Le fonctionnement du microbiote des plantes continue de dévoiler ses secrets

La recherche sur le fonctionnement du microbiote des plantes, dont on sait qu’il est essentiel pour leur survie, pour déterminer leur capacité de croissance, de nutrition ou encore de résistance aux contraintes environnementales est en pleine explosion ces dernières années. Mais sait-on comment se forme ce microbiote ? C’est la question que se sont posés des scientifiques du Max Planck Institute et d’Inrae. « Dans le cadre de cette étude nous nous sommes placés du point de vue des microorganismes, afin de comprendre quelles armes leur étaient nécessaire pour coloniser les racines et s’associer avec la plante », explique Nathan Vannier, aujourd’hui à l’Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (UMR Inrae, Institut Agro, Université de Rennes), où il a finalisé ce projet après l’avoir démarré au Max Planck de Cologne.

Les résultats de leurs travaux qui ont été publiés dans Nature Communications le 13 décembre 2023, ouvrent de nouvelles perspectives en agroécologie. « Si l’on veut être capable de contrôler le microbiote, notamment pour l’agriculture, il est important de comprendre pourquoi un organisme donné est davantage capable qu’un autre de coloniser tel ou tel environnement ».

Pour déconstruire et reconstruire un microbiote, les chercheurs se sont appuyés sur la collection de micro-organismes du Max Planck Institute, qu’ils ont utilisé sur l’arabette des dames, une plante modèle en recherche. 

3 gènes indispensables à la colonisation

« Notre projet visait à comprendre ce que font chacun des microorganismes présents dans les racines d’une plante où il en existe des dizaines, voire des centaines. Quelque chose de difficile à réaliser compte tenu de nos contraintes techniques, ne cache pas le chercheur. Plutôt que de décrire ce que fait une seule espèce de bactérie ou de champignon lors de l’interaction avec la plante, nous voulions identifier des mécanismes communs utilisés par de nombreuses espèces de bactéries et de champignons quand ils colonisent les racines. Nous voulions savoir s’il existe des mécanismes universels, communs à tous ces organismes ».

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Grâce à des techniques avancées d’analyse transcriptomique (c’est-à-dire de l’expression des gènes), les chercheurs ont trouvé plus de 3 000 gènes actifs à l’interface entre les racines et le sol. Sur ce total, l’équipe a identifié 3 gènes conservés chez de nombreuses bactéries du microbiote des plantes, qui sont a priori indispensables pour la colonisation. « Si nous inactivons un des gènes identifiés, la bactérie colonise moins bien les racines, ce qui montre bien l’importance de ces gènes pour la colonisation des racines. Cependant, comme nous n’avons validé ces gènes que sur une seule bactérie, cela ne veut pas dire qu’ils sont nécessairement indispensables pour toutes les bactéries. Il y a encore beaucoup de choses à aller chercher pour étendre ces résultats à d’autres plantes, mais notre prédiction est validée puisque lorsqu’on inactive ces 3 gènes, la bactérie ne peut plus coloniser la plante, détaille Nathan Vannier. Pour comprendre l’importance de ces résultats il faut garder à l’esprit que dans l’étude, nous insistons sur les 3 gènes que nous avons validés pour des contraintes techniques, mais que nous n’excluons pas du tout que les 3000 autres gènes identifiés soient aussi importants que les autres », insiste-t-il. D’autres chercheurs ont d’ailleurs témoigné leur intérêt pour certains gènes non retenus dans cette sélection. « La poursuite de ce travail pour comprendre quels sont les gènes qui font que les bactéries sont plus ou moins performantes pour se reproduire dans la microbiote est très important ».