Comment les plantes se défendent-elles contre les micro-organismes pathogènes ? Il s’agit d’un puzzle complexe, dont une équipe de biologistes de l’Université d’Amsterdam a résolu une nouvelle pièce. L’équipe, dirigée par Harrold van den Burg, a découvert que si les pores d’eau (hydathodes) des feuilles fournissent un point d’entrée pour les bactéries, ils jouent également un rôle actif dans la défense contre ces envahisseurs. Les recherches de l’équipe ont maintenant été publiées dans la revue Biologie actuelle.
Quiconque a l’habitude d’arroser abondamment les plantes connaît peut-être le phénomène : de petites gouttelettes de sève végétale qui apparaissent parfois au bord des feuilles, surtout la nuit. Lorsque les plantes absorbent plus d’eau par leurs racines qu’elles n’en perdent par évaporation, elles peuvent utiliser leurs pores d’eau sur les bords des feuilles pour libérer l’excès d’eau. Les pores empêchent littéralement la pression de l’eau des racines de devenir trop élevée. C’est un mécanisme important, mais en même temps risqué. Des micro-organismes pathogènes peuvent pénétrer dans les veines de la plante par ces gouttelettes de sève pour coloniser les pores de l’eau.
Les biologistes se demandent donc depuis longtemps : comment les plantes se défendent-elles contre cette porte d’entrée grande ouverte ? Ces pores d’eau, les hydathodes, sont-ils des glandes sans défense qui permettent une large entrée de parasites nuisibles ? Ou ont-ils évolué de telle manière qu’ils font partie de la ligne de défense de la plante contre les agents pathogènes ?
Ligne de défense
Une équipe de chercheurs de l’Institut Swammerdam des sciences de la vie de l’Université d’Amsterdam a trouvé des preuves que c’est le cas. Dans la revue Biologie actuelle, ils décrivent leurs expériences avec la plante modèle Arabidopsis et deux types de bactéries nocives. Arabidopsis, ou cresson de Thale, est apparenté à tous les types de choux et autres plantes comestibles de la famille des Brassicacées. Les biologistes ont découvert que les pores de l’eau faisaient partie à la fois de la première et de la deuxième ligne de défense de la plante contre les bactéries. En d’autres termes, ils sont impliqués à la fois dans la réponse initiale rapide et dans les actions de suivi contre les envahisseurs.
Harrold van den Burg, qui dirigeait l’équipe de chercheurs, explique : « Pour cette étude, nous avons utilisé des mutants d’Arabidopsis présentant des déficits de leur système immunitaire qui les rendaient plus sensibles à l’infection par les bactéries Xanthomonas campestris et Pseudomonas syringae. Nous avons sélectionné ces bactéries car ils causent des problèmes notoires dans l’agriculture où ils ont été utilisés pour aider à démêler le système immunitaire des plantes.
« Nous avons pu établir que deux complexes protéiques (pour les intéressés : BAK1 et EDS1-PAD4-ADR1) empêchent les bactéries de se multiplier dans les pores de l’eau. Les mêmes réponses immunitaires empêchent également ces bactéries d’avancer plus loin à l’intérieur de la plante. En De plus, nous avons découvert que lorsque cette première ligne de défense se produit, les pores de l’eau produisent un signal qui amène la plante à produire des hormones qui suppriment la propagation des bactéries envahissantes le long du système vasculaire. »
Rendre les cultures agricoles plus résilientes
L’équipe apporte ainsi un éclairage fondamental important sur la manière dont ces points d’entrée naturels des bactéries ont évolué et sont protégés par le système immunitaire de la plante. À long terme, cela peut contribuer à rendre les cultures agricoles plus résistantes aux maladies bactériennes.
Van den Burg note : « Pour l’instant, nous allons poursuivre cette ligne de recherche. Par exemple, nous savons maintenant quels complexes protéiques sont impliqués dans la prévention de la multiplication des bactéries dans les pores de l’eau, mais pas comment cela se produit. production de substances antimicrobiennes dans les hydathodes qui inhibent la croissance bactérienne ? Ce serait intéressant à savoir. Mieux nous comprenons cela, plus nous nous rapprochons d’une application pratique pour une meilleure protection des cultures agricoles.
Plus d’information:
Misha Paauw et al, l’immunité Hydathode protège le système vasculaire des feuilles d’Arabidopsis contre la colonisation par des agents pathogènes bactériens, Biologie actuelle (2023). DOI : 10.1016/j.cub.2023.01.013