Evolution des symbioses foliaires

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Certaines espèces végétales de Rubiacées et Primulacées forment des associations pérennes avec des bactéries, souvent visibles sous la forme de galles ou d'excroissances dans les feuilles (Figure, reproduction de Pinto-Carbó et al., 2018, doi:10.1016/j.pbi.2018.01.001).

Fait rare chez les plantes, les bactéries symbiotiques semblent être transmises verticalement par les graines, et être nécessaires au développement normal des plantes hôtes. Malgré leur découverte au début du XXe siècle, le rôle des bactéries symbiotiques et leur signification écologique étaient alors inconnus. Nous avons démontré au cours de ces dernières années que les bactéries symbiotiques produisent de copieuses quantités de métabolites secondaires ayant des propriétés insecticides ou allélopathiques, probablement jouant un rôle dans la protection de la plante hôte. L'équipe continue à étudier ces associations binaires entre bactéries symbiotiques et plantes à fleurs, qui offrent un modèle incomparable pour l’étude de l’évolution des associations bénéfiques entre bactéries endophytes et leurs hôtes. 

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Publications de l'équipe sur ce thème:

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• Pinto-Carbó, M., Gademann, K., Eberl, L., and Carlier, A. 2018. “Leaf Nodule Symbiosis : Function and Transmission of Obligate Bacterial Endophytes.” Ed. Sebastian Schormack and Caroline Gutjahr. Current Opinion in Plant Biology 44: 23–31.

• Pinto-Carbó, M., Sieber, S., Dessein, S., Wicker, T., Verstraete, B., Gademann, K., Eberl, L., and Carlier, A*. Evidence of horizontal gene transfer between obligate leaf nodule symbionts. 2016. ISME J. 10(9):2092– 2105.

• Crüsemann, M.; Reher, R.; Schamari, I.; Brachmann, A.; Ohbayashi, T.; Kuschak, M.; Malfacini, D.; Seidinger, A.; Pinto-Carbó, M.; Reuter, T.; Kehraus, S.; Hallab, A.; Mergaert, P.; Kikuchi, Y.; Schäberle, T, Fleischmann, B., Kostenis, E., Wenzel, D., Müller, C., Piel, J, Carlier, A., Eberl, L., König, G. Heterologous expression, biosynthetic studies and ecological function of the selective Gq-signaling inhibitor FR900359. 2018. Angewandte Chemie Intl. Ed. (3):836–840.  

• Carlier, A., Fehr, L., Pinto-Carbó, M., Schäberle, T., Reher, R., Dessein, S., König, G., and Eberl, L. 2016. “The Genome Analysis of Candidatus Burkholderia Crenata Reveals That Secondary Metabolism May Be a Key Function of the Ardisia Crenata Leaf Nodule Symbiosis.” Environmental Microbiology 18 (8): 2507–2522.

La symbiose modèle Dioscorea sansibarensis/Orrella dioscoreae

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Contrairement aux symbioses foliaires des Primulacées et Rubiacées qui sont difficiles à manipuler au laboratoire, la la symbiose entre l'espèce d'igname sauvage Dioscorea sansibarensis et la bactérie Orrella dioscoreae offre un système expérimental idéal pour comprendre le recrutement de fonctions symbiotiques dans la phyllosphère. L'équipe établit des méthodes novatrices pour la manipulation du cycle symbiotique afin de mieux comprendre les bases de la spécificité entre plantes et bactéries extracellulaires dans la phyllosphère.

 

 Publications récentes de l'équipe sur ce thème:

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• Acar T, Moreau S, Jardinaud MF, Houdinet G, Maviane-Macia F, et al. (2024) The association between Dioscorea sansibarensis and Orrella dioscoreae as a model for hereditary leaf symbiosis. PLOS ONE 19(4): e0302377. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0302377

• Sana T., Notopoulou A., Puygrenier L., Decossas M., Moreau S., Carlier A., Krasteva P. (2024). Structures and roles of BcsD and partner scaffold proteins in proteobacterial cellulose secretion. Current Biology - CB, 34 (1), 106-116.e6, https://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2023.11.057, 

• Acar, Tessa, Sandra Moreau, Olivier Coen, Frederic De Meyer, Olivier Leroux, Marine Beaumel, Paul Wilkin, and Aurelien Carlier*. 2022. “Motility-Independent Vertical Transmission of Bacteria in Leaf Symbiosis” mBio. https://doi.org/10.1128/mbio.01033-22

• Bram Danneels, Juan Viruel, Krista Mcgrath, Steven B. Janssens, Nathan Wales, Paul Wilkin, Aurelien Carlier*. Patterns of transmission and horizontal gene transfer in the Dioscorea sansibarensis leaf symbiosis revealed by whole-genome sequencing. Current Biology. (2021). https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.03.049. 

• De Meyer, F., Danneels, B., Acar, T. et al. Adaptations and evolution of a heritable leaf nodule symbiosis between Dioscorea sansibarensis and Orrella dioscoreae. ISME J 13, 1831–1844 (2019). https://doi.org/10.1038/s41396-019-0398-8

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Collaborations

 

Nos principales collaborations sont avec les laboratoires de Petya Krasteva (et Thibault Sana, CNRS - Université de Bordeaux), Leo Eberl, University of Zurich (CH); Paul Wilkin, Kew Botanical Garden (UK); Steven Janssens (Meise Botanical Garden, BE); Max Crüsemann and Gabriele König (Bonn University, DE). Nous maintenons aussid'étroites collaborations avec le Laboratory of Microbiology de l'université de Gand (BE, chair Prof. Peter Vandamme). 

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Financements en cours

 

Notre recherche est possible grâce au soutien de:

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• ANR RESIDE (2023-2026) - PIs : A. Carlier & M. Crüsemann (Universität Bonn) 

• ANR CelluSec (2024-2027) - PIs: P. Krasteva (Université Bordeaux - CNRS) & A. Carlier

• Plant2Pro Attracthol (2023-2025): PIs: N. Langlade (LIPME) & A. Carlier

• INRAE-SPE CoDep (2023-2025): PI. M-F. Jardinaud

• INRAE-SPE SPODOTOX (2024-): PI: A. Carlier & N. Nègre (Université Montpellier - INRAE)

• Bourse doctorale INRAE-BAP: PhD of Guillaume Tueux, PIs: N. Langlade (LIPME) & A. Carlier

• Bourse doctorale région Occitanie: PhD of Erin Hillairet

• Chaire "Junior" du LabEx TULIP (2019-2025)

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Financements passés

• Projet INRAE SPE Camessym (2019-2022)

• Projet ANR PHYLLOSYM (2019-2022)

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Opportunities

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*** Recrutement Postdoc début 2023 ***

Nous sommes à la recherche de candidats pour un poste de postdoctorant sur un projet de 3 ans financé par l'ANR. Il s'agira de combiner microbiologie, analyses transcripto- et métabolomiques afin de caractériser la fonction d'une symbiose folliaire. Si vous avez un doctorat/PhD, un intérêt fort pour l'évolution des interactions hôtes-microorganismes et une expérience démontrée en analyse de génomes/transcriptomes/métabolomes, merci d'envoyer un cv et une lettre de motivation à aurelien.carlier (at) inrae.fr. 

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Niveau Master et plus:

Nous sommes à la recherche d'étudiants motivés à soutenir aux concours de bourses de thèse (Ecole doctorale SEVAB, TULIP Graduate school); ou de docteurs envisageant une candidature pour une bourse post-doctorale (par ex. MCSA).

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Nous sommes toujours à la recherche de jeunes chercheurs motivés pour des stages de Master 1 et 2.  

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Si vous avez un projet en tête, contactez Aurélien Carlier (voir page "Membres") pour plus d'information.

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Anciens membres

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Au LIPME:

• Dr. Bram Danneels (PhD student, then postdoc 2017-2022) - Now postdoc at the University of Bergen, Norway

• Dr. Tessa Acar (PhD student 2017-2021) - Now Project Officer at the Flemish Open Science Board, Belgium

• Dr. Thibault Sana (Postdoc 2020-2021) - Now Postdoc in the lab of Dr Petya Krasteva, IECB CNRS, France

• Marine Beaumel (intern été 2021 et 2022)

• Sarah Ranty-Roby (2019-2021)

• Dr. Olivier Coen (postdoc 2020-2021) - Now data analyst at MicroPep, Toulouse, France

• Adrien Javois (Master student 2021)

• Tim Stralla (Master 1 student 2020)

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A LM-UGent:

• Dr. Shanshan Qi (PhD student 2017-2021)

• Mathijs Deprez (Master student 2020)

• Youness Assoued (Master student 2018)

• Diete Van Steenbergen (Master student 2017)

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Financement

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Merci aux organismes  qui rendent notre recherche possible

 

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