À l’aube de la vie sur Terre, les plantes aquatiques quittaient leur milieu d’origine, rencontrant l’exposition accrue aux rayons ultraviolets, contraintes de s’adapter à la dessiccation et à des nutriments moins accessibles. Une étude démontre que cette conquête terrestre par les végétaux a été rendue possible grâce à un échange mutuellement bénéfique entre plantes et champignons. La validation de cette hypothèse, émise il y a 40 ans, permet de comprendre une étape essentielle au développement de la vie sur Terre.
Il y a environ 450 millions d’années, les premières plantes ont quitté les eaux pour vivre sur les terres émergées. Pour ce faire, elles ont dû s’adapter à l’aridité du milieu terrestre. L’étude de fossiles avait, dans les années 1980, permis d’émettre l’hypothèse qu’une alliance plantes-champignons était peut-être à l’origine de la végétalisation terrestre. Elle vient d’être confirmée par une équipe internationale de recherche et l’étude est publiée dans Science le 21 mai.
Cette équipe était constituée par de nombreux collaborateurs internationaux qui ont contribué à l’étude dont l’Université de Cologne et le CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies de l’Université de Fribourg-en-Brisgau en Allemagne ; l’université de Cambridge au Royaume-Uni ; l’université de Zurich en Suisse; et l’université du Tohoku au Japon. Cette équipe a été pilotée par des scientifiques français dont des équipes du Laboratoire de recherche en sciences végétales (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier), de la Fédération de recherche agrobiosciences, interactions et biodiversité (CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse III – Paul Sabatier/INRAE), du Laboratoire des interactions plantes-microorganismes-environnement (CNRS/INRAE) et de l’Institut des maladies métaboliques et cardiovasculaires (Inserm/Université Toulouse III – Paul Sabatier) qui sont impliquées.
Un échange mutuellement bénéfique
Pour comprendre la vie passée, les chercheurs et chercheuses ont dû étudier les plantes du présent. Celles-ci sont divisées en deux grandes catégories : les plantes vasculaires avec tiges et racines, et les plantes non-vasculaires comme les mousses, appelées bryophytes.
La majorité des plantes vivent en symbiose avec des champignons, autrement dit ces deux organismes procèdent à des échanges mutuellement bénéfiques. Lors de précédentes études, il a été démontré l’existence de gènes essentiels au bon déroulement de cette symbiose, notamment chez les plantes vasculaires. Les scientifiques se sont ici concentrés sur une bryophyte à l’allure de plante grasse (voir image), peu décrite et pour laquelle on n’avait pas encore observé de tels gènes : Marchantia paleacea.
En étudiant M. paleacea, ils ont pu démontrer un transfert de lipides entre la plante et le champignon similaire à celui observé chez les plantes vasculaires. En adaptant l’utilisation des ciseaux moléculaires CRISPR, un outil qui permet de « couper » l’ADN de façon précise, ils ont ensuite pu modifier un gène prédit comme « symbiotique ». Comme chez les plantes vasculaires, l’interruption des échanges de lipides entre la plante et le champignon conduisent à l’échec de la symbiose chez la bryophyte.
L’ancêtre commun de ces deux groupes de végétaux, qui a colonisé la terre ferme, devait donc échanger des lipides avec le champignon, comme les plantes actuelles. Ainsi, 450 millions d’années plus tard, un des secrets des premiers pas de la vie sur la terre ferme a enfin pu être élucidé.
Forêt tropicale primaire L’humidité est forte et favorise la pousse des épiphytes, ces plantes qui poussent sur n’importe quoi, arbres, rocs ou fils électriques. Au sol, la lumière est plus rare, ce qui convient bien aux fougères. Il fait chaud. Nous sommes dans une forêt tropicale © Mrs Brown, Pixabay, DP
Paysage de la Taïga en russie De grands arbres, de larges étendues d’eau venues de la fonte de la neige et de la glace, une température fraîche : c’est la taïga. Elle s’étend au nord de la planète, jusque dans l’Arctique, de la Sibérie à l’Alaska en passant par les pays scandinaves et le Canada. © Baldr80, Pixabay, DP
Forêt d’eucalyptus en Australie Un paysage du bush australien avec une flore à deux étages : des broussailles et des plantes herbacées au sol et, au-dessus, des arbres à feuilles dures ou épineuses, comme les eucalyptus. © 12019, Pixabay, DP
Forêt de Rambouillet La forêt de Rambouillet, située dans le sud du département des Yvelines, est un des principaux massifs forestiers d’Île-de-France. Il s’agit d’un espace boisé de 200 km², dont 14 550 ha de forêt domaniale, qui s’étend sur le territoire de 29 communes. Le peuplement est constitué principalement de chênes, à hauteur de 68 %, et de résineux (pin sylvestre et pin laricio) pour 25 %. Ce massif comporte des étangs, des zones rocheuses, des étendues de sable, des vallons et des cascades. Une partie de la forêt se trouve dans le parc naturel régional de la haute vallée de Chevreuse. © Pline GNU Free Documentation License version 1.2
Danemark : Grib forest Grib Forest dans le nord de Sealand, Denmark. © Malene Thyssen GNU Free Documentation License, Version 1.2 or
Madagascar : Spiny forest Spiny forest à Ifaty, Madagascar, composée d’adansonia (baobab), alluaudia procera (Madagascar ocotillo) … © JialiangGao GNU Free Documentation License, Version 1.2
Italie : Forêt de Cansiglio La forêt de Cansiglio à l’automne Italie © Umberto Salvagnin Creative Commons Attribution 2.0 Generic license.
Nouvelle Zélande : Réserve Paraparaumu Forêt de (Rhopalostylis sapida)Réserve Paraparaumu Nouvelle Zélande © Pseudopanax Domaine public
Panama : Parc international La Amistad Panama Parc international La Amistad © Dirk Van der Made GNU Free Documentation License, Version 1.
Allemagne : Forêt de Urwald Sababurg © Szent István – licence Creative Commons Paternité – Partage des conditions initiales à l’identique 3.0 Unported
Pays de Galles : forêt de Llyn Crafnant Au nord du Pays de Galles, la forêt de Llyn Cratnant Erwlas / Flickr – Licence Creative Common (by-nc-sa 2.0)
Forêt de Belouve D’après Wikipedia : La forêt de Bélouve est une forêt de l’île de La Réunion, département d’outre-mer français dans l’océan Indien. Elle occupe un plateau perché situé en marge du cirque naturel qu’occupe la commune de Salazie, sur le territoire de laquelle elle est néanmoins située. On n’y accède que par une route en cul-de-sac qui traverse la forêt de Bébour en provenance de La Plaine-des-Palmistes ou du nord par un sentier de randonnée escarpé montant de l’îlet d’Hell-Bourg. C’est l’une des forêts de la Réunion qui produit le bois de tamarin des hauts utilisé en ébénisterie. La Grande Mare en forêt de Bélouve avec en arrière-plan les boisements de tamarin des hauts et le rempart de la forêt de la Plaine des Lianes. Louis Volant / Flickr – Licence Creative Common (by-nc-sa 2.0)
Une forêt tropicale – Mexico, Mexique Une forêt tropicale coniférienne dans l’État de Mexico, Mexique © Wikipedia
Forêt de Hoh Forêt de Hoh dans la péninsule olympique dans l’état de Washington © Goldom GNU Free Documentation License, Version 1.2
Sitka National Historic Park, Alaska Sitka National Historic Park, Alaska © Willow&Monk at Flickr Creative Commons Attribution 2.0 Generic license.
Forêt de pins sylvestre Pinus sylvestris (Pino Silvestre) © Clément Godbarge GNU Free Documentation License, Version 1.2
Inflorescences mâles de pin sylvestre Inflorescences mâles de pin sylvestre © Beentree licence Creative Commons Paternité – Partage des conditions initiales à l’identique 3.0 Unported
Forêt Pays-Bas Delabrata / Flickr – Licence Creative Common (by-nc-sa 2.0)
Forêt en Espagne Forêt en automne près de Ségovie Espagne Cuellar / Flickr – Licence Creative Common (by-nc-sa 2.0)
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