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L’infection du mildiou régulée par la composition du microbiote racinaire

Mieux connaître les interactions entre les oomycètes pathogènes et le microbiote de la surface racinaire de la plante hôte est un facteur de succès pour développer une stratégie de  biocontrôle contre ces bioagresseurs. L’Inra a exploré la nature de ces interactions pour le Phytophthora, un agent responsable du mildiou sur tomate.

Zoospores de Phytophthora parasitica (exprimant de la GFP) ayant germé sur racine de tomate et ayant formé des appressoriums qui permettent au micro-organisme de pénétrer dans les tissus de l’hôte. Boules vertes et creuses : zoospore, boules pleines : appressoriums. Coloration à l’iodure de propidium marquant les parois et noyaux.. © Inra, LE BERRE Jo-Yann
Mis à jour le 21/06/2018
Publié le 12/06/2018

Influence du microbiote racinaire sur l’infection des plantes par des oomycètes

Les oomycètes phytopathogènes sont des microorganismes eucaryotes et filamenteux. Les genres Phytophthora et Pythium sont responsables de maladies causant des symptômes sévères sur un large éventail de plantes. Au-delà de l’interaction plante-oomycète, comprendre comment la composition du microbiote de la rhizosphère interfère avec l’agent pathogène en sa faveur (formation d’un inoculum sous forme de biofilm, contribution à la pénétration et à la croissance invasive, dissémination de propagules infectieuses) ou en sa défaveur (inhibition de l’adhésion, de l’allongement des hyphes mycéliens à la surface végétale) apportera des pistes prometteuses pour le développement de solutions de biocontrôle.

Composition du microbiote associé à P. parasitica au sein de biofilms

L’oomycète Phytophthora parasitica détourne à son profit le microbiote racinaire des plantes-hôtes. La caractérisation de ce microbiote racinaire a permis d’identifier des bactéries capables (i) de se développer sur un milieu à base d’extrait de P. parasitica, (ii) de présenter une activité probiotique ou antibiotique in vitro envers ce dernier et, (iii) d’avoir un impact sur son cycle d’infection. En prenant en compte l’interaction tripartite Tomate – Oomycète – Bactéries, des analyses métagénomiques ont été conduites pour explorer les modifications de la composition du microbiote racinaire bactérien en présence de l’oomycète. La colonisation de la surface racinaire du plant par P. parasitica est associée à un changement dans la communauté microbienne impliquant une transition vers davantage de bactéries du phylum Bacteroidetes (flavobactéries surtout) et une réduction de Protéobactéries (Alphaprotéobactéries, Sphigomonadales, hyphomicrobiacées, bradyrhizobiacées). La présence de certaines espèces de Pseudomonas taxonomiquement proches et connues pour établir des interactions commensales avec P. parasitica, a été associée à l’amplifcation des symptômes de la maladie chez les plants de tomate.

Association mutualiste entre P. parasitica et Flavobactéries ?

L'infection d'une plante hôte par P. parasitica repose sur la sécrétion d'enzymes dégradant la paroi cellulaire de la plante, ce qui mène à une pénétration réussie dans l'hôte et à l'acquisition subséquente d'éléments nutritifs. La capacité des oomycètes à dépolymériser efficacement les polysaccharides cellulaires pourrait contribuer à l'enrichissement observé de Bactéroidetes au sein du microbiote associé à P. parasitica. Par ailleurs, l'abondance des Bactéroidetess dans les sols est positivement corrélée aux taux de minéralisation du carbone, influencée par les oomycètes via la digestion de la pectine. La dégradation localisée de la paroi cellulaire des plantes aux sites de formation du biofilm constituerait une niche favorable pour les Flavobactéries du sol. Au sein de cette famille bactérienne, les génomes présentent en effet une grande abondance et une diversité de gènes impliqués dans le métabolisme des glucides tels que le xylose, l'arabinose et la pectine.

Perspectives de stratégie de biocontrôle

Déterminer la nature des interactions entre le pathogène, ici un oomycète, et la plante permet d’élaborer des méthodes de lutte alternatives aux fongicides. Mieux comprendre comment les micro-organismes évoluent et s’adaptent au sein du réseau d’interactions oomycètes-microbiote-plante va contribuer à de nouvelles connaissances en épidémiologie. Cela va notamment aider à définir les facteurs biotiques propices à la distribution environnementale des inocula et donc, à la circulation des maladies.  Ces avancées ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies de protection des cultures : le développement de produits de biocontrôle issus de la caractérisation du microbiote.
Ce travail, mené dans le cadre d’une thèse, a été soutenu par une subvention de 3 ans financée par l'INRA et la région PACA. Il a également reçu un soutien financier à travers le Programme Beatriu de Pinos du gouvernement de Catalogne (Espagne)

Sources

  • M. Larousse et al., Tomato root microbiota and Phytophthora parasitica-associated disease, Microbiome 2017, may 16, https://doi.org/10.1186/s40168-017-0273-7
  • M. Larousse, E. Galiana, Microbial partnerships of pathogenic oomycètes, PLOS Pathogens, 2017, January 26, https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006028