Kais Ghedira, Philippe Normand, Haïtham Sghaier, Emna Harigua-Souiai, Cherif Ben Hamda, Jean Armengaud, Ikram Guizani, Petar Pujic, Sihem Guesmi, Guylaine Miotello, Pascale Fournier, Institut Pasteur de Tunis, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Laboratoire d'Epidémiologie Moléculaire et de Pathologie Expérimentale Appliquée aux Maladies Infectieuses (LR11IPT04), Université de Tunis El Manar (UTM)-Institut Pasteur de Tunis, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Faculté des Sciences de Bizerte [Université de Carthage], Université de Carthage - University of Carthage, Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires [Tunisie] (CNSTN), INAT Laboratoire Recherche-Développement Sciences et Technologie de l'Eau (INAT-LRSTE), Université de Carthage - University of Carthage-INAT, Laboratoire Innovations technologiques pour la Détection et le Diagnostic (LI2D), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Biotechnology and Bio-Geo Resources Valorization, Sidi Thabet Technopark (LR11ES31), This work was supported by the Tunisian National Center for Nuclear Sciences and Technology (CNSTN), the Institut Pasteur de Tunis (Tunis) and the Ministry of Higher Education and Scientific Research in Tunisia., Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), Institut Pasteur de Tunis-Réseau International des Instituts Pasteur ( RIIP ), Laboratoire d'Epidémiologie Moléculaire et de Pathologie Expérimentale Appliquée aux Maladies Infectieuses ( LR11IPT04 ), Institut Pasteur de Tunis-Université Tunis El Manar ( UTM ) -Réseau International des Instituts Pasteur ( RIIP ), Faculté des Sciences de Bizerte, Ecologie microbienne ( EM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon ( ENVL ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -VetAgro Sup ( VAS ), Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires [Tunisie] ( CNSTN ), INAT Laboratoire Recherche-Développement Sciences et Technologie de l'Eau ( INAT-LRSTE ), Carthage University-INAT, Laboratoire Innovations technologiques pour la Détection et le Diagnostic ( LI2D ), Service de Pharmacologie et Immunoanalyse ( SPI ), Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) ( DRF (CEA) ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Département Médicaments et Technologies pour la Santé ( DMTS ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Sidi Thabet Technopark ( LR11ES31 ), Université Tunis El Manar (UTM)-Institut Pasteur de Tunis, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
International audience; Actinorhizal plants are ecologically and economically important. Symbiosis with nitrogen-fixing bacteria allows these woody dicotyledonous plants to colonise soils under nitrogen deficiency, water-stress or other extreme conditions. However, proteins involved in xerotolerance of symbiotic microorganisms have yet to be identified. Here we characterise the polyethylene glycol (PEG)-responding desiccome from the most geographically widespread Gram-positive nitrogen-fixing plant symbiont, Frankia alni, by next-generation proteomics, taking advantage of a Q-Exactive HF tandem mass spectrometer equipped with an ultra-high-field Orbitrap analyser. A total of 2,052 proteins were detected and quantified. Under osmotic stress, PEG-grown F. alni cells increased the abundance of envelope-associated proteins like ABC transporters, mechano-sensitive ion channels and Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats CRISPR-associated (cas) components. Conjointly, dispensable pathways, like nitrogen fixation, aerobic respiration and homologous recombination, were markedly down-regulated. Molecular modelling and docking simulations suggested that the PEG is acting on Frankia partly by filling the inner part of an up-regulated osmotic-stress large conductance mechanosensitive channel. Actinobacteria belonging to the genus Frankia do establish nitrogen-fixing nodular symbiosis with the roots of 23 angiosperm genera that are collectively called " actinorhizals " 1. These plants form root nodules in which Frankia fixes nitrogen, thus permitting them to thrive in pioneer soils poor in nitrogen and organic matter, such as glacial moraines, lava fields, forest burnouts or anthropogenic sites such as mine spoils or hydrodam dykes 2. Frankia establishes a symbiotic association with the roots of several dicotyledonous plants. The different Frankia lineages form a coherent cluster at the root of the aerobic actinobacteria phylum 3 , and F. alni in particular establishes symbiosis with alder (Alnus) and bayberry (Morella) species 4. The interaction has evolved over several million years with a sophisticated dialogue that does not imply acy-lated N-acetyl-glucosamine oligomeric Nod factors 5. The Frankia determinants of symbiosis are still poorly known, which is for the most part due to the lack of a genetic transformation system. Transcriptomics has shown genes coding for nitrogenase (nif), hydrogenase uptake (hup), hopanoids (shc, hpn), iron-sulfur (suf) clusters as among the most up-regulated 6. Proteomics has also been used to analyze the symbiosis 7 to identify up-regulated peptides and it has shown the presence of Nif, Hup, Suf, Hop proteins as expected but also several transporters, regulators and various proteins involved in stress responses.