Les communications au sein de la rhizosphère

Chapitre 5 : Les communications au sein de la rhizosphère

1. La rhizosphère : définition et composition

La rhizosphère est la zone du sol qui est influencée par la racine et ses produits et qui entoure la racine. Cette région est assez étroite (mm). La racine est considérée comme au centre de la rhizosphère. On trouve aussi dans la rhizosphère des bactéries, des ions, de l’eau, des petits animaux (nématodes, ver de terre), des champignons, du mucilage (sécrétions) ou encore de l’air.

D’un point de vue racinaire, on va trouver des sécrétions de cellules des racines qui se décomposent en plusieurs types :

• Des cellules bordantes qui sont des cellules issues des cellules de l’apex de la coiffe racinaire. Elles restent attachées au niveau de la coiffe car il y a un mucilage qui est lui aussi sécrété par la coiffe.
• Des fragments de parois et de lysats. La racine rejette des cellules qui vont vieillir et former des petits fragments (ou lysats). Ils sont extrêmement riches en carbone.
• Un ensemble d’éléments que l’on l’appelle rhizodépositions qui sont des molécules sécrétées par la racine qui vont rester à proximité de la racine. Dans ces rhizodépositions on trouve le mucilage (groupe de polysaccharides = sucres) et aussi des exsudats racinaires qui sont des molécules sécrétées et exsudées par la racine. Ont un rôle essentiel dans la communication entre la plante et les organismes du sol. [pic 1]

[pic 2]

Ces différents composés ont un rôle essentiel dans les communications intercellulaires. Les exsudats racinaires sont issus de l’exsudation racinaire qui est une partie d’un processus qui conduit à la rhizodéposition et qui est source de carbone organique rejeté par le système racinaire. Les molécules exsudées peuvent constituer de 30 à 40% du carbone fixé par la plante. La quantité et la qualité des exsudats racinaires varient selon l’espèce, l’âge et des facteurs externes de l’environnement (type de sol, composition du sol…).

On trouve différents groupes dans les exsudats racinaires comme des carbohydrates (polysaccharides) qui est la classe la plus abondantes, des acides aminés, des acides organiques, des métabolites secondaires qui sont des molécules synthétisées à partir du métabolisme secondaire (lignine, flavanols…), de l’auxine, des acides gras et des protéines (ou enzymes). On a aussi un certain nombre de molécules dites volatiles qui sont aussi sécrétées par la plante comme l’éthylène.

On trouve différents microorganismes dans la rhizosphère qui ont mis en place des interactions positives ou négatives :

• Bactéries :

• Pathogènes (interaction négative),
• Etablissant des symbioses avec le système racinaire (interaction positive)
• PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) qui sont un groupe de bactérie qui va favoriser la croissance de la plante mais sans former de structure. Elles vivent à la surface de la plante ou à l’intérieur de la plante.

• Champignons :

• Pathogènes
• Etablissant des symbioses : mycorhizes, ectomycorhizes…
• Endophytes :  PGPF (Plant Growth Promoting Fungi).

• « Animaux » (nématodes)

Les exsudats initient les interactions avec les microorganismes et maintiennent la diversité des microorganismes au sol. [pic 3]

1. Rôles essentiels des exsudats racinaires

1. Exemples des strigolactones

Ont un rôle dans les interactions entre une plante et une plante et dans les interactions entre un champignon et sa plante hôte.

Les strigolactones sont un groupe de molécules qui ont un groupement lactone. Sont tous issus de la voie caroténoïde. On retrouvera notamment le GR24. Dans la voie, le précurseur est le β-carotène qui va subir différentes modifications. Cette voie se déroule principalement dans le chloroplaste. Parallèlement, on a identifié la voie de perception des strigolactones. Elles sont perçues par la présence de 3 modules : D14 (=hydrolase) qui va former un complexe avec un système ubiquitine avec le D3. La formation de complexe va conduire à une dégradation de protéines ciblées qui vont déclencher des mécanismes de signalisation. [pic 4]