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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Coup de pouce entre voisins : les cellules d’un champignon pathogène coopèrent pour coloniser la plante hôte

Les cellules d’un champignon pathogène coopèrent pour coloniser la plante hôte
Les colonies de fourmis sont constituées d’individus génétiquement identiques qui se spécialisent pour explorer leur environnement. Certaines bactéries pathogènes établissent également une coopération entre individus et entre espèces pour coloniser efficacement leur hôte et déclencher des maladies. Les chercheurs du LIPM (UMR INRA/CNRS) auteurs de cet article publié dans la revue PNAS apportent des preuves d’une organisation coopérative au sein des filaments d’un champignon pathogène de plante. Ils montrent en outre que la coopération entre les cellules fongiques est d’autant plus importante pour le succès du champignon que la plante attaquée est capable de se défendre efficacement.

La coopération est associée à des transitions majeures dans l’évolution telles que l’émergence des organismes multicellulaires et organismes sociaux. Elle est au cœur de l'évolution de nombreux caractères complexes dans la nature, comme par exemple la croissance et la virulence de certaines bactéries pathogènes. Le recours à une forme de coopération au sein d’organismes parasites multicellulaires tels que les champignons n’avait pas été mis en évidence jusqu’ici.

Les chercheurs du LIPM montrent que des cellules du champignon pathogène Sclerotinia sclerotiorum se reprogramment pour assurer des taches distinctes et complémentaires au cours de la colonisation des plantes hôtes. À l'aide du séquençage global du transcriptome, ils révèlent que les profils d'expression des gènes divergent nettement dans les cellules situées à la base et à l’extrémité des filaments pendant la colonisation de la plante Arabidopsis thaliana. En revanche, l’expression des gènes du champignon reste homogène lorsque celui-ci croit in vitro.

Quel bénéfice le champignon tire-t-il de la spécialisation de ses cellules ? Pour le savoir, les chercheurs ont reconstruit un modèle métabolique à l'échelle du génome de S. sclerotiorum, analysé les flux métaboliques et mis en évidence une forme de « division du travail » entres les cellules le long des filaments. Un modèle multicellulaire des filaments mycéliens indique que le bénéfice lié au fonctionnement coopératif augmente avec la capacité de la plante à se défendre. Ces conclusions sont corroborées par l’observation d’une croissance invasive réduite lorsque la continuité entre les compartiments centraux et apicaux des filaments fongiques est interrompue, et de façon plus marquée lorsque la plante hôte est plus résistante.

Ces résultats montrent que la coopération entre cellules est un mécanisme favorisant les maladies causées par des agents pathogènes fongiques. Ces échanges modifient les contraintes agissant sur les cellules des agents pathogènes dans leur milieu naturel et devraient être prise en compte dans la conception des stratégies de gestion des maladies.

Voir aussi

Rémi Peyrauda, Malick Mbengue, Adelin Barbacci & Sylvain Raffaele. Intercellular cooperation in a fungal plant pathogen facilitates host colonization.PNAS February 19, 2019 116 (8) 3193-3201; https://doi.org/10.1073/pnas.1811267116