Santé des plantes : défenses et mycorhizes

Animateur : Daniel WIPF

Notre groupe s’intéresse aux interactions entre la plante et des microorganismes (champignons symbiotiques biotrophes obligatoires, oomycètes…) participant à l’amélioration de leur santé (nutrition, défense vis-à-vis de pathogènes et résistance à des  stress abiotiques comme la sécheresse ou les métaux lourds). Dans ce contexte, les travaux du groupe s’organisent à différents niveaux d’intégration. 

Au niveau cellulaire, nous étudions les évènements précoces induits par l’interaction de la membrane plasmique végétale avec des molécules microbiennes dans la cadre d’une relation mutualiste ou pathogène. Nous analysons la ségrégation latérale des lipides et des protéines  (NADPH oxydases, transporteurs) en domaines membranaires, et cherchons à identifier les déterminants cellulaires de cette ségrégation dans les voies de signalisation. Nous analysons par ailleurs le rôle du trafic intracellulaire dont l’endocytose à clathrine dans cette signalisation. Enfin, nous nous intéressons à la façon dont les lipides et les formes actives de l’oxygène produites par des NADPH oxydases contribuent aux étapes précoces de la signalisation.

Au niveau de l’interface biotrophe, nos recherches se focalisent principalement sur la symbiose mycorhizienne à arbuscules qui s’établit entre la grande majorité des plantes terrestres et le groupe principal de champignons mycorhiziens (phyllum des gloméromycètes). Nos recherches visent à la compréhension des mécanismes permettant l'établissement et le fonctionnement de cette relation mutualiste, principalement au niveau des échanges nutritionnels (transportome). Nous visons notamment à identifier et caractériser des transporteurs de sucres, chez la plante et le champignon, et à analyser les flux de carbone  déterminant le bon fonctionnement (et le type ?) de l’interaction, au niveau de la plante entière, mais également au niveau de la membrane plasmique. Nous avons dans ce cadre identifié et caractérisé des transporteurs de monosaccharides fongiques qui permettraient l'assimilation directe de sucres du sol. Enfin, nous étudions la formation de la symbiose mycorhizienne en situation de carence nutritive. Nous avons montré qu’une double carence en azote et phosphate, modifiant le profil d’expression de gènes de défense, favoriserait l’interaction plante champignon via l’activation de NADPH oxydases.

Au niveau de la parcelle, nous analysons la façon dont la symbiose mycorhizienne pourrait être mise en œuvre  de façon à optimiser les services écosystémiques rendus. De fait, les champignons mycorhiziens contribuent à favoriser la nutrition minérale des plantes hôtes dans des sols carencés en phosphate notamment, l’absorption de l’eau, la résistance à des pathogènes ou à des stress abiotiques comme la sécheresse ou des métaux lourds, contribuant ainsi à la réduction des intrants chimiques et au maintien des rendements.

Notre principal modèle pour l’étude des voies de signalisation et de défense dans les interactions pathogènes correspond à des cellules de tabac élicitées par  la cryptogéine, produite par un oomycète Phytophtora cryptogea. Notre modèle principal d’étude de la symbiose mycorhizienne est l’association Medicago truncatula/Rhizophagus irregularis, mais nous  travaillons également avec d’autres plantes d’intérêt agronomique comme la vigne.