Une étude dirigée par des chercheurs de l'Université de Liège et leurs partenaires européens révèle le mécanisme par lequel la surfactine, une molécule produite par des bactéries bénéfiques du sol, active les défenses immunitaires des plantes. Ce mécanisme, distinct du paradigme classique de la reconnaissance immunitaire, repose sur une interaction directe avec la membrane cellulaire végétale. Cette découverte s'inscrit dans une perspective de développement de biopesticides de nouvelle génération.
L
es plantes ne sont pas sans défenses face aux agents pathogènes. Certaines bactéries du sol, loin d'être de simples habitants des racines, envoient aux plantes des signaux chimiques qui les préparent à résister aux agents pathogènes. Un consortium de recherche international, mené par des chercheurs de Gembloux Agro-Bio Tech, vient d'élucider le mécanisme moléculaire à l'origine de cette immunisation. Cette étude montre que la surfactine, un lipopeptide cyclique (1) produit par des bactéries du genre Bacillus, agit non pas via un récepteur protéique, mais en interagissant directement avec les lipides de la membrane des cellules végétales. "Les plantes disposent de mécanismes de défense sophistiqués contre les maladies, explique Marc Ongena, directeur de recherche du FNRS au sein du TERRA Research Center." Parmi eux, l'immunité induite par des micro-organismes bénéfiques du sol suscite un intérêt croissant, tant sur le plan fondamental qu'appliqué. "Nous savions déjà que certaines bactéries rhizosphériques, notamment du genre Bacillus, produisent des lipopeptides cycliques capables de stimuler les défenses végétales. Mais la façon dont ces molécules étaient reconnues par les cellules de la plante restait jusqu'à présent mal comprise."
Les chercheurs se sont intéressés à la surfactine - un de ces lipopeptides- et à son interaction avec Arabidopsis thaliana, une plante modèle couramment utilisée en biologie végétale. Grâce à une approche transdisciplinaire combinant biologie cellulaire, biochimie et biophysique, ils ont montré que la surfactine se fixe aux sphingolipides(2) - et plus particulièrement au glucosylcéramide (3) - présents dans la membrane des cellules racinaires. "Cette interaction entraîne un léger remodelage de la membrane, augmentant sa tension, ce qui active des canaux ioniques mécanosensibles, explique Magali Deleu, Maître de Recherche FNRS." Il en résulte une cascade de signalisationqui se propage depuis les racines jusqu'aux feuilles et prépare la plante à mieux résister aux agents pathogènes, dont le champignon Botrytis cinerea, responsable de la pourriture grise (4).
Ce mécanisme se distingue du paradigme classique de l'immunité innée végétale, dans lequel la reconnaissance de molécules étrangères passe habituellement par des récepteurs protéiques membranaires. Ici, c'est la modification physique de la membrane elle-même - et non une interaction clé-serrure avec une protéine réceptrice - qui constitue le signal déclencheur. Ce résultat apporte un éclairage nouveau sur la manière dont les plantes peuvent percevoir leur environnement microbien et distinguer des bactéries amies de véritables pathogènes.
Sur le plan appliqué, ces travaux s'inscrivent dans une perspective de développement de biopesticides de nouvelle génération. En comprenant précisément comment ces bactéries ou leurs molécules activent l'immunité végétale, il devient possible d'envisager des stratégies de protection des cultures plus ciblées et plus efficaces, en remplacement partiel des intrants chimiques. Ces résultats constituent ainsi une base scientifique solide pour orienter le développement rationnel de produits biosourcés utilisables en agriculture durable.
Cette étude illustre la valeur de la recherche fondamentale interdisciplinaire pour éclairer des enjeux agronomiques concrets. En décryptant le dialogue chimique entre bactéries du sol et plantes hôtes à l'échelle moléculaire, les équipes de l'Université de Liège et leurs partenaires ouvrent des perspectives pour mieux exploiter les alliances naturelles qui existent entre micro-organismes et végétaux au bénéfice d'une agriculture moins dépendante des produits de synthèse.
Guillaume Gilliard, Jelena Pršić, Jean-Marc Crowet, Catherine Chemotti, Jahed Ahmed, Joseph Lorent, Marie-Dominique Jolivet, Sabrina Egli, Stéphane Egée, Guillaume Bouyer, Gaëlle Race, Lennard van Buren, Anke Van Den Berghe, Anthony Argüelles-Arias, Marion Mathelié-Guinlet, Heba Ibrahim, Manon Genva, Laetitia Fouillen, Cécile Mirande-Bret, Oihana Razin, Brian Vue, Milan Župunski, W. Patricio Luzuriaga-Loaiza, Estelle Deboever, M. Nail Nasir, Laurence Lins, Patrick Van Der Smissen, Farah Boubsi, Sabine Eschrig, Véronique Germain, Monica Höfte, Cyril Zipfel, Yves F. Dufrêne, Donatienne Tyteca, Alexandros Koutsioubas, Paola Brocca, Guido Grossmann, Stefanie Ranf, Stephan Dorey, Barbara De Coninck, Thorsten Nürnberger, Sébastien Mongrand, Julien Gronnier, Valeria Rondelli, Magali Deleu & Marc Ongena, Membrane remodelling mediates lipopeptide-induced immunity in Arabidopsis, Nature Plants (2026). doi.org/10.1038/s41477-026-02270-3
(1) Un lipopeptide cyclique est une petite molécule produite par des bactéries, constituée d'une chaîne d'acides aminés refermée sur elle-même en anneau (d'où « cyclique ») et liée à une chaîne grasse (d'où « lipo- »). Cette structure lui confère des propriétés à la fois hydrophiles (affinité pour l’eau) et hydrophobes (affinité pour les milieux gras). Grâce à ce caractère amphiphile, la molécule peut interagir avec les membranes cellulaires et s’y insérer.
(2) Les sphingolipides sont une famille de lipides présents dans les membranes cellulaires de la plupart des organismes vivants. Ils jouent un rôle structural important en contribuant à l'organisation et à la rigidité de la membrane, et participent également à diverses fonctions de signalisation cellulaire.
(3) Le glucosylcéramide est un sphingolipide particulier, constitué d'un céramide (une molécule grasse) auquel est attaché un sucre, le glucose. Chez les plantes, il est abondant dans le feuillet externe de la membrane plasmique et joue un rôle clé dans le maintien de l'intégrité membranaire. C'est lui que la surfactine reconnaît préférentiellement pour s'ancrer dans la membrane végétale.
(4) La pourriture grise est une maladie fongique des plantes causée par le champignon Botrytis cinerea. Elle affecte un très grand nombre d'espèces cultivées comme la vigne, la fraise, la tomate ou encore la laitue, et se manifeste par un pourrissement rapide des tissus accompagné d'un duvet grisâtre caractéristique. Elle constitue l'une des maladies les plus répandues et les plus dommageables en agriculture et en horticulture.
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