Une association plante-champignon à l’origine de la végétation terrestre

Il y a 450 millions d’années, les premières plantes abandonnaient la vie aquatique. Des chercheurs du CNRS et de l’Université de Toulouse III – Paul Sabatier, en collaboration avec l’INRAE, ont réussi à démontrer que cette colonisation des terres par les plantes était possible grâce à une association entre plantes et champignons. Valider cette hypothèse de 40 ans permet de comprendre une étape cruciale pour le développement de la vie sur Terre. L’étude est publiée dans les sciences le 21 mai 2021.

Il y a environ 450 millions d’années, les premières plantes quittaient l’eau pour vivre sur terre. Pour ce faire, ils ont dû s’adapter à l’aridité du terrain. Dans les années 1980, l’étude des fossiles a conduit à l’hypothèse qu’une alliance plante-champignon aurait pu être à l’origine de la végétation végétale. Cela vient d’être confirmé par une équipe de recherche internationale1 dirigée par des scientifiques français2.

Pour comprendre la vie dans le passé, les chercheurs ont dû étudier les plantes aujourd’hui. Celles-ci appartiennent à l’une des deux catégories principales: les plantes vasculaires à tiges et racines et les plantes non vasculaires comme les mousses, appelées bryophytes.

La plupart des plantes vivent en symbiose avec les champignons, de sorte que les deux organismes échangent des ressources d’une manière mutuellement bénéfique. Des études antérieures ont montré l’existence de gènes fondamentaux pour le bon fonctionnement de cette symbiose, notamment dans les plantes vasculaires. Ici, les scientifiques se sont concentrés sur un bryophyte qui ressemble à une plante succulente (voir image), pour lequel de tels gènes n’avaient pas encore été étudiés: Marchantia paleacea.

En étudiant M. paleacea, ils ont pu mettre en évidence un transfert lipidique entre plante et champignon similaire à celui observé dans les plantes vasculaires. En adaptant l’utilisation de CRISPR, un outil moléculaire qui permet de cliver précisément l’ADN, ils ont pu modifier un gène prédit comme «symbiotique». Comme dans les plantes vasculaires, la perturbation des échanges lipidiques entre la plante et le champignon entraîne un échec de la symbiose chez le bryophyte.

L’ancêtre commun de ces deux groupes de plantes, qui ont colonisé le continent, doit donc avoir échangé des lipides avec le champignon, comme le font aujourd’hui les plantes. Ainsi, 450 millions d’années plus tard, l’un des secrets des premiers pas de la vie sur terre est enfin élucidé.

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1- De nombreux collaborateurs internationaux ont contribué à cette étude, dont l’Université de Cologne et le CIBSS – Centre d’études de signalisation biologique intégrative de l’Université de Fribourg en Allemagne; l’Université de Cambridge au Royaume-Uni; l’Université de Zurich en Suisse; et l’Université de Tohoku au Japon.

2- Equipes du laboratoire de recherche phytogénétique RSV (CNRS / Université Toulouse III – Paul Sabatier); la Fédération pour la Recherche en Agrobiosciences, Interactions et Biodiversité (CNRS / Toulouse INP / Université Toulouse III – Paul Sabatier / INRAE); Le Laboratoire des Interactions Plantes-Microbes (LIPM) (CNRS / INRAE) et l’Institut des Maladies Cardiovasculaires et Métaboliques (Inserm / Université de Toulouse III – Paul Sabatier) y participent.