Un récepteur présent chez les légumineuses permettrait de se passer d'engrais azotés

Publié par Isabelle le 25/10/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Efficaces, mais dangereux, les engrais azotés doivent être progressivement remplacés par des solutions plus vertes. Les plantes légumineuses ont par exemple la particularité d'assimiler naturellement l'azote atmosphérique, grâce à des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) symbiotiques. Des chercheurs du Danemark, du CERMAV (CNRS) et des universités de Cambridge (Royaume-Uni) et d'Otago (Nouvelle-Zélande) ont décrypté ce phénomène à l'échelle moléculaire. Selon ces travaux publiés dans Science, ce mécanisme pourrait être adapté à toutes les plantes grâce à une légère évolution d'un récepteur de leur système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le « soi » du « non-soi ». Ce qui est reconnu comme non-soi...).


Superposition de la structure des récepteurs liés à la symbiose (La symbiose est une association intime et durable entre deux organismes hétérospécifiques (espèces différentes), parfois plus. Les organismes sont qualifiés de symbiotes,...) (bleu) et de ceux liés à la réponse immunitaire (vert). Les principales différences sont au niveau de l'encadré, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en haut. © Mickaël Blaise

Les engrais (Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des...) azotés se sont imposés comme une composante essentielle de l'agriculture moderne, car ils alimentent les plantes en azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de...), qui aide leur croissance. Ils peuvent cependant être source de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].), accélèrent la prolifération de certaines algues invasives et sont hautement explosifs. Le nitrate (Les nitrates (autrefois nommés nitre, souvent synonyme de salpêtre) sont les sels de l'acide nitrique. La formule chimique de l’ion nitrate est NO3−.) d'ammonium (L'ion ammonium (de formule NH4+) est un ion polyatomique de charge électrique positive (c'est donc plus précisément un cation polyatomique). Il est obtenu par protonation de l'ammoniac (NH3) ; Il est parfois...) est ainsi en cause dans l'incident d'AZF à Toulouse et dans la dévastation de Beyrouth. D'autres manières d'apporter de l'azote sont donc étudiées, y compris par des moyens détournés. Les plantes légumineuses vivent en symbiose avec des bactéries présentes dans le sol, les rhizobiums, qui transforment l'azote atmosphérique en ammoniaque pour nourrir la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou...), qui les abrite en échange. Des scientifiques de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) d'Aarhus (Danemark), du Centre de recherches sur les macromolécules végétales (CERMAV, CNRS), de l'université de Cambridge (L'université de Cambridge est une université britannique connue dans le monde entier.) (Royaume-Uni), de l'université de Copenhague (Danemark) et de l'université d'Otago (Nouvelle-Zélande) ont montré qu'un récepteur protéique des légumineuses, impliqué dans la perception de molécules de signalisation symbiotiques, possède une structure très proche d'un récepteur commun à toutes les plantes terrestres.

Pour établir la symbiose avec les légumineuses, les rhizobiums sécrètent des molécules dérivées de la chitine, dont la structure se rapproche de composés produits par des champignons pathogènes. Ainsi, seuls quelques acides aminés séparent le récepteur nécessaire à la symbiose de celui, bien plus courant, dédié à la réponse immunitaire contre les champignons. Forts de cette découverte, les chercheurs ont reprogrammé ces récepteurs avec succès, une première étape pour transférer la capacité à enclencher une symbiose rhizobienne chez d'autres types de plantes que les légumineuses. Ces travaux ouvrent des perspectives pour réduire l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) d'engrais azotés.

Référence:
Zoltan Bozsoki, Kira Gysel, Simon B. Hansen, Damiano Lironi, Christina Krönauer, Feng Feng, Noor de Jong, Maria Vinther, Manoj Kamble, Mikkel B. Thygesen, Ebbe Engholm, Christian Kofoed, Sébastien Fort, John T. Sullivan, Clive W. Ronson, Knud J. Jensen, Mickaël Blaise, Giles Oldroyd, Jens Stougaard, Kasper R. Andersen, Simona Radutoiu. Ligand-recognizing motifs in plant LysM receptors are major determinants of specificity. Science, 2020.

https://science.sciencemag.org/content/369/6504/663

Contacts:
- Sébastien Fort - Directeur de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...), Centre de Recherche sur la Macromolécules Végétales (CERMAV) - sebastien.fort at cermav.cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).).fr
- Mickaël Blaise - Directeur de Recherche, Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de Recherche en Infectiologie de Montpellier (IRIM) - mickael.blaise at irim.cnrs.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) - Institut de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...) du CNRS - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
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