Le microbiote des racines à la loupe : reconnaître ses amis de ses ennemis

Publié le 20 Mai 2022

Les 41 souches de champignons isolées, représentatives du microbiote racinaire de l'Arabette des dames.

Les 41 souches de champignons isolées, représentatives du microbiote racinaire de l'Arabette des dames.

paru sur INRAE le 14/12/2021

Des scientifiques mettent en lumière quels déterminants génétiques permettent aux champignons colonisant les racines de développer soit des associations bénéfiques, soit des interactions pathogènes. C’est le résultat d’un projet collaboratif impliquant le Max Planck Institute for Plant Breeding Research - MPIPZ, INRAE, l’université de Lorraine et le Joint Genome Institute. Ces résultats originaux, publiés le 10 décembre dans Nature Communications, améliorent les connaissances sur le fonctionnement du microbiote végétal et ouvrent de nouvelles perspectives sur la maîtrise des micro-organismes en vue de promouvoir la croissance des plantes.

Des communautés microbiennes complexes sont hébergées par les plantes et influent sur leur développement et leur croissance. Les racines, en particulier, abritent une grande diversité de micro-organismes, dont des bactéries et des champignons, ayant un impact direct sur la bonne santé des plantes. Dans cette étude originale, publiée dans Nature Communications, des scientifiques caractérisent quels gènes différencient les champignons bénéfiques des champignons pathogènes.

 

Afin d’étudier ces interactions entre plantes et champignons, ils utilisent une plante modèle : l’Arabette des dames (Arabidopsis thaliana). Cette plante est dépourvue du programme génétique qui lui permettrait d’établir une symbiose bénéfique avec les champignons racinaires mutualistes, qui aident la plupart des végétaux à acquérir des minéraux du sol. En contrepartie, l’Arabette a développé des interactions bénéfiques avec d’autres champignons vivant à l’intérieur des racines, les endophytes. A partir d’une large collection de champignons endophytes, les scientifiques ont sélectionné 41 souches représentatives du microbiote racinaire de l’Arabette afin de séquencer et d’analyser leur génome.

Ils comparent ensuite le génome de ces champignons endophytes à ceux d’une centaine de champignons symbiotiques, décomposeurs ou pathogènes. Résultat : la plupart des endophytes, isolés de plantes saines, avaient pour ancêtres des champignons pathogènes.

 

Quand ces champignons endophytes sont mis en contact individuellement avec l’Arabette, ils stimulent sa croissance ou au contraire, ils induisent des nécroses. Il apparaît que les souches néfastes colonisent les racines de façon beaucoup plus agressive que les champignons bénéfiques et dominent le microbiote racinaire, ce qui explique la nécessité pour la plante de contrôler leur prolifération.

 

Grâce à l’analyse fonctionnelle comparative de champignons endophytes bénéfiques ou pathogènes, les chercheurs ont réussi à identifier une famille de gènes facilitant la colonisation racinaire. Ces gènes permettent la fabrication de molécules qui dégradent un composant essentiel de paroi végétal : la pectine.

 

Pour confirmer le rôle de cette molécule dans la pathogénicité, le gène correspondant est inséré dans le génome d’un champignon qui en est naturellement dépourvu. Non seulement ce mutant est capable de coloniser les racines plus agressivement que la souche naturelle, mais son inoculation provoque une réduction de la croissance des plantes.

 

Ces molécules produites par les champignons, qui dégradent les parois de la plante, sont donc des facteurs critiques pour l’intrusion dans les racines. Lorsque leur prolifération n’est plus maîtrisée par le système immunitaire de la plante-hôte, les champignons du microbiote racinaire peuvent devenir pathogènes si leur capacité de dégradation est trop forte.

 

Cette étude montre la complexité du microbiote des plantes, composé d’un cortège de micro-organismes bénéfiques ou pathogènes qui sont en compétition, mais aussi étroitement surveillé par le système de défense de la plante. Grâce à une meilleure connaissance des équilibres qui régissent le microbiote végétal, cette découverte offre de nouvelles perspectives dans l’utilisation des champignons afin d’améliorer la santé des plantes cultivées.

 

Référence

Mesny, F., Miyauchi, S., Thiergart, T. et al. Genetic determinants of endophytism in the Arabidopsis root mycobiome. Nat Commun 12, 7227 (2021).  https://doi.org/10.1038/s41467-021-27479-y


 

Rédigé par ANAB

Publié dans #Apprendre de la nature

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