Une toxine fongique protège contre les nématodes

La plupart des plantes terrestres forment des communautés de vie avec les champignons. Les deux en profitent : le champignon, qui recouvre les radicelles de la plante h?te d'un feutre épais, achète des oligo-éléments et de l'eau à la plante. De son c?té, la plante fournit au champignon des sucres et d'autres produits métaboliques que celui-ci ne peut pas produire lui-même.

Une protéine toxique tue les cellules intestinales

Dans les cellules d'un tel champignon racinaire, des chercheurs de l'ETH du groupe du professeur de microbiologie Markus Aebi ont maintenant découvert une protéine qui présente un autre avantage pour le couple champignon-plante : Elle protège le champignon et peut-être aussi les racines contre les nématodes, car elle est toxique pour les parasites. "Cette toxine fait probablement partie du système de défense de ce champignon contre les prédateurs", explique Markus Künzler, ma?tre-assistant dans le groupe d'Aebi. Si les nématodes se nourrissent de cellules fongiques, ils absorbent la protéine toxique (voir la vidéo sur la Page d'accueil), ce qui détruit les cellules intestinales du ver par un mécanisme qui n'est pas encore compris.

Le champignon produit la protéine principalement dans son chapeau, c'est-à-dire la fructification visible au-dessus du sol, et dans le dense réseau de champignons entourant les pointes des racines. Le fait que la toxine soit présente près des pointes des racines pourrait indiquer que le champignon pourrait se protéger lui-même des prédateurs gr?ce à cette toxine, mais aussi protéger les racines de la plante. En effet, de nombreux nématodes vivant dans le sol peuvent se nourrir non seulement de tissus fongiques, mais aussi de cellules végétales.

Le sucre modifié comme point d'ancrage

Dans leur étude, qui vient d'être publiée dans la revue spécialisée PNAS, les chercheurs montrent que la protéine de défense se fixe sur un point d'attaque spécifique du nématode : un sucre modifié, présent à la surface des cellules intestinales du ver, mais aussi à celle de mollusques comme les escargots. Cette structure de surface ne semble pas être présente sur les cellules des vertébrés.

Par ailleurs, Künzler et ses collaborateurs ont pu montrer que ce point d'attaque est également présent sur certaines bactéries, de sorte que la protéine toxique peut également s'y fixer. Comme la protéine possède plusieurs sites de liaison pour la structure cible, la protéine et plusieurs bactéries forment des amas, elles "s'agglutinent".

"Cette réaction est intéressante, car des proches parents de cette protéine, appelés homologues, ont également été trouvés chez les animaux - des invertébrés comme les écrevisses à queue de flèche aux humains - où ils jouent un r?le dans la défense contre les bactéries", poursuit Künzler.

Le fait que les protéines toxiques fongiques et animales se lient aux mêmes structures cibles signifie que ce mécanisme de défense doit être très ancien dans l'histoire du développement. Ce type de défense fait partie du système de défense "inné" de groupes d'organismes aussi différents que les champignons, les cancers ou même l'homme.

Vacciner les animaux de rente contre les parasites

Cette découverte ouvre également la voie à des applications pratiques : Le spin-off de l'ETH page externeMalcisbo,Le laboratoire de microbiologie de l'Université de B?le, qui est issu du laboratoire des microbiologistes, tente de produire de nouveaux vaccins contre les parasites et les germes pathogènes pour les animaux d'élevage et les humains sur la base de telles structures de sucre de surface. "Les champignons nous révèlent le talon d'Achille des nématodes et des bactéries. Nous pouvons maintenant utiliser ces connaissances pour les combattre", espère Künzler.