Un consortium international, coordonné par l’Inra France et l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL)1 en
Suisse, et impliquant notamment le CNRS, l’Université de Lorraine et
Aix-Marseille Université, a décrypté le génome et le transcriptome de
l’un des champignons symbiotiques le plus fréquemment associé aux arbres
forestiers. Cette avancée permet de mieux comprendre l’évolution de la
symbiose entre plantes et champignons mycorhiziens, et en particulier le
rôle de ce champignon dans l’adaptation à la sécheresse des arbres. Les
connaissances acquises sur ce génome devraient faciliter l’utilisation
de la symbiose dans la gestion des forêts soumises à des épisodes de
sécheresse de plus en plus fréquents. Le détail de ces résultats est
publié dans l'édition avancée en ligne de Nature Communications du 7
septembre 2016.
L’association symbiotique entre les racines des
arbres forestiers et les champignons ectomycorhiziens est une règle
quasi-générale (voir encadré) ; elle est indispensable à l’établissement
et à la pérennité des forêts, de même qu’à leur productivité.
Le génome du principal champignon symbiotique forestier est décrypté !
Cenococcum geophilum
est le champignon ectomycorhizien le plus fréquemment associé aux
racines des arbres des forêts tempérées et boréales. Il est
particulièrement abondant lors des sécheresses estivales et ses
ectomycorhizes protègent les racines de la dessiccation.
Grâce à une collaboration étroite entre l’Inra et le WSL2,
ainsi qu’au Joint Genome Institute (JGI) et à d’autres partenaires
académiques, le génome et le transcriptome de ce champignon symbiotique
sont désormais décryptés. Les gènes et leurs produits d’expression, des
molécules à l’origine des protéines de l’organisme, ont été identifiés.
Leur analyse, réalisée dans cette étude, apporte des informations
nouvelles sur les mécanismes moléculaires nécessaires à la mise en place
d’une symbiose mycorhizienne équilibrée profitant aux deux partenaires.
En particulier, elle révèle que l’expression de plusieurs gènes codant
des protéines membranaires formant des « pores » perméables aux
molécules d'eau, les aquaporines, est fortement stimulée lors de
l’interaction symbiotique. Cette induction est modulée lorsque la plante
hôte est soumise à un stress hydrique. Ce mécanisme moléculaire
original pourrait expliquer le rôle bénéfique de Cenococcum sur son hôte lors des périodes de forte sécheresse.
Comme ses cousins de la famille des Basidiomycètes, Cenococcum geophilum
a perdu la plupart des enzymes permettant de dégrader la lignine et les
polysaccharides, comme la cellulose, accumulés dans le sol et la paroi
de la plante ; il dépend ainsi de sa plante-hôte pour subvenir à ses
besoins en sucres et énergie. En contrepartie, il dispose d’un
incroyable répertoire de gènes de communication et de signalisation
utilisé afin de dialoguer avec ses différentes plantes hôtes.
Ces
travaux s’inscrivent dans un programme ambitieux, mené en collaboration
étroite avec le Joint Genome Institute (JGI), visant à caractériser le
génome de plus de 1000 champignons afin de mieux comprendre le rôle de
ces microbes dans les écosystèmes terrestres soumis à des contraintes
climatiques de plus en plus fréquentes.
A quoi sert une symbiose mycorhizienne ?
Les
filaments fongiques des champignons symbiotiques associés aux racines
prospectent le sol dont ils exploitent les ressources minérales solubles
et l’eau pour le compte de la plante. En échange de ces éléments
nutritifs, l’arbre alimente son partenaire symbiotique en sucres
simples, afin de pourvoir à ses besoins énergétiques. Dans la racine, un
réseau de filaments fongiques colonise l’espace intercellulaire
constituant un site d’échanges intenses entre les deux partenaires :
sucres contre phosphore, azote et eau.
2 L’Inra et le WSL sont partenaires au sein du réseau NFZ.forestnet
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