Une relation mutuellement bénéfique entre les champignons et les plantes
Du pluvier qui nettoie les dents du crocodile au poisson clown et l’anémone, la nature regorge de relations symbiotiques. Mais pour que cette relation fonctionne, l’une des parties concernées doit parfois s’adapter. Prenons l’exemple du champignon mycorhizien arbusculaire, une symbiose entre plantes et champignons basée sur l’échange mutuel de nutriments. «Le champignon recueille les nutriments minéraux du sol et les transporte directement dans la racine de la plante», explique Caroline Gutjahr, directrice de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes. «En échange, la plante fournit au champignon des hydrates de carbone et des lipides qu’elle a générés par la fixation photosynthétique du carbone.» La plupart de ces échanges de nutriments se font par l’intermédiaire d’une structure fongique très ramifiée et arborescente, appelée arbuscule, et de la cellule de la plante hôte. Mais pour que l’arbuscule puisse se former, la cellule de la plante hôte doit se réorganiser en interne, ce qu’elle fait via un processus en plusieurs étapes. «Dans un premier temps, la cellule forme une structure subcellulaire qui permet au champignon d’entrer et de former un tronc», explique Caroline Gutjahr. «L’arbuscule commence alors à développer des branches avant de s’effondrer après quelques jours d’échange de nutriments et de disparaître de la cellule hôte.» Si les chercheurs savent que cet arrangement doit être étroitement régulé, une question se pose néanmoins: comment cette régulation se produit-elle? Le projet RECEIVE, financé par l’UE, contribue à répondre à cette question. «Des facteurs de transcription pourraient être à l’origine du développement de l’arbuscule en régulant les gènes, qui deviennent actifs dans les cellules colonisées en vagues qui déterminent les différents stades de développement», ajoute Caroline Gutjahr. «Ce projet entendait identifier les facteurs de transcription et leurs gènes cibles qui déterminent le développement des arbuscules.» Un facteur de transcription est une protéine qui contrôle le moment et la manière dont les gènes sont activés ou désactivés dans une cellule.
Comment la réponse à la privation de phosphate régule le champignon mycorhizien arbusculaire
Pour commencer, le projet soutenu par le Conseil européen de la recherche a étudié les racines mycorhiziennes qui relient le champignon à la plante, en se concentrant sur les vagues de traduction qui se produisent pendant le développement de l’arbuscule. «Nous avons non seulement pu mieux caractériser les protéines dont la présence était connue aux différents stades du développement de l’arbuscule, mais nous avons également identifié de nouveaux facteurs de transcription impliqués dans le développement de l’arbuscule», fait remarquer Caroline Gutjahr. Les chercheurs ont également identifié le lien entre le champignon mycorhizien arbusculaire et la réponse à la privation de phosphate. Si cette réponse est essentielle pour aider les plantes à s’adapter à la carence en phosphore, les chercheurs ont découvert qu’elle contribue également à réguler le champignon mycorhizien arbusculaire. «Cela démontre que le champignon mycorhizien arbusculaire fait réellement partie de la stratégie de la plante pour répondre à la privation de phosphate et qu’elle est même co-régulée avec d’autres réponses à la privation de phosphate en utilisant le même facteur de transcription», explique Caroline Gutjahr. Les détails de cette découverte ont été publiés dans la revue «Nature Communications».
De nouvelles aventures pour le champignon mycorhizien arbusculaire
Le projet RECEIVE a non seulement permis de résoudre la question de longue date de savoir comment les plantes régulent le champignon mycorhizien arbusculaire en réponse au statut du phosphate et de découvrir de nouveaux régulateurs transcriptionnels, mais il a également développé de nouvelles méthodes pour étudier le champignon mycorhizien arbusculaire en laboratoire. Les chercheurs s’appuient déjà sur ces méthodes pour étudier les conditions environnementales susceptibles d’influencer l’action des facteurs de transcription qui régulent le champignon mycorhizien arbusculaire ainsi que le mécanisme moléculaire impliqué. «Notre recherche a élargi notre compréhension du champignon mycorhizien arbusculaire tout en ouvrant la voie à de nouvelles possibilités expérimentales passionnantes pour notre laboratoire, que nous ne manquerons pas de poursuivre dans un proche avenir», conclut Caroline Gutjahr.
Mots‑clés
RECEIVE, champignon mycorhizien arbusculaire, champignons, plantes, relation symbiotique, champignon, arbuscule, facteurs de transcription, privation de phosphate
