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Les facteurs clés des symbioses microorganismes – plantes

Sur la planète, les symbioses bactéries-légumineuses produisent autant d’ammoniac que toute l’industrie des engrais. Dans les années 2000, les chercheurs de l’Inra ont caractérisé les facteurs clés de ces symbioses fixatrices d’azote. Dix ans plus tard, ils ont isolé leurs équivalents pour les symbioses plantes-champignons.

Induction du méristème nodulaire au niveau des cellules corticales internes. Ces cellules se différencient pour donner naissance à un massif de cellules qui vont se diviser activement. Medicago sativa. © Inra, TRUCHET Georges
Par Pascale Mollier
Mis à jour le 15/04/2016
Publié le 23/01/2016

Symbioses fixatrices d’azote : les facteurs NOD

Alors que les plantes peuvent synthétiser des composés carbonés à partir du gaz carbonique de l’air, via le mécanisme de photosynthèse, elles sont incapables de fixer l’azote de l’air. Pourtant, sans azote, pas de synthèse de protéines, pas de vie possible ! Certaines plantes, de la famille des légumineuses, ont trouvé la solution : s’associer avec des bactéries fixatrices d’azote (du genre rhizobium essentiellement). Sur la planète, les symbioses Rhizobium-légumineuses produisent autant d’ammoniac que toute l’industrie des engrais (chiffres 2009).

Dans les années 2000, Jean Dénarié et son équipe ont caractérisé les facteurs NOD qui participent au dialogue moléculaire qui s’établit entre la plante et la bactérie et qui permet l’installation de la symbiose : émission de flavonoïdes par la plante, qui attirent les bactéries, émission de facteurs NOD par la bactérie, qui conduisent à la formation des nodules dans les racines de plante, dans lesquels la bactérie s’installe.

Ainsi, on a pu sélectionner les souches de rhizobium les plus compétitives pour la nodulation et enrichir les inocula avec des solutions de facteurs NOD purifiés. Des millions d’hectares sont inoculés ainsi chaque année avec des rhizobium dans le monde.

Symbioses plantes-champignons : les facteurs MYC

 Les mycorhizes sont des symbioses plantes-champignons. Les champignons fournissent à la plante les éléments minéraux puisés dans le sol (phosphate, calcium, potassium, magnésium, cuivre, zinc, etc.), tandis que la plante fournit aux champignons  les métabolites dérivés de photosynthèse. Ces mycorhizes concernent 95% des plantes.

Dix ans après la caractérisation des facteurs NOD, Jean Dénarié et ses collaborateurs ont caractérisé les facteurs MYC, qui interviennent dans le dialogue moléculaire plante-champignon. Les facteurs MYC appartiennent à la même famille chimique que les facteurs Nod, clé des symbioses entre légumineuses et bactéries. Ce sont également des lipo-chitooligosaccharides (LCOs), ce qui confirme la proximité évolutive de ces deux types de symbioses pourtant fort différentes.

Des inocula fongiques sont utilisés en pépinières forestières, depuis 20 ans sur le pin Douglas. Autre exemple, l’inoculation des arbres truffiers, qui doit beaucoup aux travaux de l’Inra…

Références

- Facteurs Nod :

Lerouge P, Roche P, Faucher C, Maillet F, Truchet G, Promé JC et Dénarié J. 1990. Symbiotic host-specificity of Rhizobium meliloti is determined by a sulphated and acylated glucosamine oligosaccharide signal. Nature, 344: 781-784.

- Facteurs Myc :

Maillet F, Poinsot V, André O, Puech-Pagès V, Haouy A, Gueunier M, Cromer L, Giraudet D, Formey D, Niebel A, Martinez E-A, Driguez H, Bécard G et Dénarié J. 2011. Fungal lipochitooligosaccharides symbiotic signals in arbuscular mycorrhiza. Nature 6 janvier;DOI: 10.1038/nature09622