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Reportage photographique pour l'ouvrage «L’art d’acclimater les plantes, le jardin de la Villa Thuret» de Catherine Ducatillion et Landy Blanc-Chabaud, aux  EDITIONS QUAE. © © INRA, SLAGMULDER Christian

Sentir, bouger, communiquer, les plantes aussi !

Communication externe : les liens plantes-champignons

Les interactions entre les racines de la plante et les champignons du sol sont déterminées par un dialogue moléculaire impliquant une grande variété de molécules de communication.

Par Pascale Mollier
Mis à jour le 05/09/2014
Publié le 30/07/2014

Rhizophagus irregularis (alias Glomus intraradices) colonisant des racines de carotte.. © Université Toulouse III - Paul Sabatier, Guillaume Bécard
Rhizophagus irregularis (alias Glomus intraradices) colonisant des racines de carotte. © Université Toulouse III - Paul Sabatier, Guillaume Bécard

 

Les racines des plantes s’étendent dans le sol et sont en contact avec des milliers de bactéries, champignons et animaux microscopiques qui entrent en compétition pour les ressources carbonées libérées par la plante. Parmi ces microorganismes, certains champignons établissent des contacts privilégiés avec la plante : leurs réseaux mycéliens minuscules, mais très serrés, communiquent avec les racines végétales. C’est une symbiose, ou encore un échange gagnant-gagnant dans lequel le champignon favorise la nutrition minérale de la plante (eau, phosphates, nitrates, micro-éléments) qui lui fournit en retour les composés organiques issus de la photosynthèse (glucose, fructose…).

 Différentes stratégies d’entrée en contact

 La récente analyse comparée des génomes de deux champignons symbiotiques (le laccaire et la truffe) met en évidence des similitudes dans les mécanismes moléculaires régissant l’interaction symbiotique: en particulier, ces champignons ont perdu la capacité de dégrader la paroi végétale. Il s’agit en effet de pour le mycélium du champignon de s’installer entre les  cellules racinaires de son hôte sans les blesser afin d’éviter l’induction des réactions de défense. Afin de faciliter la construction de cette interface symbiotique, le laccaire injecte dans la racine une panoplie de messagers protéiques chargés d’établir le dialogue, dont certains contrôlent les défenses immunitaires de l’arbre pour éviter le rejet du champignon. La truffe, plus brutale, se fraye un passage en force entre les cellules de la racine. Il semblerait même que la truffe pourrait digérer les racines qui l’hébergent après les avoir exploitées.

 La reconnaissance plante-champignon : un dialogue moléculaire

 Comment le champignon symbiotique reconnaît-il son partenaire végétal dans l’entrelacs souterrain des racines ? Et réciproquement, comment la plante hôte distingue-t-elle les « bons » champignons des « mauvais » ?

Vingt ans de recherche, essentiellement française, ont permis d’identifier les molécules du dialogue entre plante et champignon. Les racines de la plante émettent de petite quantité de strigolactones (voir partie 5), une hormone qui déclenche la germination de la spore de champignon. Le mycélium fongique émet à son tour des sucres diffusibles complexes, les lipochitosaccharides, en direction de la racine. Ces facteurs, dénommés « Myc », provoquent chez la plante une cascade de mécanismes moléculaires aboutissant à la formation de la structure d’échange symbiotique.

Le dialogue entre les champignons symbiotiques et leur plante hôte est très complexe et implique d’autres molécules diffusibles agissant de concert avec les facteurs Myc. Le mycélium colonisateur émet par exemple des hormones végétales (auxines, cytokinines, voir partie 5) et des protéines qui contrôle la réaction immunitaire de la plante.

 Une relation sous condition

 Cette symbiose mutualiste entre plantes et champignons du sol est une règle générale et concerne plus de 80% des espèces de  plantes. L’ensemble des mycorhizes consomme entre 5 et 20% des sucres produits par la photosynthèse des parties aériennes de la plante. Mais ce prélèvement de combustible de la plante est largement compensé par l’apport de minéraux qui stimule sa croissance.

Il a d’ailleurs été démontré que si le champignon cesse de fournir du phosphate, la plante, non seulement coupe aussi son apport en sucres, mais aussi digère les structures d’échange mises en place par le champignon dans ses racines. Une relation qui supporte mal la tricherie !

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Écologie des forêts, prairies et milieux aquatiques, Santé des plantes et environnement, Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Grand Est - Nancy, Occitanie-Toulouse

Les travaux de l'Inra sur les symbioses

Caractérisation des facteurs Myc.

Caractérisation des facteurs Nod, synthétisés par les Rhizobium, des bactéries fixatrices d’azote qui vivent en symbiose avec les Légumineuses.

- Truffe : obtention de plants de chêne mycorhizés. 90% de la production actuelle de truffe noire du Périgord provient de ce procédé.

Participation au séquençage du génome de la truffe.

- Truffe : découverte du sexe des truffes : la truffe provient du croisement entre un mycélium mâle et un mycélium femelle. Mise au point d’un test de détection du sexe.

- Séquençage du génome de Rhizophagus irregularis, le plus ancien champignon symbiotique connu.