La plupart des plantes terrestres entretiennent une relation mutualiste avec des champignons mycorhiziens à arbuscules. Dans cette symbiose amicale, les plantes fournissent aux champignons le carbone issu de la photosynthèse, et les champignons leur fournissent des nutriments minéraux tels que l'azote, le phosphore et le potassium. Il s'agit d'une interaction ancienne, antérieure à l'évolution des racines et des fleurs chez les plantes, mais qui n'est pas observée chez les plantes carnivores, dont on sait qu'elles utilisent leurs feuilles spécialisées pour capturer, tuer et digérer les minéraux des arthropodes.
Jusqu'à récemment, les scientifiques doutaient que les plantes carnivores soient capables d'interaction mycorhizienne à arbuscules. Une vaste étude génétique des plantes carnivores menée par Montero et al. New Phytologist a constaté que les plantes carnivores ont perdu les gènes nécessaires pour héberger des champignonsLes lignées de plantes carnivores ont perdu ces gènes de manière indépendante, échangeant ainsi efficacement un système d’acquisition de minéraux contre un autre dans un exemple d’évolution convergente.
« Afin d'étudier les liens possibles entre les pertes indépendantes de symbiose mycorhizienne à arbuscules et les gains indépendants de carnivorisme végétal, nous avons adopté une approche de génomique comparative pour explorer la présence de gènes liés à la symbiose chez les plantes carnivores des angiospermes », écrivent Montero et al. « De plus, nous avons associé cette approche à des tests d'inoculation et à des examens microscopiques. »
Pour leur étude comparative, Montero et al. ont cherché à identifier les gènes fréquemment perdus chez les espèces de plantes carnivores issues de différents groupes évolutifs. À cette fin, ils ont généré un ensemble de données de 124 génomes et 105 transcriptomes provenant de cinq ordres de plantes comprenant des espèces carnivores et non carnivores.
Montero et al. ont identifié 75 gènes liés à la symbiose et évalué leur présence ou absence chez toutes les espèces de leur base de données. Ils ont constaté que 14 des 16 genres de plantes carnivores étudiés étaient dépourvus de la majorité des gènes de symbiose, les plantes carnivores de type « papier tue-mouches » Roridule gorgones (Roridulacées) et Brocchinia réduit (Bromeliaceae) étant des exceptions. R. gorgonias retenu 89% et B. reducta 67% des gènes de symbiose.
Mais sont R. gorgonias et B. reducta capables de symbiose avec leurs ensembles génétiques réduits ? Montero et al. ont abordé cette question par des études d'inoculation et ont constaté qu'effectivement R. gorgonias peuvent être colonisés par des espèces fongiques et développer des arbuscules dans leurs racines six semaines après l'inoculation. Cependant, l'inoculation de B. reducta, avec deux espèces fongiques différentes, a conduit à une colonisation aberrante. Des hyphes et des hyphopodes extraradicalaires se sont développés, mais les arbuscules étaient rabougris ou absents, révélant que la perte de gènes dans B. reducta élimine sa capacité à interagir avec succès dans la symbiose mycorhizienne arbusculaire.
« Sur la base de cette association génotype-phénotype, nous déduisons que d'autres lignées carnivores avec des répertoires de gènes de symbiose tout aussi limités sont également susceptibles d'être incompétentes en AM », écrivent Montero et al.
Montero et al. concluent que la symbiose mycorhizienne à arbuscules et la carnivorie sont des caractères mutuellement exclusifs et que la perte de gènes liés à la symbiose contribue fortement à l'évolution convergente de la carnivorie dans diverses lignées végétales. Ils émettent l'hypothèse que, la symbiose et la carnivorie étant toutes deux énergivores, un seul système d'acquisition des minéraux est maintenu au cours de l'évolution.
En d’autres termes, les plantes qui mangent de la viande se détournent de leurs anciens amis fongiques.
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Montero, H., Freund, M. et Fukushima, K. (2025) « Pertes convergentes de symbiose mycorhizienne arbusculaire chez les plantes carnivores », New Phytologist, 248(4), p. 2040–2051. Disponible à: https://doi.org/10.1111/nph.70544
Image de couverture: Brocchina reducta au Venezuela par Steven Bodzin / iNaturalist. CC-BY
