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La reconnaissance biochimique entre la plante et la bactérie

vignette rhizobium
Des cultures sans engrais azotés ? Un exploit déjà réalisé par des plantes de la famille des légumineuses. Ces dernières sont en effet capables d’établir des relations de symbiose avec des souches de bactéries spécifiques. Cette association, à bénéfice réciproque, permet aux bactéries hébergées dans les racines de ne plus avoir à se soucier du gîte et du couvert, en échange, à leur charge de transformer l’azote atmosphérique de manière à le rendre assimilable par la plante. Cependant, cette association entre bactéries et plantes est très sélective et les mécanismes gouvernant cette sélectivité demeurent mal connus.
panneau levbvre bensmihen

Dans les années 90, une équipe du LIPM détecte, côté bactérie, le message envoyé à la plante : il s’agit de facteurs chimiques appelés « facteurs Nod ». Une sorte de clef reconnue par des serrures présentes sur les cellules formant les racines de la plante. Une fois cette reconnaissance effectuée, la plante la laisse pénétrer…En revanche, du côté de cette dernière, organisme plus complexe, le mécanisme de reconnaissance de ces facteurs demeure mal connu. C’est pourquoi les chercheurs du même laboratoire se sont attachés à décrypter ce dispositif, cette fois côté plante.

Chez Medicago, la légumineuse modèle employée, les chercheurs ont isolé un gène, appelé NFP (pour Nod Factor Perception – perception du facteur NOD), dont la mutation abolit l’interaction avec la bactérie. Ce gène code pour une molécule de type récepteur-kinase comprenant une partie extracellulaire dotée de trois domaines « LysM », pressentis comme étant les sites d’interaction avec les facteurs Nod.

Grâce à des approches génétiques et biochimiques, des chercheurs de l’équipe de C. Gough / J. Cullimore ont pu mieux comprendre les mécanismes régulant la conformation tri-dimensionnelle des domaines LysM de NFP (Figure 1) qui lui assure sa fonctionnalité. De plus, en échangeant, chez Medicago, NFP avec un gène similaire du pois - plante qui interagit avec des bactéries produisant des facteurs Nod de structure différente - les chercheurs ont pu mettre en évidence l’existence d’un acide aminé du 2ème domaine LysM de NFP (Figure 2), essentiel à cette reconnaissance. Ils ont finalement montré que NFP n’est probablement pas le seul élément responsable de la reconnaissance des facteurs Nod. Reste donc à identifier un autre composant, co-récepteur des facteurs Nod chez Medicago.

Même si du travail reste à mener, pour S. Bensmihen du LIPM : « Comprendre au mieux les mécanismes impliqués dans la symbiose, pourrait permettre à terme d’étendre les relations symbiotiques à d’autres plantes et pourquoi pas, éviter l’amendement systématique des cultures céréalières en engrais azotés… »