Du nouveau dans la connaissance de la symbiose

Marie Duhamel et Philippe Vandenkoornhuyse, tous deux du laboratoire ECOBIO de l'OSUR, sont co-auteurs d’un article publié dans la revue Science * L'article qui traite de l'évolution de la symbiose s'intitule 'Reciprocal Rewards Stabilize Cooperation in the Mycorrhizal Symbiosis' : il y est question de l'évolution du comportement de coopération dans la symbiose, en l'occurrence ici, de l'association plante-champignon, la symbiose la plus répandue à l'échelle planétaire. Les champignons interviennent en effet de manière prépondérante dans la nutrition minérale des plantes ; en "échange", les plantes transmettent aux champignons du carbone qu'elles ont fixé par photosynthèse. L'explication du maintien de cette association au cours de l'évolution – depuis l'émergence des plantes en milieu terrestre continental, il y a 400 millions d'années - était jusqu'à présent une énigme. En effet, quand plusieurs symbiontes différents s'associent à un seul et même hôte, ce qui est de très loin le cas de figure le plus fréquemment rencontré, le processus évolutif et la sélection naturelle devraient entrainer une instabilité de ce type de symbiose par l'émergence de tricheurs (des organismes qui donnent peu et reçoivent beaucoup), et à terme à une disparition de cette symbiose. Or ce n'est pas le cas. Dans l'article publié dans Science, Marie Duhamel, Philippe Vandenkoornhuyse et leurs collègues testent l'hypothèse de sanction/embargo de carbone envers les mauvais contributeurs à la symbiose. Ils démontrent que la plante est capable d'allouer préférentiellement le carbone qu'elle a fixé par photosynthèse aux bons contributeurs. En retour, les champignons renforcent le transfert de nutriments minéraux vers les racines qui leur transmettent du carbone. De fait, ce contrôle bidirectionnel explique la stabilité de la symbiose : les partenaires qui fournissent le meilleur niveau d'échanges sont récompensés. Il existe donc une sorte d'auto-contrôle dans le partenariat. Quel est l'intérêt de ces recherches et de cette découverte ? Ces travaux très fondamentaux ont néanmoins des répercussions directes, notamment dans la compréhension des milieux agricoles, pour la préservation des fonctions écologiques de nutrition des plantes que réalisent les champignons mycorhiziens. Cette avancée dans la connaissance peut s'avérer particulièrement précieuse dans les pratiques de l'agriculture conventionnelle, où la tendance est d'enrichir les sols en nutriments et où la sélection variétale se fait dans ce contexte d'enrichissement. Or dans ces milieux, il est vraisemblable que la fonction écologique mycorhizienne de nutrition des plantes devienne secondaire. Pour la plante qui se développe dans un milieu (trop) riche, la possibilité d'exercer un embargo envers ses mauvais contributeurs deviendrait accessoire. La conséquence attendue est une sélection des mauvais contributeurs fongiques. Dans ce cadre, on peut supposer que la plante serait dépendante des amendements et que la fonction de nutrition des plantes par la symbiose mycorhizienne serait moins efficace, voire altérée. Le déclin des bons contributeurs fongiques dans la symbiose mycorhizienne pourrait conduire à terme à une baisse de fertilité des sols. * Référence : Reciprocal Rewards Stabilize Cooperation in the Mycorrhizal Symbiosis E. Toby Kiers et al., Science 12 August 2011: 333 (6044), 880-882. [DOI:10.1126/science.1208473] >>> Lire l'article en ligne
Contacts OSUR (ECOBIO) : Marie Duhamel - Philippe Vandenkoornuyse # Voir aussi le site dédié au projet ANR "ECS" (Evolution of Cooperation behaviour of plants-Symbionts)
Caption : Autofluorescence micrograph of arbuscular mycorrhizal fungi colonizing roots of plant host, Medicago truncatula. Plant and fungal partners form complex underground networks, trading nutrients in a market-like economy. (Photo credit : Jan Jansa)
Caption: Networks of arbuscular mycorrhizal fungi connect roots of plant hosts, forming complex markets to trade nutrients (Credit : Dana Hamers)