Contributeurs: Vincent Bonhomme, Albin Teulet, Wayebi, Arthur Escalas

 français   Dernière modification le: 15/05/17 - Crée le: 31/03/17


Bradyrhizobium, ou l'amitié à grands coups de pied

par Albin Teulet

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Contributeurs : Albin Teulet, Arthur Escalas, Vincent Bonhomme, Wayebi · Éditeur : Vincent Bonhomme (d · c · b)
Création : 31 mars 2017 · Révision : 25 avril 2017 · Rev0 → Revactuel
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Les amis de mes amis sont mes amis ... on connait la suite. Certaines légumineuses du genre Aeschynomene s'étonnent du contraire.

Replaçons tout cela dans son contexte

Les plantes de la famille des légumineuses ( un ou deux exemples de legumineuses, avec leur nom vernaculaire, seraient cooldésormais Fabacées) ont une particularité extraordinaire. Alors qu'une plante lambda puiserait dans le sol son azote, un élément dont elle a besoin, les légumineuses cèdent ce travail à de « bonnes » bactéries bienveillantes présentes autour de leurs racines, les rhizobiums.

Ces rhizobiums ont la capacité unique de pouvoir prendre capter ? l'azote disponible dans l'atmosphère peut etre preciser que c'est de l'azote gazeux comme celui present dans l'atmosphere, mais que les bacteries le captent dans le sol, et de le donner à la légumineuse. En échange de l'azote reçu, la légumineuse offre le gite et le couvert aux rhizobiums, à l'intérieur des cellules d'un nouvel organe racinaire : le nodule une illustration serait cool. Chacun y trouve son compte.


Cette collaboration entre légumineuses et rhizobiums porte un nom : c'est la symbiose fixatrice d'azote.

Mais quel est donc le secret de cette amitié ?

Ce secret, c'est la communication !

Soja (Glycine max) et sa fleur

Prenons un exemple, celui du bradyrhizobium ORS3257 et d'une légumineuse bien connue, le soja. Chez les plantes, les molécules prennent la place des mots. Le dialogue débute avec le soja, qui envoie des flavonoïdes dans le sol, une sorte de « bonjour » amical. Ces molécules sont reconnues par ORS3257, qui répond à son tour par la sécrétion d'autres molécules, les facteurs Nod [1]. Si ces facteurs Nod sont correctement reconnus par le soja, c'est à dire si la réponse de ORS3257 est correcte, les portes s'ouvrent la symbiose peut commencer.

Le soja commence alors la construction de nodules sur ses racines, qui hébergeront par la suite ORS3257. À l'intérieur des cellules du nodule, le soja nourrira ORS3257 avec quel type de molecule ?, qui en retour lui fournira l'azote tant convoité; une belle amitié.

Que se passe-t-il en cas de refus ?

Si cette capacité est répandue chez les légumineuses, un petit nombre d'entre elles ne reconnaissent pas les facteurs Nod. Le dialogue est alors rompu, la légumineuse refuse l'accès à la bonne supprimer bonne ? bactérie. La symbiose est impossible.
C'est le cas de certaines légumineuses tropicales du genre Aeschynomene. [2] [3]

Pourtant, ORS3257 a trouvé un moyen de contourner ce problème : lorsque les portes de la légumineuse Aeschynomene indica restent fermées, ORS3257 les ouvre, et à grands coups de pied ! Pour cela, cette bactérie fabrique et utilise un outil de taille : le système de sécrétion de type III. Ce système, comparable à une seringue, injecte des toxines dans les cellules pour modifier leur fonctionnement. Cette méthode est utilisée par beaucoup de bactéries pathogènes pour entrer illégalement dans des organismes vivants, et pour s'y installer à leur dépend[4].


En injectant ces toxines grâce à son système de sécrétion de type III, ORS3257 entre de force dans les cellules de la racine d'Aeschynomene indica [3]. Par la suite, elle oblige la légumineuse à l'héberger dans des nodules. Puis, une fois installée, la bactérie profite gratuitement de l'hospitalité de son hôte, sans même fournir l'azote tant convoité (données non encore publiées). Amie pour le soja, parasite pour Aeschynomene indica, en somme.

L'exemple de ORS3257 n'est pas un cas isolé

Une bactérie du genre Rhizobium

De récentes études ont démontré que le comportement parasite de ORS3257 est retrouvé chez beaucoup de bradyrhizobiums et s'étendrait même à d'autres familles de Rhizobium (données non encore publiées) [3]. Cette découverte soulève alors beaucoup de questions quant à la frontière entre bonnes et mauvaises bactéries, bactéries symbiotiques et bactéries pathogènes.

Au-delà de l'intérêt fondamental que représente cette découverte, des études sont actuellement menées afin de décrypter le fonctionnement de ce nouveau mécanisme. Actuellement, et sauf de rares exceptions, seules les légumineuses possèdent la capacité d'utiliser les rhizobiums pour se fournir en azote.

Beaucoup de chercheurs rêvent de transférer cette capacité aux céréales d'intérêts agronomiques mais la complexité du dialogue moléculaire entre les légumineuses et les rhizobiums représente un frein majeur à ce transfert. Du fait de sa simplicité, la capacité de ORS3257 à pouvoir pénétrer dans les cellules de son hôte, sans utiliser un dialogue moléculaire complexe, est un nouvel espoir de voir ce rêve devenir réalite.

Pour aller plus loin

  1. Lerouge P, Roche P, Faucher C, Maillet F, Truchet G, Promé JC, Dénarié J (1990) Symbiotic host-specificity of Rhizobium meliloti is determined by a sulphated and acylated glucosamine oligosaccharide signal. Nature 344: 781-784
  2. Giraud E, Moulin L, Vallenet D, Barbe V, Cytryn E, Avarre JC, Jaubert M, Simon D, Cartieaux F, Prin Y, Bena G, Hannibal L, Fardoux J, Kojadinovic M, Vuillet L, Lajus A, Cruveiller S, Rouy Z, Mangenot S, Segurens B, Dossat C, Franck LW, Chang WS, Saunders E, Bruce D, Richardson P, Normand P, Dreyfus B, Pignol D, Stacey G, Emerich D, Verméglio A, Médigue C, Sadowsky M (2007) Legumes symbioses: absence of nod genes in photosynthetic bradyrhizobia. Science 316: 1307-1311
  3. 3,0, 3,1 et 3,2 Okazaki S, Tittabutr P, Teulet A, Thouin J, Fardoux J, Chaintreuil C, Gully D, Arrighi JF, Furuta N, Miwa H, Yasuda M, Nouwen N, Teaumroong N, Giraud E (2016) Rhizobium–legume symbiosis in the absence of Nod factors: two possible scenarios with or without the T3SS. ISME J. 10: 64-74
  4. Hueck CJ (1998) Type III protein secretion systems in bacterial pathogens of animals and plants. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62: 379-433