Organisation des communautés endophytiques

Ce projet s’intéresse aux endophytes comme source de métabolites secondaires bioactifs. Comme mentionné précédemment (Partie 2.2 p.40), les communautés d’endophytes présentent des différences écologiques suivant leurs environnements et leurs évolutions dans ces milieux. Les endophytes des milieux tropicaux sont notamment très diversifiés et subissent une pression importante de leur environnement. Les endophytes des milieux marins ont été quant à eux peu étudiés. L’étude de ces deux habitats permet d’élargir la découverte de nouveaux composés antimicrobiens car les métabolites secondaires retrouvés sont très différents entre ces deux milieux.

Très peu de données sont à ce jour disponibles sur l’agencement des communautés endophytiques au cours du temps chez une plante. Vendan et al. et Andreolli et al. ont analysé la communauté endophytique bactérienne des écorces d’individus d’âge différent de Panax ginseng et de vigne Vitis vinifera.187,188 Des différences de communauté apparaissent suivant l’âge des individus. Entre des plants de vigne de trois et quinze ans, la diversité endophytique de l’écorce est différente, avec la prévalence de souches Bacilli et Actinobacteria isolées d’échantillons de trois ans, contre une majorité d’alpha et gammaproteobactéries isolées de ceux de quinze ans.188 De la même façon, le

187 Vendan R. T., Yu Y. J., et al., Diversity of endophytic bacteria in ginseng and their potential for plant growth promotion. J. Microbiol. 2010, 48, p. 559–565.

188 Andreolli M., Lampis S., et al., Diversity of bacterial endophytes in 3 and 15 year-old grapevines of Vitis vinifera cv.

60 genre Bacillus est majoritairement isolé de plant de ginseng âgé d’un an alors que le genre Staphylococcus semble dominer dans l’écorce des plants de quatre ans.187

D’après le peu d’études concernant l’isolement des endophytes à partir de feuilles différentes d’un même individu, il semblerait que l’abondance et la diversité des endophytes fongiques serait plus importante au sein des feuilles les plus matures. Nascimento et al. ont étudié les communautés fongiques isolées de feuilles de différents stades de développement (première feuille distale à feuille sénescente) situées sur la même branche de Calotropis procera.189 La diversité et le nombre d’isolats endophytes se sont révélés plus importants à partir des feuilles les plus âgées. De plus, les isolats montrant le plus d’activité antibactérienne ont été retrouvés dans les feuilles sénescentes. Le stade de développement de la feuille pourrait affecter la production de métabolites des endophytes.

Ces études semblent corroborer l’idée que lors du vieillissement d’une feuille, une sélection de certaines lignées endophytiques s’effectue. Cette sélection pourrait être occasionnée entre les endophytes déjà présents au sein de la feuille, ou alors venir de l’environnement lors d’agressions microbiennes extérieures, notamment de phytopathogènes. La corrélation entre l’activité biologique des endophytes et leur répartition suivant l’âge des feuilles permettrait de mettre en évidence une sélection liée à leur compétitivité. Le projet SECIL a ainsi proposé d’étudier la colonisation endophytique foliaire de deux plantes modèles : une terrestre Astrocaryum sciophilum et une marine Posidonia oceanica.

P. oceanicae est un angiosperme marin endémique de la mer Méditerranée. Cette plante est une espèce protégée qui pousse de manière très lente. Elle a été choisie dans cette étude de par son incroyable longévité pouvant atteindre plusieurs dizaines de milliers d’années. Des études ont déjà été menées sur la diversité de sa communauté d’endophyte bactérien mais peu de choses sont connues au niveau de sa communauté d’endophyte fongique.190,191 Au sein de ce projet ANR, elle a été le sujet d’étude des équipes à Banyuls/Mer et à Genève.

L’objectif de cette thèse a été d’étudier la seconde plante choisie comme modèle, à savoir le palmier Astrocaryum sciophilum (Miq.) Pulle. A. sciophilum est un large palmier de sous-bois des forêts primaires de Guyane française (Figure III. 1).192 Cette plante pousse lentement avec un âge de maturation estimé à 170 ± 70 ans.193 Elle a été choisie de par la longévité ainsi que de la pousse périodique de ses feuilles (en moyenne une tous les 16 mois). L’âge des feuilles peut être estimé car elles poussent tour à tour par le milieu du tronc, et se répartissent le long du stipe par ordre d’apparition (Figure III. 2). Ainsi il est possible de dater des feuilles de zéro à une vingtaine d’années puisqu’en moyenne 10 à 15 feuilles se retrouvent sur un spécimen. Les feuilles commencent leur pousse par le milieu du tronc en étant fermées, et s’ouvrent ultérieurement. Sa petite taille au sein des forêts tropicales fait de lui un récepteur de la matière végétale des arbres environnants qui se piège entre ses feuilles. Ainsi ce palmier est au contact d’une source

189 Nascimento T. L., Oki Y., et al., Biodiversity of endophytic fungi in different leaf ages of Calotropis procera and their antimicrobial activity. Fungal Ecol. 2015, 14, p. 79–86.

190 Garcias-Bonet N., Arrieta J. M., et al., Endophytic bacterial community of a Mediterranean marine angiosperm (Posidonia oceanica). Front. Microbiol. 2012, 3, p. 342.

191 Vohník M., Borovec O., et al., Communities of cultivable root mycobionts of the seagrass Posidonia oceanica in the northwest Mediterranean sea are dominated by a hitherto undescribed pleosporalean dark septate endophyte. Microb.

Ecol. 2016, 71, p. 442–451.

192 Charles‐dominique P., Chave J., et al., Colonization front of the understorey palm Astrocaryum sciophilum in a pristine rain forest of French Guiana. Global Ecol. Biogeogr. 2003, 12, p. 237–248.

193 Charles-Dominique P., Chave J., et al., Growth strategy of the understorey palm Astrocaryum sciophilum in the rainforest of French Guiana. in Life forms and dynamics in tropical forests, G. Gottsberger And S. Liede, Berlin/Stuttgart,

61 importante de nutriments mais est certainement très exposé à des spores de micro-organismes provenant de l’environnement.194

Figure III. 1. Palmier Astrocaryum sciophilum (octobre 2018, ©Morgane Barthélemy).

Figure III. 2. Diagramme foliaire d'Astrocaryum sciophilum. Le tronc est schématisé en rouge et les feuilles en vert. Suivant le décalage des feuilles au fur et à mesure de leur pousse par le milieu du tronc, la feuille 1 au milieu du tronc est la feuille la plus jeune et la feuille 5 la plus âgée.

Avec un tel modèle, il est alors possible d’étudier les différentes communautés d’endophyte suivant l’âge de la feuille d’un même individu et de voir si la compétition microbienne module leur diversité. En effet, des endophytes isolés d’une feuille âgée sont supposés être plus compétitifs car, soit ils luttent pour garder leur place au sein de la feuille face à des agressions internes ou externes, soit ils se sont implantés en passant outre les défenses des micro-organismes déjà en place. Ces endophytes seraient donc susceptibles de produire des métabolites secondaires antimicrobiens. Afin d’étudier cette communauté microbienne, plusieurs types de technologie ont été usités.

194 Alvarez-Sanchez J., Barajas-Guzman G., et al., Inorganic nitrogen and phosphorus in stemflow of the palm

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