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VIDEO - "Interactions plantes-microorganismes à travers quelques exemples" - Conférence de Claire OLIVE

jeudi 2 février 2017, par Marie DELAHAYE

Claire OLIVE est professeur agrégé à l’UFR SVTE de l’Université de Bourgogne


Interactions plantes - micro-organismes à... par ac-dijon-formation

Durée : 2:20:35

Introduction

  • Les notions de plantes et microorganismes

Sur une plante existe une grande diversité bactérienne au niveau caulinaire, foliaire, racinaire, créant des interactions bénéfiques ou au contraire délétères.
Après un rappel de la définition de la notion de plante et de celle de microorganisme (ou microbe ou microbiote), présentation du monde microbien dont la connaissance a été améliorée avec le séquençage moléculaire, les techniques de la microbiologie environnementale, l’écologie moléculaire. Les microorganismes (bactéries, eucaryotes unicellulaires ou petits pluricellulaires) sont partout.

  • Les différents lieux d’interaction

Interactions au niveau de la phyllosphère : la feuille est un environnement rude soumis à de nombreux stress (hydrique, UV, disponibilité de nutriments…).
Interactions au niveau de la rhizosphère, environnement immédiat des racines, organes qui produisent des molécules et les excrètent dans le milieu : cet exudat racinaire attire une partie des microbiotes du sol. Actions constatées : sur la morphogénèse des racines, effet trophique (production de molécules), modification de l’activité physiologique de la racine.

  • Les différentes types d’interaction

La symbiose est une interaction à long terme bénéfique aux deux partenaires : dans le mutualisme, l’interaction est bénéfique sur le court terme. Les interactions symbiotiques dont diverses : ectosymbioses, mésosymbioses, endosymbioses et endocytobioses.

Partie 1 - Les nodosités à Rhizobium fixatrices de N2

Pour la plante, la source minérale d’azote est essentiellement le N2 atmosphérique. Sans aide, la plante est incapable de fixer cet N2 atmosphérique. La symbiose se caractérise par la formation de nodosités (intervention des facteurs nod) : celles-ci contiennent des bactéries (bactéroïdes) capables de fixer le N2 grâce à une enzyme dimère, la nitrogénase. 16 ATP sont alors nécessaires pour fixer une molécule de N2.
Dans cette symbiose à bénéfice réciproque, le bactéroïde va utiliser des ressources carbonées issues de la photosynthèse de la plante et la plante obtient en retour des substances azotées (ammonium) qui sont en quantité limitée dans son environnement classique.S’établit un véritable dialogue moléculaire entre les bactéries et la plante lors de la mise en place de la nodosité. En fait la plante a tout ce qu’il faut pour faire une nodosité mais il lui faut recevoir un facteur nod. Les facteurs nod impliqués sont bien identifiés, leurs récepteurs également.

Partie 2 - Les mycorhizes

Diversité des mycorhizes, qui n’affectent que le cortex, jamais la moelle.
Le végétal bénéficie d’un apport privilégié d’éléments nutritifs peu disponibles dans le sol (exemple : phosphate), le champignon bénéficie d’un environnement protégé et de l’apport de groupements carbonés, organiques, de vitamines, d’hormones…
On distingue les ectomycorhizes (ECM) et les endomycorhizes vésiculaires arbusculaires (AM). La théorie endosymbiotique date du début du 20ème siècle avec les travaux de Konstantin MERESCHKOWSKY (1905) repris plus tard par Lynn MARGULIS (1967) et se développe surtout à partir de 2006.

Partie 3 - Les endosymbioses à l’origine des mitochondries et des plastes

Présentation de la diversité des plastes.

Partie 4 - Les interactions plantes-pathogènes

Grande diversité des microorganismes pathogènes. Par exemple, dans le cas de la vigne : vrais champignons (oïdium, pourriture grise), oomycètes (mildiou), acarien (érinose) et bactérie (maladie de Pierce). Outre la cuticule, barrière très efficace contre les pathogènes, la plante développe une immunité cellulaire et moléculaire très performante. Des récepteurs membranaires de la plante sont capables de reconnaitre des motifs particuliers et déclencher des réponses adaptées. Cependant, les bactéries pathogènes sont capables, grâce à des « effecteurs » injectés dans le cytoplasme de la cellule végétale, de bloquer cette première réponse immunitaire de la plante. Certaines plantes-hôtes ont développé une forme de résistance : production de gènes R qui reconnaissent les effecteurs et déclenchent une réponse HR (hypersensibilité) entrainant, certes, une mort cellulaire programmée, mais le « sacrifice » de certaines cellules entraîne la diminution de l’infection. On a constaté que les mêmes gènes bactériens peuvent infecter les animaux et des végétaux.
Ces relations plante/microorganismes ont un impact économique évident. Notion de pathogènes et densité dépendance-négative : plus on s’éloigne du pied-parent, plus le nombre de jeunes plantules diminue : les microorganismes du sol associés au pied-parent sont néfastes aux jeunes plantules. Ce phénomène de densité dépendance-négative serait une des explications de certains phénomènes écologiques comme la rareté de certaines espèces, la grande diversité d’autres espèces.

Conclusion

Les applications agronomiques sont très importantes. Les interactions entre plantes et bactéries coopératives dans la rhizosphère sont à préserver, d’autant plus qu’elles sont également moteur de l’évolution.
La notion de réseaux d’organismes est également une réalité comme l’ont montré des études réalisées en Corse mettant en évidence la présence de mêmes nombreux mycorhizes sur deux espèces bien distinctes (arbousier, chêne vert)
Exemple de l’orchidée Néottie nid d’oiseau, plante qui ne réalise pas la photosynthèse : elle présente des mycorhizes eux-mêmes associés à des arbres voisins photosynthétiques. S’établit alors un flux carboné de l’arbre vers la plante hétérotrophe, la néottie se trouvant alors presque à la limite du parasitisme.