Une boîte à outils bactérienne pour coloniser les plantes
En utilisant une nouvelle approche expérimentale, des chercheurs de Max Planck ont découvert un ensemble de gènes nécessaires aux bactéries commensales pour coloniser leurs hôtes végétaux
Les plantes sont colonisées par une énorme variété de micro-organismes, dont des bactéries, des archées et des champignons, qui forment des communautés complexes, ou microbiomes, sur leurs racines et leurs organes. Bien qu'invisibles à l'œil nu, l'importance de ces minuscules habitants ne doit pas être sous-estimée. Ils jouent un rôle crucial dans la nutrition des plantes, influencent leur santé, renforcent leur tolérance aux facteurs de stress tels que la sécheresse et aident à se défendre contre les agents pathogènes. Ainsi, l'exploitation de la puissance de ces assemblages microbiens pourrait contribuer à une agriculture plus durable, moins dépendante des engrais et des pesticides.
Bactérie Rhodanobacter, ici étiquetée en vert, colonisant la racine d'un cresson de thalles.
Jana Ordon
Comprendre comment les micro-organismes colonisent leurs hôtes est une condition préalable à la conception et à l'application de microbiomes ayant des fonctions bénéfiques et, à cette fin, les scientifiques étudient souvent comment les micro-organismes individuels interagissent avec les plantes. Cependant, les chercheurs n'ont pas encore une bonne compréhension de la manière dont plusieurs microbes colonisent et interagissent de manière concomitante avec les plantes pour permettre l'établissement de relations hôte-commensal plus complexes. Cette situation est frustrante, car les informations sur la manière dont un microbe interagit avec sa plante hôte peuvent ne pas être représentatives de la réalité complexe observée dans le contexte d'une communauté microbienne. Le défi est essentiellement technique : comment caractériser précisément le comportement des souches individuelles dans une botte de foin de microbes et de la plante elle-même ?
Pour résoudre ce problème, Nathan Vannier et Stéphane Hacquard, premier auteur, ont étudié l'établissement de microbes individuels sur les racines des plantes dans des communautés complexes, en commençant par des plants de cresson de thalles dépourvus de microbes. Ils ont ensuite réintroduit une communauté définie de microbes, représentant la diversité observée dans les racines des plantes à l'état sauvage, afin d'étudier la manière dont ces microbes colonisent leur hôte. Connaissant l'identité de ces bactéries et disposant de séquences de référence pour leur matériel génétique, ils ont pu caractériser les gènes microbiens activés ou réprimés lors de la colonisation de la plante. Cette analyse leur a permis d'identifier de nombreux gènes fortement exprimés dans de nombreuses bactéries différentes présentes dans les racines et de sélectionner des gènes candidats potentiellement impliqués dans la colonisation de l'hôte. L'un d'entre eux régule la virulence bactérienne et les réponses au stress ; un autre est impliqué dans le transport de polymères transmembranaires et un ensemble de gènes qui fonctionnent ensemble comme un capteur de phosphate. La mutation de trois de ces gènes dans les bactéries a entravé leur capacité à coloniser les racines, sans affecter leur croissance dans les milieux. L'approche des auteurs leur a donc permis d'identifier un ensemble de gènes essentiels requis par de nombreuses bactéries pour persister sur les racines des plantes.
La stratégie utilisée par Hacquard et son équipe leur a permis de comprendre l'organisation structurelle et fonctionnelle des communautés microbiennes complexes qui colonisent les racines des plantes. Les gènes identifiés peuvent être largement utilisés par des bactéries très diverses pour coloniser et persister sur leurs hôtes.
"Nos résultats pourraient ouvrir la voie à l'ingénierie de bactéries bénéfiques capables de coloniser efficacement les niches de l'hôte et de promouvoir sa santé. Cela a des implications non seulement pour l'agriculture durable, mais aussi pour les progrès de la science médicale", souligne Stéphane Hacquard.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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