image: Vascular and non-vascular plants form a symbiosis with fungi. Circles on the left: the fungus is stained blue in a truncated alfalfa root (top) or a thallus of M. paleacea (bottom). Right-hand circles: stubby alfalfa (top), M. paleacea (bottom). view more
Credit: Aurélie Le Ru/Mélanie Rich/Pierre-Marc Delaux
Il y a 450 millions dannées, les premiers végétaux quittaient la vie aquatique. Des chercheurs et chercheuses du CNRS et de lUniversité Toulouse III Paul Sabatier, en collaboration avec INRAE, ont réussi à démontrer que cette conquête terrestre par les végétaux a été rendue possible grâce à un partenariat entre plantes et champignons. Valider cette hypothèse vieille de 40 ans permet de comprendre une étape qui a été primordiale au développement de la vie sur Terre. Létude est publiée dans Science le 21 mai 2021.
Il y a environ 450 millions dannées, les premières plantes ont quitté les eaux pour vivre sur les terres émergées. Pour ce faire, elles ont dû sadapter à laridité du milieu terrestre. Létude de fossiles avait, dans les années 1980, permis démettre lhypothèse quune alliance plantes-champignons était peut-être à lorigine de la végétalisation terrestre. Elle vient dêtre confirmée par une équipe internationale1 de recherche pilotée par des scientifiques français2.
Pour comprendre la vie passée, les chercheurs et chercheuses ont dû étudier les plantes du présent. Celles-ci sont divisées en deux grandes catégories : les plantes vasculaires avec tiges et racines, et les plantes non-vasculaires comme les mousses, appelées bryophytes.
La majorité des plantes vivent en symbiose avec des champignons, autrement dit ces deux organismes procédent à des échanges mutuellement bénéfiques. Lors de précédentes études, il a été démontré lexistence de gènes essentiels au bon déroulement de cette symbiose, notamment chez les plantes vasculaires. Les scientifiques se sont ici concentrés sur une bryophyte à lallure de plante grasse (voir image), peu décrite et pour laquelle on navait pas encore observé de tels gènes : Marchantia paleacea.
En étudiant M. paleacea, ils ont pu démontrer un transfert de lipides entre la plante et le champignon similaire à celui observé chez les plantes vasculaires. En adaptant lutilisation des ciseaux moléculaires CRISPR, un outil qui permet de « couper » lADN de façon précise, ils ont ensuite pu modifier un gène prédit comme « symbiotique ». Comme chez les plantes vasculaires, linterruption des échanges de lipides entre la plante et le champignon conduisent à léchec de la symbiose chez la bryophyte.
Lancêtre commun de ces deux groupes de végétaux, qui a colonisé la terre ferme, devait donc échanger des lipides avec le champignon, comme les plantes actuelles. Ainsi, 450 millions dannées plus tard, un des secrets des premiers pas de la vie sur la terre ferme a enfin pu être élucidé.
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Notes
1- De nombreux collaborateurs internationaux ont contribué à létude dont lUniversités de Cologne et le CIBSS Centre for Integrative Biological Signalling Studies de lUniversité de Fribourg-en-Brisgau en Allemagne ; luniversité de Cambridge au Royaume-Uni ; luniversité de Zurich en Suisse; et luniversité du Tohoku au Japon.
2- Des équipes du Laboratoire de recherche en sciences végétales (CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier), de la fédération de recherche agrobiosciences, interactions et biodiversité (CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse III Paul Sabatier/INRAE), du Laboratoire des interactions plantes-microorganismes-environnement (CNRS/INRAE) et de lInstitut des maladies métaboliques et cardiovasculaires (Inserm/Université Toulouse III Paul Sabatier) sont impliquées.
Journal
Science