

L’azote est un nutriment essentiel à la croissance des plantes, mais il constitue souvent un facteur limitant dans de nombreux écosystèmes. Certaines espèces végétales parviennent à surmonter cette limitation en établissant des relations symbiotiques avec des bactéries fixatrices d’azote, un processus qui présente un fort potentiel pour améliorer la durabilité des systèmes agricoles. Ces interactions conduisent à la formation d'organes racinaires spécialisés, appelés nodules, dans lesquels les bactéries sont hébergées à l'intérieur des cellules végétales, dans un environnement optimisé pour le métabolisme de l'azote. Nos recherches portent sur l’étude de ces symbioses chez des espèces de légumineuses qui interagissent avec des bactéries appelées collectivement rhizobia. Nous cherchons à comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents au développement des nodules et à leur colonisation, ainsi que les déterminants génétiques qui influencent ces symbioses dans des environnements complexes d'interactions plante-plante. Pour y parvenir, nous utilisons différentes espèces modèles de légumineuses et de brassicacées, en mobilisant un large éventail de méthodes allant de la biologie moléculaire, de la génétique et de la biochimie à des approches avancées de biologie cellulaire.




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THÈMES DE RECHERCHE
Nos projets s'articulent autour de trois axes de recherche principaux dans lesquels nous visons à comprendre :
1. Quels sont les mécanismes moléculaires responsables de la reprogrammation transcriptionnelle symbiotique ?
Notre équipe est spécialisée dans l’étude des facteurs de transcription symbiotiques et de la reprogrammation épigénétique qui contrôlent le développement des nodules chez les légumineuses. En combinant des approches de génomique fonctionnelle, de biologie moléculaire et de la chromatine, nous nous intéressons à la compréhension du mode d'action des facteurs de transcription pionniers et modulateurs de la structure de la chromatine, notamment des longs ARN non codants (lncRNA), dans la reprogrammation transcriptionnelle au cours de la symbiose chez la légumineuse Medicago truncatula.
Contact: Matthias Benoit and Andreas Niebel.

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2. Comment les légumineuses guident-elles l'infection transcellulaire et intercellulaire des bactéries symbiotiques ?
Le transport des rhizobiums de la surface racinaire vers le nodule est une étape cruciale qui se produit sous la direction de la plante, par des modes d'infection transcellulaire (via des cordons d’infection apoplastique) ou intercellulaire. Cependant, les mécanismes sous-jacents restent mal caractérisés. Notre objectif est de disséquer les mécanismes cellulaires à l'origine de ces modes d'entrée, en combinant des approches diverses (e.g. génomique fonctionnelle, biochimie et microscopie à haute résolution dans différents systèmes modèles (i.e. M. truncatula et Aeschynomene evenia). Nous nous focalisons principalement sur la compréhension des processus qui sous-tendent la création de la polarité cellulaire et d'une nouvelle interface pariétale pour permettre la colonisation des racines par les rhizobia.
Contact : Joëlle Fournier and Fernanda de Carvalho-Niebel.



3. Comment les interactions entre plantes modulent-elles la symbiose rhizobienne chez les légumineuses ?
Les mécanismes par lesquels les interactions entre plantes peuvent influencer des caractéristiques agricoles clés, comme la nodulation sont encore méconnus. Nous combinons ici le phénotypage à haut débit, des analyses GWAS et des approches de génomique fonctionnelle pour élucider les bases génétiques régissant les interactions plante-plante et leur impact sur la nodulation racinaire chez les légumineuses.
Contact: Matthias Benoit.

Projets en cours
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ANR PRC ADDORE (2025-2029), on “Cell polarity in root nodule symbioses”. Partners: S. Radutoiu (Aarhus, DK); D. Capela (LIPME). F. de Carvalho-Niebel (Coordinator).
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ANR JCJC ISLAND (2025-2029), on “LncRNAs regulating gene expression during nodule development”. M. Benoit (Coordinator).
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ANR PRC SYMBASE (2025-2029), on “How symbiotic infection is triggered in lateral root base”. JF Arrighi, PHIM (Coordinator), F. de Carvalho-Niebel (LIPME leader).
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ANR PRC MELONOD (2024-2028), “Role of a pioneer transcription factor in the rhizobium symbiosis”. S. Jaubert & B. Favery (ISA, Nice). A. Niebel (Coordinator)
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INRAE-SPE SYM2PLANTS (2024-2025), “Exploring the impact of plant-plant interactions on nitrogen-fixing root symbiosis in legumes". M. Benoit & M. Hanemian (Co-coordination).
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IRP CNRS-LOCOSYM (2023-2027), “Long non-coding ARNs regulating rhizobia symbiosis". F. Ariel, F. Blanco & E. Zanetti (Argentina), Martin Crespi (France). A. Niebel (Coordinator).



