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Dans le cadre des conférences des Midis de la foresterie organisées par la Chaire CRSNGUQAT-UQAM en aménagement forestier durable, M. Steven Kembel, professeur à l’Université
du Québec à Montréal et chercheur régulier au Centre d’étude de la forêt (CEF), a présenté
une conférence le 26 mars intitulée꞉ Lien entre la diversité microbienne de la phyllosphère et
les traits et fonctions des plantes.
À l’entrée du jeu, mentionnons qu’une des raisons que l’on connaît si peu sur le monde
microbien est qu’il en existe un nombre astronomique sur terre (1030 cellules bactériennes et
archaea (Whitman et al. 1998)). Le phyllosphère, soit la partie aérienne – et particulièrement
les feuilles - des plantes, est un vaste habitat colonisé par des communautés complexes de
micro-organismes où les bactéries sont majoritairement à côté des archées. Bien qu’ils soient
invisibles à l’œil nu, les microorganismes font partie de notre quotidien de par leur ubiquité et
leur richesse. Cependant, il existe peu de connaissances sur la diversité et même des fonctions
des microbes de la phyllosphère par rapport aux connaissances de la rhizosphère. Ce manque
de connaissances résulte du faite de la taille microscopique des microbes, de la difficulté de
leur classification sur des critères morphologiques et éco-physiologiques et en conséquence la
complexité de la notion espèce chez les micro-organismes.
Ces dernières années l’intérêt pour la microbiologie de la surface des feuilles a augmenté de
façon considérable. Les microbes étant très diversifiés et majoritairement non cultivables,
l’étude de leur diversité et des facteurs responsables de l’assemblage des communautés
nécessite des outils adaptés. Ces derniers incluent des méthodes moléculaires dont l’utilisation
du séquençage d’ADN de haut débit couplé avec des méthodes bio-informatiques. Note
importante à cet effet, les récents avancements technologiques se sont traduits par une chute
importante des coûts de séquençage depuis 2008. De ce fait des millions de séquences
peuvent être obtenues à partir d’un échantillon environnemental à une fraction des coûts d’il y
a 10 ans.
Les communautés de microbes se composent de bactéries, de champignons et d’eucaryotes
microscopiques. À travers le type d’interaction que les membres de ces communautés
entretiennent avec les autres organismes, notamment leurs hôtes (parasitisme, mutualismes
et symbiose), aussi les microbes jouent-ils un rôle important pour la santé des plantes et les
fonctions des écosystèmes. En effet, les microbes peuvent influencer la croissance de leurs
hôtes via l’échange de ressources tel que l’azote atmosphérique fixé par les bactéries (les
dizotrophes). Mais, ces bactéries produisent aussi des hormones et des vitamines pour leurs
hôtes.
Le professeur Kembel a eu l’occasion d’entreprendre
des études sur les communautés microbiennes
associées au phyllosphère de plusieurs espèces
végétales sur l’île de Colorado Barro, une ancienne
montagne avec une riche diversité faunique et
floristique qui a été créée lors de la construction du
canal de Panama il y a cent ans. Grâce à
l’établissement d’un grand site de recherche et de
suivi établi par l’Institut Smithsonian (dont une
forêt de 50 hectares dans laquelle tous les arbres
sont cartographiés et suivis depuis une trentaine
d’années), il existe une vaste disponibilité de
données sur la dynamique, la composition et le
fonctionnement de cet écosystème tropical ainsi que Map ( c) STRI
sur les caractéristiques des plantes (écophysiologie,
chimie des feuilles, la démographie, la croissance et la phylogénie moléculaire) de la forêt de
l’île. Cette île a reçu une attention considérable sur les activités de recherche de la
compréhension de la diversité, l’assemblage des communautés microbiennes et l’écologie
évolutive des plantes et des bactéries dans les
forêts tropicales.
Ces études ont été basées, d’abord sur l’extraction
des bactéries des feuilles d’une cinquantaine
d’espèces d’arbres (160 individus) situées à
l’intérieur de la grande parcelle de 50 ha, suivie de
l’extraction de l’ADN des bactéries et le séquençage
des gènes bactériens (en forme de ‘code à barres’).
Enfin, les communautés bactériennes ont été
analysées sur la base de la similarité des séquences
permettant l’identification des ‘operational
taxonomic units’ (OTUs) sur la base de la similarité
des séquences de 97%. Par conséquent cette
démarche méthodologique permet de lier les
données des communautés microbiennes avec les
données des plantes et de l’écosystème.
Surface d’une feuille tropicale. Image from
Les résultats de cette étude montrent que les
Furnkranz et al. 2011
feuilles de la forêt tropicale abritent des
communautés microbiennes riches et diverses (>500 OTUs par feuille et > 7000 OTUs sur les
feuilles des 53 espèces dont 50 OTUs communes à tous les échantillons)! Toutefois les taxons
les plus retrouvés sont les methylotrophes (utilisent le méthanol produit par les plantes) et les
diazotrophes (fixent l’azote atmosphérique). Par ailleurs, la dispersion (la distance spatiale
entre les arbres) ou le filtrage (traits fonctionnels de l’hôte, traits éco-physiologiques des
feuilles) semblent influencer l’assemblage des communautés microbiennes sur les feuilles.
En conclusion, de nombreuses voies de recherche restent à explorer afin de mieux comprendre
et d’enrichir les connaissances sur la microbiologie de la phyllosphère. Il s’agit en l’occurrence
de répondre à des questions telles que : "Quel est le rôle des autres microbes (champignons,
endophytes)", "Comment peut-on lier la biodiversité microbienne de la phyllosphère et la
variation biogéographique" ou encore "Comment les interactions hôte-microbe varient-elles le
long des gradients biogéographiques (climat, type de forêt)? "
Résumé de la présentation :
Sara Foudil-Bey, étudiante, M.Sc. biologie, UQAT
Rediffusion :
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