On estime que 10 à 15 % de la perte de production agricole mondiale est causée par les maladies. Et comme 70 à 80 % de ces maladies des plantes sont causées par des champignons filamenteux, la protection des cultures contre les champignons filamenteux est un enjeu important pour nourrir efficacement la population mondiale. Pour que les champignons pathogènes infectent les plantes, ils doivent traverser les cellules épidermiques de la plante et envahir l’intérieur. En d’autres termes, les cellules épidermiques végétales constituent la première barrière pour stopper l’attaque des champignons pathogènes présents dans l’environnement. Alors, quelles sont les fonctions de défense des cellules épidermiques ?
Fait intéressant, on savait que l'épiderme des plantes contient de petits chloroplastes qui ne sont pas aussi impliqués dans la photosynthèse. Cependant, on ne sait pas exactement quelle fonction il avait. Pourquoi y a-t-il de petits chloroplastes dans l’épiderme des plantes qui contribuent peu à la photosynthèse ?
Le professeur adjoint Hiroki Irieda de la Faculté d'agriculture de l'Université de Shinshu et le professeur Yoshitaka Takano de l'École supérieure d'agriculture de l'Université de Kyoto ont découvert que de petits chloroplastes présents dans l'épiderme des plantes contrôlent l'entrée d'agents pathogènes fongiques. Le duo a découvert que les petits chloroplastes se déplacent considérablement à l’intérieur de la cellule vers la couche superficielle en réponse à l’attaque fongique et sont impliqués dans cette réponse de défense.
Dans cette étude, le duo a d’abord étudié à quel type de champignons pathogènes réagissent les chloroplastes épidermiques. En conséquence, ils ont découvert que plusieurs champignons filamenteux pathogènes provoquent une migration superficielle des chloroplastes épidermiques. Fait intéressant, il a également été constaté que ces champignons filamenteux pathogènes étaient dits « non adaptés » et ne pouvaient pas envahir les cellules épidermiques. En revanche, les champignons pathogènes adaptés sont plus susceptibles d’envahir l’épiderme des plantes dont les chloroplastes épidermiques ont cessé de migrer vers la couche superficielle.
Ils ont ensuite réussi à trouver des protéines végétales impliquées dans la migration superficielle des chloroplastes épidermiques. Lorsqu'une plante qui surproduit cette protéine a été créée par introduction par transfert de gènes, les chloroplastes épidermiques ne se sont pas déplacés vers la couche superficielle contre les champignons filamenteux pathogènes. Dans cette plante transgénique, l’immunité face à l’invasion épidermique de champignons filamenteux pathogènes est réduite. Il a également été constaté que les champignons pathogènes sont plus susceptibles d’envahir l’épiderme des plantes dont les chloroplastes épidermiques ont cessé de migrer vers la couche superficielle. Ces résultats indiquent que la migration des chloroplastes épidermiques vers la couche superficielle est impliquée dans la réponse de défense qui bloque l'invasion des champignons pathogènes.
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