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Champignon

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Communiqué de presse – 9 mai 2016
Les secrets de la transition d’un champignon pathogène vers un mode
de vie bénéfique
Ennemi de nombreuses plantes d’intérêt agronomique, les champignons du genre
Colletotrichum savent aussi entretenir des relations bénéfiques avec d’autres
plantes. Dans le cadre d’un projet international, des chercheurs de l’Inra, en
collaboration avec le CNRS et l’Université Paris-Sud ont élucidé les bases
génétiques de cette transition, révélant notamment la capacité de la plante
modèle Arabidopsis thaliana à différencier l’expression des gènes liés à chacun
des modes relationnels. Ces résultats viennent d’être publiés dans la revue Nature
Communications.
Les champignons microscopiques du genre Colletotrichum comptent plusieurs espèces,
qui diffèrent par leurs capacités à attaquer spécifiquement certaines plantes et par les
stratégies d’infection qu’ils développent. Alors que la plupart infectent les parties
aériennes de leurs plantes hôtes, Colletotrichum tofieldiae possède la particularité d’en
infecter les racines.
Très récemment, un consortium de recherche international piloté par une équipe de
l’Inra Versailles-Grignon avait mis en évidence la présence asymptomatique de ce
champignon dans les racines de certaines populations naturelles d’A. thaliana, dévoilant
les bénéfices de cette association pour la nutrition de la plante dans des conditions
pauvres en phosphore. Comprendre les ajustements qui ont été nécessaires, au
champignon comme à sa plante–hôte A. thaliana, afin que les deux parties collaborent,
représentait une gageure dont s’est emparée la même équipe de l’Inra VersaillesGrignon dans le cadre d’une collaboration internationale avec le Max Planck Institute for
Plant Breeding Research en Allemagne, impliquant également le CNRS et l’Université
Paris-Sud.
Le génome de Colletotrichum tofieldiae livre les secrets de la transition vers un
mode de vie bénéfique
En comparant les génomes du champignon bénéfique C. tofieldiae et celui de son plus
proche cousin pathogène C. incanum, les scientifiques ont mis en évidence que la
transition vers un mode de vie bénéfique est relativement récente : elle daterait d’il y a
quelque huit millions d'années.
Même si la très grande majorité des gènes sont parfaitement conservés entre les deux
espèces fongiques (11 300 sur 13 000 soit 87 %), les chercheurs ont identifié un certain
nombre de caractéristiques en lien avec la transition d’un mode de vie pathogène vers
un mode de vie bénéfique. Ainsi, les gènes codant pour des protéines nécessaires à
l’infection de la plante (ou effecteurs) sont 50 % moins nombreux chez C. tofieldiae que
chez son homologue pathogène C. incanum (133 contre 189). Plus encore, la majorité
des gènes codant pour des facteurs de pathogénicité, qu’il s’agisse d’effecteurs, enzymes
clés du métabolisme secondaire ou encore transporteurs, sont exprimés très
tardivement voire pas du tout activés chez C. tofieldiae alors qu’ils sont fortement
induits chez C. incanum lors de l’infection de la plante hôte.
Collaborer ou résister : la plante choisit pour maximiser sa survie
Les scientifiques ont également examiné le comportement de la plante en présence de
l’un ou l’autre de ces deux champignons.
En présence de C. tofieldiae, la réponse d’A. thaliana varie selon la concentration en
phosphore du milieu. Si celui-ci est présent en quantité importante, les gènes codants
pour différents éléments de défense de la plante, telle la synthèse de composés
antimicrobiens, sont activés. Plante et champignon ne peuvent alors interagir. Par
contre, si le milieu est carencé en phosphore, ces gènes ne sont pas activés. Les deux
partis peuvent interagir pour le plus grand bénéfice de la plante en matière de nutrition,
d’autant que les gènes liés au transport du phosphore ou à la différenciation des cellules
racinaires sont alors activés.
A l’inverse, en présence du champignon pathogène C. incanum, les gènes codant pour
différents éléments de défense de la plante sont fortement activés quelle que soit la
concentration en phosphore dans le milieu.
Ces résultats dévoilent les bases génétiques d’une transition dans les interactions entre
le champignon et son hôte, de pathogènes à bénéfiques, contribuant à mieux
comprendre la complexité des modes de vie fongiques et leur évolution. Ils révèlent
également la capacité remarquable d’A. thaliana à prioriser l’expression des gènes liés
aux réponses de défense en présence de quantités abondantes de phosphore ou du
métabolisme du phosphore en conditions de carence.
Ils suggèrent que les plantes ont la capacité de rapidement hiérarchiser les informations
provenant de leur environnement pour répondre de manière adéquate aux variations de
leur environnement et plus encore aux stress, biotiques ou abiotiques, auxquels elles
sont soumises.
Hyphes de Colletotrichum tofieldiae, marqué avec une
protéine fluorescente GFP, colonisant une racine
d'Arabidopsis thaliana
© Kei Hiruma
Reference
Hacquard S. et al. Survival trade-offs in plant roots during colonization by closely related
beneficial and pathogenic fungi. Nature Communications 7: 11362 DOI: 10.1038/
ncomms11362
Contact scientifique
Richard O’Connell : richard.oconnell@versailles.inra.fr – Tél. 01 30 81 45 82
Unité Biologie et gestions des risques en agriculture (Inra, AgroParisTech),
Département scientifique Santé des plantes et environnement
Centre Inra Versailles-Grignon
Contact presse
Inra service de presse : presse@inra.fr – Tél. 01 42 75 91 86
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