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Champignons et plantes, « amis » pour la vie depuis 500 millions d’années
« La vie cachée des plantes ». Un gène transféré d’un champignon à des végétaux a pu les aider à sortir des océans pour conquérir les continents.
On a souvent besoin d’un plus petit que soi. La Fontaine a mis en scène un rat sorti de terre, qui sauve un lion cent fois plus gros que lui. L’évolution des plantes, elle, raconte comment un champignon a pu être l’allié minuscule – et involontaire – des végétaux sortis de l’eau, il y a 500 millions d’années. Ce « complice » leur a cédé un de ses gènes, qui les a ensuite probablement aidés à verdir les continents.
Les effets en cascade de cette péripétie sont faramineux. Bref retour, en accéléré, sur quelque 1,2 milliard d’années d’histoire évolutive. A l’époque, des algues monocellulaires, puis pluricellulaires, apparaissent en milieu aquatique. L’une d’elles, plus tard, gobe une bactérie capable de photosynthèse – et, donc, de convertir le gaz carbonique et l’eau respectivement en sucres et en oxygène. Moment crucial : cette algue est devenue capable de transformer des molécules inorganiques en ressources biologiques. Le signal de départ du prodigieux essor du vivant. Précieuses ressources nutritives, les plantes terrestres ont permis aux herbivores de gagner à leur tour les continents et d’y prospérer – et d’y servir de nourriture aux carnivores.
De la symbiose primordiale entre cette algue ancienne et cette bactérie photosynthétique est née une algue verte qui a peuplé les océans. L’une d’elles, il y a 500 millions d’années, est partie « à la conquête » des terres émergées. Où ses descendants se sont peu à peu diversifiés. Ils ont d’abord donné le groupe des « bryophytes », tous dépourvus de système vasculaire, comme les mousses et les hépatiques. Puis sont apparus des végétaux dotés de vrais vaisseaux. D’abord des fougères, puis les premières plantes à graines : des conifères et leurs cousins. Ensuite fut « inventée » la fleur, aux enjôleuses corolles à l’origine du prodigieux succès des plantes qui les arboraient.
« Transfert horizontal »
Mais quels ont été les caractères innovants qui ont permis aux algues vertes et à leurs descendants de s’adapter aux terres émergées – de s’y arrimer, d’y croître et de buissonner ? Une équipe du CNRS, à l’université de Toulouse, s’est intéressée à une hépatique – genre jusque-là négligé : Marchantia polymorpha. Une espèce de petite taille qui affectionne les milieux humides (d’où son nom, hépatique des fontaines), sans feuilles (elles apparaîtront plus tard), mais avec des thalles, sortes de lames vertes où a lieu la photosynthèse.
Les auteurs ont déchiffré le génome de 130 individus de cette Marchantia, collectés en Europe et aux Etats-Unis. Résultat : sur les 20 000 gènes de cette espèce, quelques dizaines de milliers étaient très variables d’une population à l’autre, « signe qu’ils jouent un rôle dans l’adaptation de la plante à des environnements variés », dit Pierre-Marc Delaux, qui a coordonné l’étude, parue le 17 février dans la revue Nature Genetics. Quelques dizaines de ces gènes semblaient associés à l’adaptation au climat : ils variaient avec les conditions de température et de pluviométrie. « L’un d’eux n’avait pas une origine végétale, poursuit le chercheur, mais on le retrouvait chez un champignon. »
D’où cette hypothèse : l’ancêtre commun à toutes les plantes terrestres aurait acquis ce gène de champignon par « transfert horizontal », une transmission qui a lieu entre deux espèces non apparentées (ici, d’un champignon à une plante). Ce gène – dont la fonction reste inconnue – les aurait ensuite aidées à peupler les continents, en favorisant leur adaptation au climat ou aux microbes pathogènes. A l’appui de cette hypothèse, un constat : « Ce gène, présent chez d’autres plantes terrestres, semble avoir été perdu chez une fougère revenue à la vie aquatique », relève Marc-André Sélosse, du Muséum national d’histoire naturelle à Paris.
« Très tôt, les plantes terrestres ont été au contact de deux types de champignons, explique Marc-André Sélosse : des pathogènes ou des partenaires qui établissaient avec elles des symbioses nourricières, avant même l’apparition des racines. Cette proximité ancienne a pu favoriser ce transfert de gène. »
Pour autant, ce gène est loin d’être seul impliqué. « Il a fallu beaucoup d’innovations pour que les plantes puissent se développer sur les milieux terrestres », admet Pierre-Marc Delaux.
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