Analysis o f molecular mechan isms invo lved in m embrane exchange o f nutrients within (ecto)mycorrhizal symbiosis between fungus and plant root for a b etter ad aptation of the host plant to d eficiency and salinity stress | Analyse des mécanismes moléculaires responsables des échanges membranaires dans la symbiose (ecto)mycorhizienne entre champignon et racine de la plante pour une meilleure adaptation de la plante aux conditions de carence nutritionnelle et de stress salin

Inglés. Ectomycorrhizal fungi establish beneficial associations with trees, particularly in temperate and boreal forests. The extraradical mycelium of mycorrhizal fungi explores the soil and supplies nutrients to plant roots via soil-fungus-plant interfaces. In return, mycorrhizal plants supply carbon substrates to their root-associated fungi via efficient transport systems. The movement of these nutrients is mediated and regulated by several efficient membrane transport systems present in both fungi and plants. To gain a better understanding of the establishment and functioning of mycorrhizal symbiosis, the underlying molecular mechanisms need to be identified and the membrane transport involved characterised. The objectives of the PhD project included the analysis of (i) the impact of mycorrhizal symbiosis on plant adaptation to salt stress, (ii) the fungal transport systems likely to be involved in potassium nutrition in mycorrhizal plants, and (iii) the fungal membrane transporter most induced by mycorrhizae. The model for this study is the ectomycorrhizal association between Pinus pinaster and Hebeloma cylindrosporum. Interesting results were obtained showing that this beneficial association reduces the salt stress tolerance of young pine seedlings. Analyses of the fungal potassium transporters identified were completed, characterising the second Trk-type transporter as a selective potassium uptake system. Among the membrane transporters induced by mycorrhizae, a member of the CDF family was found to be up-regulated upon early contact with the host plant and characterised as a zinc transporter. As zinc is an essential micronutrient, necessary in sufficient quantities but toxic at high concentrations, fungal and ectomycorrhizal growth of pine was analysed as a function of external zinc. Summarising these results, two review articles are included in the PhD manuscript and three articles are being prepared for submission.

Francés. Les champignons ectomycorhiziens établissent des associations bénéfiques avec les arbres, en particulier des forêts tempérées et boréales. Le mycélium extraradical des champignons mycorhiziens explore le sol et fournit des nutriments aux racines des plantes via des interfaces sol-champignon-plante. En retour, les plantes mycorhiziennes fournissent des substrats de carbone à leurs champignons associés aux racines via des systèmes de transport efficaces. Le mouvement de ces nutriments est médié et régulé par plusieurs systèmes de transport membranaire efficaces présents chez les champignons et les plantes. Pour mieux connaître l’établissement et le fonctionnement de la symbiose mycorhizienne, l’identification des mécanismes moléculaires sous-jacents et la caractérisation du transport membranaire impliqué sont nécessaires. Les objectifs du projet de doctorat comprenaient l’analyse de (i) l’impact de la symbiose mycorhizienne sur l’adaptation des plantes au stress salin, (ii) les systèmes de transport fongiques susceptibles d’être impliqués dans la nutrition du potassium des plantes mycorhiziennes, et (iii) le transporteur membranaire fongique le plus induit par les mycorhizes. Le modèle de cette étude est l’association ectomycorhizienne entre pin maritime Pinus pinaster et Hebeloma cylindrosporum. Des résultats intéressants ont été obtenus montrant que cette association bénéfique atténue la tolérance au stress salin des jeunes plants de pin. Des analyses des transporteurs de potassium fongiques identifiés ont été complétées, caractérisant le deuxième transporteur de type Trk en tant que système d’absorption sélective du potassium. Parmi les transporteurs membranaires induits par les mycorhizes, un membre de la famille des CDF s’est avéré être régulé à la hausse au contact précoce avec la plante hôte et caractérisé comme un transporteur de zinc. Comme le zinc est un micronutriment essentiel, nécessaire en quantité suffisante mais toxique à des concentrations élevées, la croissance fongique et ectomycorhizienne du pin a été analysée en fonction du zinc externe. Résumant ces résultats, deux articles de synthèse sont inclus dans le manuscrit de doctorat et trois articles sont en préparation pour la soumission.