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Communiqué de presse.
05/03/2008
Vers la compréhension de la "double vie" d’un champignon symbiotique des arbres
INRA - Nancy Université - CNRS
Un consortium international, coordonné par le Centre INRA de Nancy et impliquant le Département de l’Energie américain, Nancy-Université et le CNRS, publie dans le numéro de "NATURE" du 6 mars 2008, un article sur le séquençage et le décryptage du génome d’un champignon symbiotique, Laccaria bicolor. Cette avancée permet de comprendre comment les symbioses mycorhiziennes entre arbres et champignons participent à la croissance des arbres et au bon fonctionnement des écosystèmes forestiers. Laccaria bicolor a été choisi pour être le premier champignon mycorhizien séquencé du fait de son importance écologique et agronomique mondiale. Il est d'ailleurs commercialisé en France, sous licence INRA, pour créer des boisements à hautes performances.
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La symbiose mycorhizienne, une association à bénéfice réciproque
Le Laccaire, ou Clitocybe laqué, est un champignon forestier capable, comme les cèpes et les truffes, d'établir des associations symbiotiques avec différentes essences forestières : hêtre, chêne, pin. Le champignon forme un réseau souterrain qui entre en contact avec les racines des arbres pour former une structure d’échange, la mycorhize. Dans cette symbiose, le champignon transfère à la plante des minéraux (phosphore, nitrates, ammonium) et des acides aminés, tandis qu’il bénéficie d’un accès préférentiel aux sucres simples issus de la photosynthèse de la plante. Pour Francis Martin, directeur de l’unité mixte de recherche INRA – Nancy-Université, coordonnateur de ce programme de génomique, « les mycorhizes sont essentielles aux écosystèmes terrestres, car la majorité des plantes dépendent de ce type d’interactions pour prospérer ».
Afin de comprendre les bases génétiques de la symbiose mycorhizienne, un consortium international de chercheurs a séquencé les 65 millions de paires de bases du champignon Laccaria bicolor. Ce génome, le plus grand connu chez les champignons, contient environ 20 000 gènes dont plusieurs centaines n’avaient jamais été identifiés et pourraient jouer un rôle fondamental dans la mise en place de la vie symbiotique.
Laccaria bicolor est le premier champignon mycorhizien séquencé, il a été choisi comme modèle du fait de son importance écologique et agronomique. Il est en effet largement répandu dans les écosystèmes forestiers et utilisé, via la mycorhization contrôlée, dans les plantations du monde entier. Il est d'ailleurs commercialisé en France, sous licence INRA, en vue d'obtenir des plants forestiers de qualité.
Un équipement enzymatique adapté à la "double vie" de Laccaria : en symbiose et libre dans la litière forestière
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(C) Dominique Vairelles, INRA, ref : 9049-IMG0018
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En réalisant l’inventaire des gènes de Laccaria, les chercheurs ont eu la surprise de constater que ce champignon ne possède pas l’arsenal enzymatique nécessaire à la dégradation des polysaccharides, sucres complexes, constituant les parois végétales (cellulose, pectines). Ces enzymes de dégradation sont généralement présentes chez les champignons vivant sur les plantes ou dans le sol. Cette observation explique la capacité du champignon à vivre dans la racine de son hôte sans l’agresser, dans une relation à bénéfices réciproques.
En revanche, Laccaria est capable d’utiliser efficacement les protéines des feuilles décomposées par les pourritures de la litière. Cette capacité de dégradation permet à Laccaria de subsister temporairement à l’état libre avant l’installation de la symbiose et de jouer un rôle crucial dans le cycle de l’azote en forêt. Une large diversité de transporteurs de composés azotés permet à Laccaria d’utiliser ces sources variées d’azote.
Des protéines originales qui pourraient être liées à la symbiose
Le génome du champignon symbiotique code des centaines de protéines, jamais trouvées chez les autres champignons. Ces protéines pourraient jouer un rôle dans l’établissement de la symbiose. Certaines sont secrétées au niveau de l’interface symbiotique et semblent intervenir dans le dialogue complexe entretenu entre les deux partenaires.
La comparaison du génome de Laccaria avec le génome d’autres champignons symbiotiques, comme celui de la truffe noire du Périgord, dont le séquençage est actuellement en cours au Génoscope (Centre National de Séquençage), permettra, par recoupements, de confirmer ces premières observations et de préciser comment les symbioses entre plantes et champignons se sont mises en place au cours de l’évolution.
A terme, l’identification des facteurs clés de la symbiose aidera à comprendre la formation des fructifications des champignons comestibles et à optimiser la production forestière par une meilleure maîtrise de la mycorhization. Ces connaissances permettront également de mieux comprendre comment les arbres et leurs cortèges de micro-organismes bénéfiques s’adaptent au changement global et aux contraintes multiples qui l’accompagnent.
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>> Pour en savoir plus : www.jgi.doe.gov/laccaria
>> Source : "The genome of Laccaria bicolor provides insights into mycorrhizal symbiosis", NATURE, 06-03-2008
F. Martin1, A. Aerts2, D. Ahre´n3, A. Brun1, E. G. J. Danchin4, F. Duchaussoy1, J. Gibon1, A. Kohler1, E. Lindquist2,
V. Pereda1, A. Salamov2, H. J. Shapiro2, J. Wuyts1,5, D. Blaudez1, M. Bue´e1, P. Brokstein2, B. Canba¨ck3, D. Cohen1,
P. E. Courty1, P. M. Coutinho4, C. Delaruelle1, J. C. Detter2, A. Deveau1, S. DiFazio6, S. Duplessis1,
L. Fraissinet-Tachet8, E. Lucic1, P. Frey-Klett1, C. Fourrey1, I. Feussner7, G. Gay8, J. Grimwood9, P. J. Hoegger10,
P. Jain11, S. Kilaru10, J. Labbe´1, Y. C. Lin5, V. Legue´1, F. Le Tacon1, R. Marmeisse8, D. Melayah8, B. Montanini1,
M. Muratet11, U. Nehls12, H. Niculita-Hirzel13, M. P. Oudot-Le Secq1, M. Peter1,14, H. Quesneville15, B. Rajashekar3,
M. Reich1,10, N. Rouhier1, J. Schmutz9, T. Yin16, M. Chalot1, B. Henrissat4, U. Ku¨es10, S. Lucas2, Y. Van de Peer5,
G. K. Podila11, A. Polle10, P. J. Pukkila17, P. M. Richardson2, P. Rouze´5,18, I. R. Sanders13, J. E. Stajich19, A. Tunlid3,
G. Tuskan16 & I. V. Grigoriev2
1 UMR 1136, INRA-Nancy-Université, Interactions Arbres/Microorganismes, INRA-Nancy, 54280 Champenoux, France.
2 US DOE Joint Genome Institute, Walnut Creek, California 94598, USA.
3 Microbial Ecology, Lund University, SE-223 62 Lund, Sweden.
4 Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques, UMR 6098 CNRS-Universités Aix-Marseille I& II, 13288 Marseille Cedex 9, France.
5 Department of Plant Systems Biology, Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology (VIB), Ghent University, B-9052 Ghent, Belgium.
6 Department of Biology, West Virginia University, Morgantown, West Virginia 26506, USA.
7 Department for Plant Biochemistry, Georg-August-Universita¨t Go¨ttingen, 37077
Go¨ttingen, Germany.
8 Université Lyon 1, UMR CNRS - USC INRA d’Ecologie Microbienne, 69622 Villeurbanne, France.
9 Stanford Human Genome Center, Department of Genetics,
Stanford University School of Medicine, 975 California Avenue, Palo Alto, California 94304, USA.
10 Institute of Forest Botany, Georg-August-Universita¨t, 37077 Go¨ttingen, Germany.
11 Department of Biological Sciences, University of Alabama, Huntsville, Alabama 35899, USA.
12 Eberhard-Karls-Universita¨t, Physiologische Oekologie der Pflanzen, 72076 Tu¨bingen,
Germany.
13 Department of Ecology & Evolution, University of Lausanne, 1015 Lausanne, Switzerland. 14Swiss Federal Research Institute WSL, 8903 Birmensdorf, Switzerland.
15 Unité de Recherches en Génomique-Info, INRA-Evry, 91034 Evry Cedex, France. 16Environmental Science Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TEN 37831, USA.
17 Department of Biology, The University of North Carolina, Chapel Hill, North Carolina 27599-3280, USA.
18 Laboratoire Associé de l’INRA, Ghent University, B-9052 Gent, Belgium.
19 Department of Plant and Microbial Biology, University of California, Berkeley, California 94720-3102, USA.
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| Rédacteur : |
Service Presse INRA |
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ou service de presse INRA Nancy, Michelle Cussenot, tél. : 03 83 39 40 27 |
Contacts :
> Francis MARTIN
tél. : 03 83 39 40 80 / 06 84 57 34 57
mél. : fmartin@nancy.inra.fr
Unité mixte de recherche " Interactions Arbres/Micro-organismes " INRA-Nancy-Université, département " Écologie des forêts, prairies et milieux aquatiques ", centre INRA de Nancy.
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