Découverte d’une stratégie commune de dégradation de composés végétaux chez les bactéries phytopathogènes et intestinales

Les chercheurs du Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM) du centre INRA de Toulouse ont déterminé comment le xylane, un composé majeur de la paroi cellulaire végétale, était décomposé par la bactérie phytopathogène Xanthomonas campestris pv campestris (Xcc). Leurs résultats ont mis en évidence que cette dégradation dépendait d’un système spécifique composé de transporteurs et d’enzymes. Plus intéressant encore, ce même système de dégradation est utilisé par les bactéries symbiotiques de l’intestin humain ! Cette découverte a fait l’objet d’une publication dans la revue scientifique New Phytologist.

Feuille de chou infecté par Xanthomonas © Matthieu ARLAT
Mis à jour le 27/06/2014
Publié le 27/06/2014

Les bactéries du genre Xanthomonas s’attaquent à des plantes d’intérêt agronomique telles que le riz, le blé, les agrumes, le chou ou encore les tomates. Le LIPM étudie les interactions entre les plantes et les microorganismes symbiotiques ou pathogènes, dans le but d’améliorer les productions végétales ou de développer de nouveaux moyens de lutte contre les bioagresseurs.

Un système de survie assuré par des transporteurs

Xcc est une bactérie épiphyte c'est-à-dire qu’elle vit à la surface des parties aériennes des plantes. Les chercheurs se sont aperçus que Xcc, comparée à d’autres bactéries, posséde un système particulier d’exploitation des composés glucidiques des plantes. La capture de ces composés se fait grâce à des récepteurs très spéciaux : les transporteurs TonB-dépendant (TBDTs) présents à la surface des bactéries. Ces transporteurs permettent de capturer les glucides d’origine végétale avec une très haute affinité. La bactérie peut alors « récolter » des nutriments même s’ils sont présents en infime quantité dans le milieu. Ces transporteurs travaillent en synergie avec des enzymes qui sont capables de dégrader ces nutriments. En collaboration avec l’institut de recherche en agriculture et semences (IRHS) d’Angers, l’équipe a mis en évidence que c’est justement cette synergie qui permet à Xcc de vivre à la surface des tissus végétaux. La bactérie se nourrirait ainsi de traces de molécules relarguées par la plante elle-même, ou issues de la dégradation des tissus végétaux qu’elle aurait initiée.

Des bactéries différentes, une voie de dégradation commune

Les détails de la voie de dégradation du xylane ont été mis en évidence grâce à une étude fonctionnelle des gènes : en créant des mutations dans les bactéries et en observant l’activité des protéines correspondantes, les chercheurs ont pu obtenir une vision détaillée du fonctionnement du mécanisme de dégradation et ont ainsi pu identifier les phénomènes qui s’imbriquent les uns dans les autres. Des expériences dites « de transports » ont par la suite été réalisées afin d’identifier quelles sont les molécules transportées et comment elles le sont dans la bactérie. Des études comparatives des génomes de milliers de bactéries ont montré que la stratégie adoptée par Xcc est partagée par des bactéries présentes dans l’intestin humain. Ces bactéries dites symbiotiques, appartiennent au phylum des Bacteroidetes, et nous aident à digérer les matières végétales. Pour ces bactéries symbiotiques et Xcc, qui sont de familles bactériennes très éloignées, les scientifiques parlent de convergence évolutive, c'est-à-dire que ces bactéries ont acquis des structures et des aptitudes similaires pour répondre aux conditions qu’elles ont rencontrées dans leurs milieux respectifs : ici, la surface des feuilles ou les débris végétaux dans l’intestin.

Une étude et des implications diverses possibles

Au-delà de son intérêt en phytopathologie, cette étude pourrait se révéler utile dans d’autres domaines, notamment celui des biotechnologies blanches ou même en santé humaine. Les biotechnologies blanches sont une discipline à la recherche de microorganismes capables de dégrader des molécules végétales à des fins industrielles. Connaître les mécanismes de dégradation du Xylane utilisés par Xcc peut donc être bénéfique à cette filière. En santé humaine des recherches récentes ont montré que le microbiote intestinal, ensemble des microorganismes présents dans l’intestin, joue un rôle important dans le développement de pathologies telles que l’obésité par exemple. Les Bacteroidetes qui font partie de cette communauté microbienne auraient justement une action contre cette maladie. Savoir que ces bactéries partagent un système de dégradation commun avec celui décrit chez Xcc pourrait permettre d’élargir les connaissances sur celles-ci, ou encore d’améliorer leur fonctionnalité chez les personnes atteintes d’obésité.