Quand les plantes, les champignons et les bactéries s’unissent pour décontaminer les sols pollués

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Une analyse génétique montre que des interactions microbiennes aident des arbres à croissance rapide à dégrader les hydrocarbures pétroliers du sol

La capacité de certaines espèces d’arbres à réhabiliter des sites contaminés repose sur des interactions complexes entre leurs racines, les champignons et les bactéries du sol. Voilà ce qu’une étude menée par des experts en bio-informatique et en biologie végétale de l’Université McGill et de l’Université de Montréal vient de mettre en évidence.

Certains arbres à croissance rapide, tels les saules, sont connus pour tolérer et même décontaminer des sols pollués par des résidus pétroliers ou des métaux lourds. Ce processus de réhabilitation des sols, la phytoremédiation, est souvent associé au métabolisme secondaire, c’est-à-dire la production de molécules spécialisées qui aident les plantes à tolérer des stress environnementaux.

Les récents résultats obtenus par ces scientifiques montréalais et publiés dans la revue Microbiome laissent supposer que des relations symbiotiques avec les microbes du sol sous-tendent la capacité des saules à croître dans cet environnement stressant. En utilisant des technologies de pointe permettant l’analyse de l’expression des gènes de plusieurs organismes simultanément, les chercheurs ont étudié les racines de saules à croissance rapide poussant sur un site contaminé dans la région montréalaise. Ils ont découvert que la dégradation des hydrocarbures dans le sol serait le résultat d’interactions complexes entre différentes espèces de champignons mycorhiziens (qui forment un réseau symbiotique avec les racines végétales) et certaines bactéries.

« Nous abordons habituellement les travaux en génétique en limitant la recherche à un seul organisme ou à un règne à la fois », précise Emmanuel Gonzalez, auteur principal de l’étude et spécialiste en bio-informatique au Centre canadien de génomique computationnelle de l’Université McGill. « Le plus étonnant dans cette recherche a été de constater que l’étude de la génétique des organismes vivants dans le sol a permis de brosser un portrait biologique plus précis. Ces résultats portent à croire que de telles interactions mutualistes complexes seraient la norme à l’extérieur des laboratoires. »

Nicholas Brereton, attaché de recherche à l’Institut de recherche en biologie végétale de l’Université de Montréal et auteur en chef de l’étude, ajoute : « Nous avons abordé l’étude en présumant qu’il était possible de mieux intégrer la bio-informatique et la biologie afin de mettre en évidence la diversité des fonctions activées dans un système racinaire stressé. Cette démarche nous a rapidement permis d’apporter des améliorations techniques grâce auxquelles nous avons pu observer l’expression génique dans plusieurs types d’organismes, ce qui nous a permis de faire des avancées importantes dans ce domaine de la biologie environnementale. Nous espérons que ces résultats pourront montrer la puissance d’une collaboration interdisciplinaire afin de mieux comprendre la complexité des interrelations du monde vivant ».

L’article intitulé « Trees, fungi and bacteria: tripartite metatranscriptomics of a root microbiome responding to soil contamination », par E. Gonzalez et coll., a été publié dans la revue Microbiome le 21 mars 2018.
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-018-0432-5

Cette étude a été financée par Génome Canada, Génome Québec, le Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada, BioFuelNet Canada et les Réseaux de centres d’excellence du Canada.

Légende
De nouvelles données génétiques laissent supposer que les saules seraient en mesure de tolérer la pollution par l’apport en sucres qu’ils fournissent aux champignons mycorhiziens environnant leurs racines, et qu’à leur tour, les champignons procurent des nutriments aux bactéries qui dégradent les hydrocarbures.

IMAGE : Image de champignons ectomycorhiziens, par Hugues Massicotte, professeur en écologie et gestion forestières à l’Université du Nord de la Colombie-Britannique

Personnes-ressources :

Nicholas Brereton
Université de Montréal, l’Institut de recherche en biologie végétale
nicholas.brereton [at] umontreal.ca

Emmanuel Gonzalez
Centre canadien de génomique computationnelle
Centre d'innovation Génome Québec et Université McGill
emmanuel.gonzalez [at] mcgill.ca

Chris Chipello
Université McGill, Relations avec les médias
514-398-4201
christopher.chipello [at] mcgill.ca

Jeff Heinrich
Université de Montréal, Relations avec les médias
514 343-7593
jeff.heinrich [at] umontreal.ca