Résumé

La vigne, comme la majorité des espèces de plante d’intérêt agronomique, forme une symbiose mutualiste avec les Champignons Mycorhiziens à Arbuscules (CMA). En contrepartie de produits issus de la photosynthèse, les CMA soutiennent leur(s) plante(s) hôte(s) dans l’acquisition de nutriments et la lutte contre leur(s) pathogène(s). En tant que biofertilisants, ces symbiontes obligatoires représentent une alternative de choix à l’égard des pratiques agricoles conventionnelles pour le développement d’une viticulture durable. Les échanges entre les deux partenaires sont permis par la mise en place de structures fongiques spécialisées appelées arbuscules. La membrane plasmique végétale, en contact étroit avec l’arbuscule, appelée membrane périarbusculaire, présente des transporteurs de nutriments spécifiquement régulés. Le phosphore (P) est un élément clé pour la croissance des plantes, mais la majeure partie du P du sol n'est pas disponible pour les racines. Les plantes ne peuvent prélever que le phosphate inorganique (Pi) du sol à proximité de leurs racines et sont donc rapidement confrontées à son épuisement. En agriculture conventionnelle, cet épuisement est compensé par l'application d'engrais de synthèse. Cependant, les plantes mycorhiziennes peuvent prélever du Pi du sol soit par la voie directe (transporteurs exprimés au niveau de la membrane plasmique des cellules épidermiques des poils absorbants) soit par la voie mycorhizienne. La voie mycorhizienne peut améliorer la nutrition phosphatée des plantes en étendant l'exploration des sols, grâce aux hyphes du CMA, au-delà de la zone de déplétion en Pi. De plus, les arbuscules du CMA sont impliqués dans la translocation du Pi vers la cellule végétale à travers la membrane périarbusculaire.Afin de comprendre le rôle du P dans l’établissement et le maintien des échanges entre les partenaires symbiotiques, ma thèse se divise en deux axes. Mon premier objectif est de déterminer la répartition tri-dimensionnelle sur racine entière des transporteurs de P sur-exprimés lors de la mycorhization. Pour cela, il est nécessaire de rendre l’échantillon transparent par dépigmentation et homogénéisation des indices de réfraction à travers le tissu. Cette technique, appelée transparisation, permet l’acquisition d’un signal fluorescent en profondeur sans coupe histologique. J’ai donc mis au point un protocole de transpiration sur tissu racinaire. L’imagerie racinaire en microscopie confocale à balayage laser, jusqu’à lors limitée à une profondeur de 40µm sur racine non pigmentée, à cause de l’opacité du tissu, est dorénavant repoussée à 250µm d’épaisseur grâce à la transparisation, y compris sur racines pigmentées. Dans un second temps, j’ai réalisé un immunomarquage de transporteurs de phosphate sur-exprimés lors de la mycorhization. Cet immunomarquage fonctionne sur racine entière non pigmentée (Medicago truncatula, transporteur MtPT4) et pigmentée (Vitis vinifera, VvPT4.2). Le second objectif de ma thèse est de déterminer l'influence du P sur l'échange et le stockage de carbone entre les deux partenaires. En tant que symbiote obligatoire, le CMA a besoin d'un support et d'un approvisionnement en carbone. Le sucre (sous forme de glucose) est la principale source de carbone pour le CMA. Cependant, les CMA sont incapables de produire des acides gras (AG) et ont besoin de la plante pour cette synthèse. Lorsque la concentration en P dans le milieu de culture est élevée, les arbuscules ont tendance à se rétracter et à former des gouttelettes lipidiques visibles en microscopies photonique et électronique. Par des analyses spectrales innovantes sur tissus racinaires mycorhizés (infrarouge, visible et spectrométrie de masse), je cherche à trouver une approche permettant de déterminer la composition en AG des gouttelettes lipidiques, pour in fine, en comprendre la provenance (végétale ou fongique) et confirmer ou infirmer la présence d’une voix passive de transport d’AG lors de la mycorhization.

Thèse soutenue le 9 décembre 2022

Composition du jury

 David Wendehenne président du jury

Le jury était composé de Claude Plassard, Laure Avoscan, Emilien-Pierre Affaticati.

Les rapporteurs étaient Christophe Roux, Jean-Christophe Palauqui.