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Les graines des plantes sécrètent des molécules attractantes qui régulent le comportement des agents pathogènes du sol tels que les nématodes.

Les chercheurs de l’Inra et les enseignants-chercheurs de l’Université Côte d’Azur, en association avec des chercheurs de l’Université de Kumamoto (Japon), ont découvert que les molécules sécrétées par les graines lors de la germination, régulent le comportement des nématodes, parasites majeurs des plantes cultivées. Cette découverte a été publiée dans la revue scientifique Molecular Plant le 7 janvier 2019.

Figure 1. Les larves de nématodes à galles sont attirées par les graines d’Arabidopsis. Images d'une graine en présence de larves prises durant 24 heures. Barre = 100µm.. © Inra, B. Favery, Bruno Favery
Mis à jour le 25/06/2019
Publié le 25/06/2019

Les plantes interagissent de manière complexe avec les nombreux microorganismes présents dans leur environnement. Ceux-ci se développent sur pratiquement tous les organes de la plante et influencent profondément la croissance de la plante. Lors de l’étape première de germination, la graine au contact de l’eau subit différents changements structurels qui entraînent la production de glucides, d'acides aminés, de lipides et d'autres métabolites secondaires dans la zone entourant la graine. Les microorganismes du sol répondent à ces composés et forment une communauté autour de la graine. Les microorganismes associés aux semences peuvent agir alors favorablement sur la germination de la graine et sur la croissance de la plantule. Tandis que d’autres microorganismes néfastes pour la plante tels que les agents pathogènes utiliseraient ces composés sécrétés en tant que signaux désignant l'hôte. Comment les exsudats de graines influencent le comportement de ces organismes, en particulier les animaux multicellulaires plus complexes, reste une question en suspens.

Les chercheurs de l’unité mixte de recherche « Institut Sophia Agrobiotech » à Sophia Antipolis, en collaboration avec l’équipe japonaise du Pr Sawa, se sont penchés sur le rôle de composés associés aux mucilages, substances végétales constituées principalement de polysaccharides présents dans l’enveloppe des graines exsudées au contact de l'eau, lors de l’interaction plante-nématodes. Ils ont montré que ces composés peuvent réguler le comportement des nématodes à galles, pathogènes majeurs présents dans le sol. En effet, les larves infectieuses du nématode voyagent activement dans le sol vers les graines d’Arabidopsis en orientant leurs mouvements selon les substances chimiques qu’elles perçoivent. Les larves attirées par ces molécules sont alors capables d’infecter le semis émergeant.

L'analyse de plantes présentant des défauts dans la synthèse, la sécrétion ou les modifications du mucilage de l'enveloppe de la graine, démontre que cette attraction est perturbée et qu’elle nécessite la synthèse et la sécrétion du mucilage. De plus, les chercheurs ont démontré que le mucilage seul ne suffit pas à attirer les larves de nématodes et que les glucides de surface de la graine et les protéines sont indispensables. Cela signifie que le ou les composés chimio-attractants des larves seraient synthétisés de novo lors de l'extrusion du mucilage et qu’ils seraient instables.
Ces résultats scientifiques démontrent que les exsudats de graine régulent le comportement d’animaux multicellulaires. Ils mettent en évidence le fort potentiel fonctionnel du mucilage de l'enveloppe de la graine dans les interactions biotiques avec les microorganismes du sol.

Lire la publication dans Molecular Plant

Auteurs

Allen Yi-Lun Tsai
Takumi Higaki
Chinh-Nghia Nguyen
Laetitia Perfus-Barbeoch
Bruno Favery
Shinichiro Sawa

Parution : 28 novembre 2018
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molp.2018.11.008