EndOMiX — Rôle des associations plantes-microorganismes endophytes (bactéries et champignons) dans la biodégradation des hydrocarbures aromatiques polycycliques

La France, comme bien d’autres pays, possède de nombreux sites industriels contaminés par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). La phytoremédiation est parmi les stratégies de remédiation les plus prometteuses. L'augmentation de la biodégradation des HAP dans la rhizosphère des plantes a été très largement étudiée. En revanche, l’absorption puis la dégradation des HAP dans les plantes a été très peu explorée. Bien que les HAP parents soient détectés à faible concentration, divers procédés de transformation et de conjugaison générant des métabolites et des dérivés de HAP ont été proposés mais jamais explorés dans un système végétal complexe. Ainsi, des efforts de recherche sont nécessaires pour mieux comprendre la dynamique et le devenir des HAP dans les systèmes sol-plante. Les outils de métabolomique pourraient aider à identifier les dérivés de HAP dans les tissus végétaux. Les plantes sont naturellement colonisées par une grande variété de microorganismes. Bien que le rôle du microbiote rhizosphérique dans la dissipation de HAP ait été largement étudié, nos connaissances concernant le microbiote de l’endosphère racinaire restent limitées. Les endophytes bactériens et fongiques sont bien connus pour leurs propriétés de promotion de croissance des plantes (PGP), et certains d'entre eux sont capables de dégrader les HAP, mais les voies de dégradation microbiennes des HAP et les interactions physiologiques avec les plantes n'ont jamais été explorées. Bien que les interactions biotiques positives entre bactéries et champignons soient bien connues, les études se concentrent rarement sur les deux partenaires en même temps. Par conséquent, la réponse commune de la plante et de ses endophytes à la pollution par les HAP doit être étudiée, en tirant parti du développement d’outils OMIC fournissant des informations sur la réponse cellulaire aux niveaux génomique, transcriptomique, protéomique et métabolomique. Dans ce contexte, le projet EndOMiX aura pour but de caractériser les interactions entre les endophytes racinaires bactériens et fongiques et les plantes dans le contexte de sols contaminés par des HAP afin de mieux comprendre les processus moléculaires mis en place et à terme d’accroitre l’efficacité des procédés de phytoremédiation. Le 1er objectif est d’évaluer l’impact d’un gradient de contamination en HAP sur la réponse de la plante et de son microbiote, en utilisant une combinaison d’outils enzymatiques et moléculaires. Les données aideront à comprendre comment le taux de pollution structure la diversité des communautés microbiennes et module l'activité métabolique de la plante et des endophytes. Le devenir des HAP dans les plantes étant encore mal compris, notre 2ème objectif est d'identifier, de suivre et de localiser le HAP et ses produits dérivés dans le sol rhizosphérique, les tissus végétaux et la biomasse microbienne associée en utilisant un HAP marqué au 13C et en combinant une approche métabolomique et de DNA-SIP (« stable isotope probing ») pour identifier les micro-organismes bénéficiant de cette source de carbone. Les résultats permettront de proposer des scénarii concernant le devenir des HAP dans les systèmes sol-plante. Le 3ème objectif est d’isoler, avec une pression de sélection en HAP, des endophytes bactériens et fongiques et de déterminer leurs caractéristiques fonctionnelles (c.-à-d. PGP et la dégradation des HAP). Cette large banque de souches bactériennes et fongiques pourra être utilisée en phytoremédiation. Le dernier objectif est de comprendre le rôle des 3 partenaires (bactérie, champignon et plante) et les mécanismes fonctionnels mis en jeu en réalisant une expérimentation dans des conditions simplifiées et contrôlées, en vu de révéler qui fait quoi, comment et où, en suivant un HAP marqué au 13C. Nous pourrons alors pleinement comprendre le fonctionnement métabolique de notre système et reconstituer les principales étapes de transformation des HAP dans les plantes.