Réponses moléculaires du champignon ectomycorhizien Paxillus involutus aux métaux et effet de la symbiose sur la croissance et la survie de Betula pendula cultivé en sol pollué
Résumé
Molecular mechanisms underlying the response of the ectomycorrhizal fungi Paxillus involutus towards heavy metals have been studied. The availability of a P. involutus cDNA library has allowed the use of a cDNA macroarray hybridization, with 2040 cDNAs, to identify genes whose expression was modulated by cadmium (4 % of these clones were up or down regulated by Cd). Three cDNAs (from the cDNA library) coding for a superoxide dismutase (SOD), a metallothionein (MT) and a thioredoxin (TRX) have been characterized. The SOD and the MT functions have been demontrated respectively using a SOD-deleted bacteria and a MT-deleted yeast. The study of the SOD revealed a probable peroxysomal localization and mainly a regulation at the post-translational level. The expression study of MT and TRX has been performed using 3 metals : Cd, Cu et Zn and indicated an induction by only Cd and Cu. We have also measured the synthesis of non-protein thiols in P. involutus subjected to a Cd stress and demonstrated the overproduction of glutathion, the absence of phytochelatins and the presence of a unidentified component which could be a MT. We have also studied the impact of various P. involutus strains on different aspects of his host tree (birch) physiology grown on polluted soil. We have confirmed the filter function of P. involutus, but we also observed a weak survival rate of introduced fungal strains against indigenous strains.
Les mécanismes moléculaires impliqués dans la réponse du champignon ectomycorhizien Paxillus involutus aux métaux ont été étudiés. La disponibilité d'une banque ADNc de ce champignon a permis l'étude de l'expression génique de 2040 clones et l'obtention d'une vision globale des gènes régulés par le Cd (environ 4 % sont régulés positivement ou négativement). Trois ADNc codant une superoxyde dismutase (SOD), une métallothionéine (MT) et une thioredoxine (TRX) ont été caractérisés. La fonction de la SOD et de la MT a été démontrée respectivement chez une bactérie SOD-déficiente et une levure MT-déficiente. Les études sur la SOD ont démontré une probable localisation peroxysomale et un niveau de régulation principalement post-traductionnel. L'étude de l'expression de la MT et de la TRX a été réalisée sur 3 métaux: Cd, Cu et Zn et a permis de montrer leur induction par le Cd et le Cu. La mesure de la synthèse des thiols non protéiques chez P. involutus soumis à un stress Cd indique la surproduction de glutathion, l'absence de synthèse de phytochélatines et la présence d'un composé pouvant être une MT. Enfin, le rôle de différentes souches de P. involutus sur les racines de bouleau cultivé sur sol pollué a été étudié. Ceci nous a permis de confirmer le rôle filtre de P. involutus vis à vis des métaux et de mettre en évidence la faible compétitivité des souches vis à vis de souches fongiques indigènes.