Frontières adaptatives des burkholderias en interaction avec le riz : approches génétiques et fonctionnelles

Les burkholderias appartiennent à plusieurs genres bactériens (dont Burkholderia et Paraburkholderia). Certaines espèces interagissent avec de multiple hôtes eucaryotes avec lesquels elles développent une gamme d’interaction allant de la symbiose à la pathogénie. Une grande diversité d’espèces de burkholderias interagisse avec le riz, faisant de cette plante un modèle idéal pour l’étude des interactions burkholderias/plantes. Une frontière taxonomique semble se dessiner entre le genre Burkholderia, qui regroupe la majorité des espèces pathogènes, et le genre Paraburkholderia qui concentre des espèces phytobénéfiques et environnementales. Ce travail de thèse a porté sur l’étude des frontières génétiques chez des espèces de ces deux genres interagissant avec le riz. Nous avons d’abord exploré la diversité taxonomique de 124 souches isolées du riz par l’étude de marqueurs taxonomiques (16S et recA) et, pour un sous ensemble de 12 espèces potentiellement différentes, d’analyse de leurs génomes (ANI). Nous avons progressé dans la description de la diversité intraspécifique chez l’espèce Burkholderia cenocepacia dont nous possédions des isolats de racines de riz, fait étonnant pour ce pathogène humain, et qui nous a conduit à décrire une nouvelle espèce mieux adaptée à l’environnement végétale (que nous proposons de nommer B. servocepacia). Nous avons ensuite exploré les bases génétiques de l’adaptation à l’environnement plantes chez Burkholderia et Paraburkholderia par deux approches. La première portait sur les étapes précoces d’interaction avec la plante, en étudiant la réponse transcriptomique de six espèces, tirées des deux genres, stimulées aux exsudats racinaires de riz, qui nous a permis de montrer une réponse souche-spécifique indépendante de leur appartenance taxonomique, et de lister des catalogues de fonctions impliqués dans la perception des exsudats. La seconde approche a porté sur deux souches modèles endophytes du riz, Paraburkholderia kururiensis M130 (Pk) et Burkholderia vietnamiensis LMG10929 (Bv), pour lesquelles nous avons réalisé un crible génétique haut-débit de banques de mutants par Tn-Seq, visant à trouver les déterminants génétiques leur permettant de coloniser les racines des deux sous-espèces de riz, Oryza sativa ssp. japonica et Oryza sativa ssp. indica. Nous observons une forte disparité dans l’adaptation des deux souches à la colonisation racinaire puisque Bv et Pk requiert des gènes différents par leur nombre et leur nature. Par ailleurs, l’effet génotype de l’hôte induit une adaptation de la part des deux colonisateurs. En dernière partie, nous avons étudié la distribution des systèmes de sécrétion de type 3 (T3SS) chez les burkholderias. Nous décrivons deux nouveaux types de T3SS et démontrons que l’un d’eux est impliqué chez Bv dans la colonisation racinaire. Nous discutons finalement de l’ensemble des résultats de cette thèse dans le contexte de l’étude des frontières adaptatives à l’environnement plante chez les Burkholderia et Paraburkholderia.