L'établissement de toute symbiose repose sur un dialogue moléculaire hautement régulé entre les deux partenaires. Une approche par génétique inverse a été utilisée pour identifier des gènes fongiques jouant un rôle clé dans le dialogue moléculaire entre les partenaires de la symbiose ectomycorhizienne. La caractérisation phénotypique et moléculaire d'un mutant non-mycorhizien du champignon Hebeloma cylindrosporum a montré qu'il présente une insertion de l'ADN-T mutagène dans le promoteur de la subtilase HcSbt1. Le fait que ce mutant soit incapable de coloniser les racines de la plante hôte Pinus pinaster, indique que HcSbt1 joue un rôle crucial dans le dialogue moléculaire précoce entre les partenaires de la symbiose ectomycorhizienne. Lors de la formation des mycorhizes, HcSbt1 est réprimé dès le contact avec les racines, avant même la différenciation de toute structure symbiotique. La répression se maintient tant que dure la symbiose. Ceci suggère que HcSbt1 pourrait inhiber le processus symbiotique. Sa répression serait un prérequis à la formation des mycorhizes. L'analyse par Western Blot et séquençage du sécrétome du champignon a montré que HcSbt1 est exocellulaire. Elle pourrait inhiber l'établissement de la symbiose en dégradant/activant/inactivant des protéines exocellulaires de la plante ou/et du champignon. La comparaison des secrétomes de la souche sauvage et de la souche mutante a montré que HcSbt1 peut dégrader de petits peptides exocellulaires. Notre hypothèse est que cette subtilase inhibe l'établissement de la symbiose en dégradant des petits peptides exocellulaires qui seraient des effecteurs / The establishment of any symbiosis relies on a tightly regulated molecular dialogue between symbiotes. A reverse genetic approach was used to identify fungal genes playing a key role in the molecular dialogue between the partners of the ectomycorrhizal symbiosis. A non-mycorrhizal mutant of the fungus Hebeloma cylindrosporum has a single insertion of mutagenic T-DNA in the promoter of the subtilase HcSbt1. This mutant was unable to colonize Pinus pinaster roots, indicating that HcSbt1 plays a crucial role in the early molecular cross-talk between partners of the ectomycorrhizal symbiosis. During symbiotic interaction, HcSbt1 was repressed upon contact with the roots, even before the differentiation of any symbiotic structure. This repression was stable throughout the whole symbiotic process, suggesting that HcSbt1 could inhibit symbiotic structure differentiation. Subsequently, HcSbt1 repression would be a prerequisite for mycorrhiza differentiation. Western Blot analysis together with fungal secretome sequencing showed that HcSbt1 is extracellular. It could inhibit the symbiosis establishment by degrading / activating / inactivating extracellular proteins from plant and/or fungal origin. The comparison of wild-type and mutant secretomes showed that HcSbt1 could degrade small extracellular peptides. Based on this, we hypothesized that this subtilase could inhibit symbiosis establishment by degrading small extracellular peptides that would be effectors

Les champignons ont développé diverses interactions avec les végétaux. Ces interactions peuvent être bénéfiques pour la plante dans le cas des champignons établissant des symbioses mutualistes ou néfastes si le champignon est pathogène. Elles reposent sur des mécanismes moléculaires mal élucidés. Des études réalisées sur le champignon mutualiste Hebeloma cylindrosporum associé au pin Pinus pinaster ont permis de créer une collection de mutants affectés dans leur capacité à interagir avec les plantes et à former l’organe mixte de la symbiose, l’ectomycorhize. L’objectif de ma thèse a été d’étudier un mutant affecté dans le gène codant une alpha-tubuline Hctubα2. Les tubulines sont des protéines présentes chez tous les Eucaryotes et permettent la formation des microtubules, des éléments clés du cytosquelette. Chez les champignons, on trouve une ou deux alpha tubuline(s). H. cylindrosporum en possède deux. J’ai étudié l’expression de ces deux tubulines lors l’établissement de l’interaction avec les racines de l’hôte. Les résultats indiquent que ces deux gènes sont différentiellement exprimés lors de l’interaction. J’ai étudié au niveau protéomique l’impact de la mutation en comparant les protéomes intracellulaires des deux souches. On retrouve deux alpha-tubulines chez certains champignons phytopathogènes comme Botrytis cinerea. L’hypothèse de l’implication de l’alpha-tubuline 2 dans l’établissement de la pathogénie a été émise. J’ai donc construit des mutants de Botrytis cinerea dans lesquels ce gène a été inactivé. J’ai également tenté de localiser à l’aide de fusions traductionnelles chacune des alpha-tubulines chez le champignon mycorhizien et chez le pathogène / In all terrestrial ecosystems, plants live in close interaction with numerous fungi. The interaction has a negative or positive effect on host plant depending upon the pathogenic or symbiotic status of the fungus. The establishment of these interactions is based on a tightly regulated molecular dialog between symbiotic partners. Previous studies on the ectomycorrhizal fungi, Hebeloma cylindrosporum associated with maritime pine (Pinus pinaster), created a collection of mutants affected in their mycorrhizal abilitiy. The aim of my thesis was to characterize one of these mutants affected in a gene, Hctubα2, encoding an alpha tubulin. Tubulins are eukaryotic cytoskeletal proteins involved in microtubules formation. Fungi have one or two alpha-tubulin. For example, H.cylindrosporum has two alpha-tubulin. The site of mutagenic DNA insertion in fungal genome was characterized. I studied the expression of both alpha-tubulins during the establishement of mycorrhizal interaction. Results showed that the two genes are differentially expressed during the interaction with host plant. At proteomic level, I studied the impact of the mutation comparing the two strains using 2D gel electrophoresis and sequencing differentially accumulated spots. Pathogenic fungi also bear two alpha-tubulins, as Botrytis cinerea. The hypothesis of the involvement of the alpha-tubulin 2 in pathogenesis was investigated. I created Botrytis cinerea mutants deleted for this gene. I also created translational fusions in order to visualize both alpha-tubulins in Hebeloma cylindrosporum and in Botrytis cinerea

La symbiose ectomycorhizienne associe les racines d’un arbre aux hyphes d’un champignon, conduisant à un échange réciproque de nutriments entre les deux partenaires. La colonisation fongique massive du cortex racinaire est caractérisée par la formation d’une interface symbiotique, le réseau de Hartig. L’acquisition du génome du symbionte ectomycorhizien Laccaria bicolor a permis d’identifier des petites protéines prédites sécrétées, les MiSSPs (Mycorrhiza-induced Small Secreted Proteins). Mon projet de thèse avait pour objectifs la comparaison des sécrétomes, notamment les petites protéines sécrétées (SSPs), de champignons ectomycorhiziens et saprotrophes, la localisation subcellulaire in planta et l’analyse fonctionnelle de MiSSPs de L. bicolor. L’analyse bioinformatique a notamment permis de révéler des clusters de SSPs conservées entre champignons ectomycorhiziens et saprotrophes ou spécifiques de champignons ectomycorhiziens, mettant en lumière que les champignons ectomycorhiziens partagent des SSPs avec leurs ancêtres saprotrophes mais possèdent aussi d’autres SSPs spécifiques à leur mode de vie. Un jeu de MiSSPs de L. bicolor ont été localisées in planta. Trois d’entre eux ciblent spécifiquement des compartiments subcellulaires de la cellule végétale. Le motif répété DWRR présent dans la séquence de MiSSP8 est partagé par une famille de protéine fongique de champignons majoritairement saprotrophes. Ces résultats suggèrent que l’utilisation de SSPs comme moyen de communication est générique chez les champignons et démontrent aussi qu’au moins une petite protéine sécrétée requise pour la symbiose de L. bicolor a évoluée à partir de protéines de champignons saprotrophes / Roots of most trees form ectomycorrhizal (ECM) symbiosis with mutualistic soil-borne fungi, relying on a bi-directional exchange of nutrients between the two partners. Fungal colonization of cortical root cells form the Hartig net, a symbiotic interface. Functioning of this symbiotic interface is not well known. However, Laccaria bicolor genome sequencing sheds the light on upregulated small-secreted proteins, so-called MiSSPs (Mycorrhiza-Small Secreted Proteins). Several L. bicolor MiSSPs were demonstrated as symbiosis effectors. My PhD project aims to compare secretomes, in particular SSPs, of fungal with different lifestyles and pursue functional analysis of MiSSPs of L. bicolor. Based on the clustering analysis, we identified clusters of SSPs shared between saprotrophic and ECM fungi and clusters of SSPs specific to ECM-fungi. This study highlights that ECM fungi share SSPs with their saprotrophic ancestors but also possess lifestyle specific SSPs. In planta subcellular localization of a set of MiSSPs belonging to a core-regulon showed that three of them are able to target different plant subcellular compartments. Functional analysis of the symbiosis effector MiSSP8 does not lead to the identification of a putative interactor but the repetitive motif DWRR of MiSSP8 protein sequence is unique to fungi and is shared with SSPs from saprotrophic ancestors. Our results suggest the use of SSPs as mean of communication is common and generic and show at least one SSPs required for ectomycorhizal symbiosis of L. bicolor has evolved from SSPs found in saprotrophic fungi

Acacia spirorbis est une espèce endémique de la Nouvelle-Calédonie, capable de former des symbioses avec des microorganismes du sol, notamment des ectomycorhizes et de se développer sur une très large variété de sols. Afin de tester les capacités de cette espèce à permettre d’initier un processus de restauration écologique des écosystèmes dégradés par l’exploitation minière, un essai en pépinière et trois essais sur le terrain ont été mis en place. Ces essais ont permis de mettre en évidence la capacité d’A. spirorbis à jouer, grâce à la facilitation, un rôle de plante nurse pour des espèces cibles de la restauration écologique comme des espèces du genre Tristaniopsis. Ainsi, nous avons tout d’abord décrit la diversité des champignons ectomycorhiziens associés avec A. spirorbis puis, nous avons constatés leur capacité à s’associer sur le terrain aux Tristaniopsis grâce à la présence initiale d’A. spirorbis. Les capacités d’A. spirorbis à faciliter l’implantation d’autres espèces en améliorant leur survie, leur croissance et en leur permettant de disposer de partenaires fongiques ectomycorhiziens diversifiés sont décrites. Ces résultats on conduit à proposer un itinéraire technique de restauration écologique des maquis miniers dégradés, itinéraire fondés sur la facilitation entre espèce utilisant A. spirorbis comme plante nurse. / Acacia spirorbis is an endemic species of New Caledonia, capable of forming symbiosis with soil micro-organisms, including ectomycorrhizae and developing on a very wide variety of soils. In order to test the capacities of this species to initiate a process of ecological restoration of ecosystems degraded by mining activities, a nursery trial and three field trials were setted up. These trials highlight the ability of A. spirorbis to play, through facilitation, a nurse plant role for target species of the genus Tristaniopsis in the frame of ecological restoration processes. Thus, we first described the diversity of the ectomycorrhizal fungi associated with A. spirorbis and then we described their ability to associate in the field with Tristaniopsis thanks to the initial presence of A. spirorbis. The capacities of A. spirorbis to facilitate the implantation of other target species by improving their survival, growth and allowing them to access to a diversified range of ectomycorrhizal fungal partners are described. These results led to propose a technical itinerary for ecological restoration of degraded mining maquis, an itinerary based on facilitation between species using A. spirorbis as a nurse plant.