Functional analysis of BclA, an antimicrobial peptide transporter involved in bacteroid differentiation during the Aeschynomene/Bradyrhizobium symbiosis

Les plantes de la famille des légumineuses ont acquis la capacité d’accueillir au sein d’organes symbiotiques, les nodosités, des bactéries fixatrices d’azote appelées bactéroïdes. Cette symbiose permet aux plantes hôtes de satisfaire leurs besoins en azote. Certaines légumineuses produisent au sein des nodosités une grande famille de peptides antimicrobiens particuliers, les NCR (Nodule-specific Cysteine-Rich). Ils permettent à l’hôte de contrôler la population bactérienne intracellulaire via leurs activités antimicrobiennes, mais aussi d’imposer aux rhizobia une différenciation terminale des bactéroïdes. Durant ma thèse, j’ai participé à l’identification et à la caractérisation de la protéine bactérienne BclA. Ce transporteur ABC est nécessaire pour la formation de bactéroïdes différenciés lors de la symbiose Aeschynomene-Bradyrhizobium. Pour mieux comprendre sa fonction symbiotique, j’ai étudié la relation entre BclA et une enzyme de modification du peptidoglycane, la DD-carboxypeptidase 1. J’ai pu montrer que ces deux facteurs agissent de manière indépendante dans la mise en place de bactéroïdes différenciés. Une analyse fonctionnelle de BclA et une expérience d’évolution expérimentale avec le mutant bacA de Sinorhizobium, un orthologue de bclA, apportent une meilleure compréhension du rôle de ces transporteurs in vivo. L’ensemble des résultats obtenus pendant ma thèse suggère que BclA et BacA assurent la résistance bactérienne face aux NCR in planta, comme un prérequis pour la suite du processus, mais ne sont pas nécessaires à la différenciation per se. De plus, leurs activités d’import des NCR ne semblent pas être le mécanisme sous-jacent du processus de résistance.Plants of the legume family have acquired the ability to host in specific symbiotic organs, the roots nodules, nitrogen fixing bacteria, called bacteroids. This symbiosis allows plants to fulfill all their nitrogen requirements. Some legume plants produce in their nodules a large family of antimicrobials peptides called the NCRs (Nodule-specific Cysteine-Rich). Their antimicrobial activities allow the host plant to control the intracellular bacterial population. NCRs peptides also govern terminal differentiation of the bacteroids. During my PhD work, I participated in the identification and characterization of BclA. This bacterial ABC transporter is involved in bacteroid differentiation during the Aeschynomene- Bradyrhizobium symbiosis. In order to better understand its symbiotic function, I studied the link between BclA and a peptidoglycan-modifying enzyme, the DD-carboxypeptidase 1. I was able to show that these two factors act in an independent manner in the establishment of bacteroid differentiation. A functional analysis of BclA and an experimental evolution on Sinorhizobium bacA mutant, an orthologue of bclA, conferred a better understanding of the in vivo role of these transporters. The results obtained during my thesis suggest that the BclA and BacA function is to ensure bacterial resistance to NCRs, as a prerequisite for the bacterial differentiation process, but is not needed for differentiation per se. Furthermore, their NCR uptake activities do not seem to be the mechanism underlying the resistance