LA REGION CARAÏBE
Introduction à publication 2
Publication II
Pattern of genetic diversity of an insular tree species, Pterocarpus officinalis Jacq., distributed
in Caribbean zones : implication for its conservation
Capacité des graines de Pterocarpus officinalis à germer après flottaison des gousses en eau
douce et en eau de mer.
Introduction.
Matériels et méthodes
Flux de graines et flux de pollen
Germination des graines après flottaison des gousses.
Résultats.
Ratio flux de pollen/flux de graines.
Capacité germinative des graines après traitement des gousses.
Pourrissement des graines issues de gousses en eau douce ou en eau salée .
Temps de germination en fonction des traitements
Discussion et perspectives.
Flux de gène par pollen/flux de gène par les graines.
Viabilité des graines après flottaison des gousses.
CHAPITRE 3 : DIVERSITE GENETIQUE DES BRADYRHIZOBIUM DE P.
OFFICINALIS JACQ EN FORET MARECAGEUSE DANS LA REGION CARAÏBE
Introduction à la publication 3.
Publication III
Genetic diversity patterns of Bradyrhizobium strains associated with Pterocarpus officinalis
Jacq. in continental and insular Caribbean zones.
Résultats complémentaires, sur la diversité des bactéries symbiotiques isolées à partir de
nodules de P.officinalis.
Mise en collection des souches isolées .
Récapitulatif des souches isolées .
Diversité des Bradyrhizobium par électrophorèse en champ pulsé.
Matériels et méthodes
Résultats et discussions
CHAPITRE 4 : ÉCOLOGIE DES MYCORHIZES A ARBUSCULES DE
PTEROCARPUS OFFICINALIS LE LONG D’UN GRADIENT DE SALINITE EN
FORET MARECAGEUSE
Introduction à la publication IV
Publication IV
Arbuscular mycorrhizal soil infectivity in a stand of the wetland tree Pterocarpus officinalis
along a salinity gradient
CHAPITRE 5 : ADAPTATION DES SYMBIOSES FIXATRICES D’AZOTE ET
MYCORHIZIENNES DE PTEROCARPUS OFFICINALIS A L’INONDATION
Introduction à la publication V
Publication V.
Arbuscular mycorrhizal colonization and nodulation improve flooding tolerance in Pterocarpus
officinalis Jacq. seedlings.
CHAPITRE 6: DISCUSSION GENERALE ET PERSPECTIVES
Diversité, dispersion et risque d’extinction chez P.officinalis
A la recherche des origines géographiques de P.officinalis.
Caractérisation et biogéographie des bactéries associées à P.officinalis
Écophysiologie des symbioses chez Pterocarpus officinalis en milieux salé et inondé
VALORISATION DES TRAVAUX.
Articles scientifiques.
Participation à des colloques nationaux et internationaux
RÉFÉRENCES