Mieux protéger les cultures en élucidant les mystères de l’immunité des plantes
Après une première infection, les plantes réagissent plus efficacement à une deuxième rencontre avec un agent pathogène en devenant résistantes. Cette immunisation des plantes, ou potentialisation («priming» en anglais), implique une certaine mémoire après la première exposition, pouvant durer de quelques jours à des générations entières. «Les experts considèrent que la potentialisation est l’approche la plus sûre et la plus efficace pour renforcer le système immunitaire endogène des plantes», commente Ana López, boursière Marie Skłodowska-Curie et responsable de la coordination générale du projet EPILIPIN financé par l’UE. «Ils s’accordent également sur le fait que la potentialisation représente un objectif idéal dans le cadre des nouvelles stratégies de protection des cultures car elle débouche sur une résistance naturelle de longue durée contre les agents pathogènes.» Toutefois, une connaissance plus approfondie des mécanismes impliqués est nécessaire pour appliquer la potentialisation à la protection des cultures. Ces recherches ont été entreprises avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie.
Le rôle de certaines oxylipines spécifiques et de protéines apparentées dans la potentialisation immunitaire des plantes
Outre les mécanismes épigénétiques, des composés d’oxylipines endogènes des plantes semblent impliqués dans les processus de potentialisation. «Leur contribution spécifique et le lien entre ces deux voies n’ont pas été abordés jusqu’à présent», note Ana López. «Conformément aux préoccupations et aux priorités de l’UE, et aux fins d’améliorer les rendements des cultures tout en minimisant l’impact de l’agriculture sur l’environnement, EPILIPIN comble cette lacune en termes de connaissances en explorant l’utilisation de composés naturels, les oxylipines, dans le déclenchement de la potentialisation à long terme.» Les chercheurs ont commencé par identifier le rôle des oxylipines dans la potentialisation. Ils ont ensuite positionné la signalisation des oxylipines en amont de la machinerie épigénétique entre la perception de l’agent pathogène et les changements épigénétiques médiateurs de la potentialisation (mémoire). Selon les résultats, les mitochondries jouent un rôle clé dans la voie de signalisation de l’oxylipine. La fonction principale des mitochondries est de produire l’énergie de la cellule par la respiration et de moduler le métabolisme cellulaire. Les résultats établissent également un lien entre les changements mitochondriaux en tant qu’élément des processus de potentialisation.
Une application réussie de la potentialisation à la protection des cultures
L’équipe d’EPILIPIN a développé un modèle de travail dans lequel la signalisation déclenchée par la reconnaissance de l’agent pathogène et arbitrée par les oxylipines induit des changements mitochondriaux qui affectent le dépôt des marques épigénétiques sous-jacentes à la mémoire du stress (potentialisation). Les membres de l’équipe sont parvenus à induire une résistance à long terme contre différents agents pathogènes des plantes, y compris des champignons, des bactéries et des oomycètes, protégeant non seulement les tissus traités mais également l’ensemble de la plante, et même, dans certains cas, la génération suivante. «Ce modèle ne se contente pas de renforcer le rôle des oxylipines dans les procédures de potentialisation, il positionne également les mitochondries comme une interface intégrant les signaux externes et coordonnant les réponses des plantes aux changements environnementaux», explique Ana López. «Cela pourrait avoir un impact dans différents domaines, de l’épigénétique et de la défense des plantes à la biologie cellulaire en passant par l’écologie et l’évolution.» Ana López estime que les bénéfices d’EPILIPIN sont déjà tangibles. «Nous avons démêlé et positionné certains des éléments de la cascade de signalisation entre la reconnaissance des pathogènes et l’établissement d’une mémoire de stress assurée par des mécanismes épigénétiques et conférant une protection durable aux plantes.» «EPILIPINE ouvre de nouvelles voies pour le développement de stratégies agricoles alternatives, plus naturelles et plus durables, une priorité pour l’UE», conclut Ana López. «Nos résultats sont susceptibles de faciliter l’application de l’épigénétique à la potentialisation des plantes, ce qui pourrait signifier une véritable percée dans les futurs programmes de lutte intégrée contre les parasites avec un impact positif sur le rendement des cultures.»
Mots‑clés
EPILIPIN, potentialisation, plante, cultures, oxylipine, épigénétique, mitochondrie, mémoire de stress