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L'imagerie de la symbiose

Une étude européenne a développé des outils d'imagerie innovants pour étudier la symbiose des plantes avec les champignons qui les colonisent. Ses activités ont révélé des détails sans précédent sur les structures et les molécules impliquées dans le processus de la symbiose.
L'imagerie de la symbiose
La symbiose par mycorhize arbusculaire (AM) est une association champignon-plante qui facilite l'échange bidirectionnel par l'hôte de métabolites tels que le phosphate inorganique. Les champignons AM forment dans les racines de la plupart des plantes terrestres des structures d'alimentation complexes appelées arbuscules. Leur présence conduit à la reprogrammation de certains évènements, aboutissant à la synthèse d'une membrane dérivée de l'hôte et entourant l'arbuscule, la membrane péri-arbusculaire (PAM). Le processus et la dynamique de la biogénèse de la PAM restent cependant mal caractérisés.

Les scientifiques du projet ENDOSYM (3-D quantitative modelling of eukaryotic endosymbiosis: a pioneering innovative imaging approach), financé par l'UE, ont entrepris de développer de nouvelles techniques d'imagerie biologique permettant une imagerie 4D des cellules vivantes en tissus profonds impliquées dans la dynamique de la membrane, ainsi que des analyses ultra-structurelles à haute résolution.

Les chercheurs ont mis en place un modèle de synthèse AM pour le riz et Rhizophagus irregularis et utilisé la microscopie confocale multiphotonique à haute résolution (MPCM) ainsi que la tomographie ultra-structurelle. Pour faciliter l'imagerie des cellules vivantes, les racines de riz ont été modifiées pour exprimer une forme fluorescente du transporteur de phosphate colonisé par la mychorhize, PT1. Des marqueurs supplémentaires fluorescents subcellulaires de la membrane ont été utilisés pour l'imagerie par MPCM.

Les résultats ont indiqué pour la première fois que la localisation de PT11 dans la PAM des arbuscules en développement s'est produite sur des foyers distincts entourant les extrémités des fines branches de l'arbuscule. Selon l'imagerie temporelle de la localisation de PT11, soit ce dernier influence directement la ramification de l'arbuscule, soit cette dernière commande la localisation de PT11.

En ce qui concerne les structures 3D de la membrane, les scientifiques ont testé diverses approches pour la conservation de la membrane. Utilisant la congélation à haute pression, ils ont observé des nouvelles extensions membranaires tubulaires fongiques ressemblant à des nanopodia et ont validé la nature complexe de la PAM.

Dans l'ensemble, les chercheurs ont démontré que la symbiose par AM représente un excellent modèle pour élucider les processus moléculaires qui sous-tendent la reprogrammation complexe des organismes eucaryotes provoquée par des organismes envahisseurs. Les techniques d'imagerie développées pourraient être utilisées avec d'autres systèmes pour fournir des informations structurelles et moléculaires essentielles.

Informations connexes

Mots-clés

Symbiose, mycorhize arbusculaire, ENDOSYM, Rhizophagus irregularis, PT11
Numéro d'enregistrement: 191171 / Dernière mise à jour le: 2017-02-21