Biologie
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Les vertus insoupçonnées du champignon

Gwenaël Ruprich-Robert et Florence Chapeland-Leclerc sont chercheuses au Laboratoire Interdisciplinaire des Energies de demain (LIED) depuis sa création en 2013. Leur dernière publication collective est une expérimentation menée par Ning Xie, un étudiant chinois, dans le cadre de sa thèse. Elle permet de mieux comprendre la physiologie d’un champignon.

Mesdames Ruprich-Robert et Chapeland-Leclerc se sont toutes deux passionnées pour les champignons car « Ce sont des organismes peu étudiés mais qui doivent l’être pour deux raisons : d’abord, ils peuvent être pathogènes notamment des hommes et des plantes. Ces pathologies sont donc parfois très graves et ont des impacts économiques. Ce sont aussi des systèmes modèles, c’est-à-dire qu’ils se développent très rapidement et sont faciles à mettre en culture. » Mais les champignons réservent d’autres surprises, puisqu’ils ont aussi un rôle important au sein de l’écosystème « en recyclant les sols, ils permettent aux plantes et aux microorganismes de se développer » et pour étudier l’Homme : « Les champignons font partie des eucaryotes, ils sont proches de nous au niveau de certains processus cellulaires. En fait, c’est un modèle pour comprendre des mécanismes fondamentaux de la vie. »

Que vous apporte la collaboration interdisciplinaire ?

Le laboratoire réunit des chercheurs en histoire des énergies, en économie, en géographie, en biologie, en physique… autour de la problématique très actuelle de la transition énergétique. Cette collaboration est assez unique en France : elle a la particularité de «passer des sciences humaines et sociales aux sciences exactes» comme le souligne Gwenaël Ruprich-Robert. Avec 19 enseignants-chercheurs (issus de Paris Diderot et de Paris Descartes) et 16 doctorants, son objet d’étude rend l’interdisciplinarité indispensable en soulevant des enjeux sociaux, économiques et politiques tout en ayant des aspects fondamentaux.                                                                        

Florence Chapeland-Leclerc insiste sur l’interdisciplinarité des différents projets, atout principal du laboratoire : « On monte les projets ensemble. Celui-ci est très biologique mais nous avons sollicité des physiciens pour développer un système d’observation et d’analyse du réseau que forment les champignons. On n’aurait probablement pas eu des résultats aussi rapidement si on ne se côtoyait pas tous les jours. »

La collaboration quotidienne avec les chercheurs d’autres disciplines n’est pas toujours facile. Gwenaël Ruprich-Robert souligne, par exemple, des méthodes différentes : «En Sciences Humaines et Sociales, les chercheurs travaillent plutôt seuls. Cela ne nous arrive jamais en biologie. Notre culture du travail en équipes est plus prononcée. »

Un effort de compréhension est alors nécessaire au dialogue interdisciplinaire. Pour Gwenaël Ruprich-Robert « Il faut avoir envie d’aller vers l’autre » et même, selon Florence Chapeland-Leclerc « accepter de sortir de sa zone de confort ». Mais, ce travail est au centre des avancées du laboratoire en permettant des échanges de qualité : « On communique pour comprendre les besoins des autres chercheurs, pour leur expliquer ce que nous, on sait faire, et inversement».

Qu’avez-vous découvert ?

Cette publication collective est la quatrième de la thèse de l’étudiant Ning Xi. La prestigieuse bourse du China Scholarship Council (CSC) lui a permis d’être encadré par ce laboratoire français. Pour Florence Chapeland-Leclerc « Cette histoire particulière sur le champignon filamenteux Podospora anserina au LIED est maintenant terminée». Les études actuelles portent principalement sur la caractérisation de certains métabolites secondaires de Podospora anserina. Ces métabolites sont importants pour les stratégies de survie et de développement du champignon, alors que les métaboliques primaires correspondent aux constituants vitaux pour l’organisme, comme l’ADN ou les acides aminés. Sans ce travail préalable, l’identification des molécules présentant un intérêt industriel, énergétique ou thérapeutique, est impossible.

Dans cet article, les auteurs se sont, plus précisément, intéressés aux enzymes capables de dégrader la biomasse végétale : les multicoppers oxydases, des protéines dotées d’ions cuivre permettant leur activité catalytique, parmi lesquelles les laccases, ou ferroxidases. Elles ont étudié trois de ces enzymes : « On s’est rendus compte qu’elles n’étaient pas impliquées dans la dégradation de la biomasse mais que l’une d’entre elles est indispensable à la pigmentation des spores, qui apparaissent alors claires au lieu de marron foncé. »

La démarche expérimentale est similaire la plupart du temps : les chercheurs identifient le gène, l’invalident (cela donne des mutants) et observent l’impact de leur absence sur la physiologie du champignon. La pigmentation est obtenue par la biosynthèse de la mélanine, impossible sans l’une des trois enzymes. Or, elle est fondamentale pour l’adaptation et la résistance de l’organisme à son environnement, toujours compétitif : « C’est un système de protection contre l’environnement de la spore avant qu’elle germe. L’absence de cette protéine empiète donc sur le développement des spores, les rend fragile et empêche leur dissémination » explique Gwenaël Ruprich-Robert. Les spores sont contenues dans des périthèces, visibles plus haut. Ci-dessous, on voit que la souche mutante (à droite) est dépigmentée par rapport à la souche sauvage (à gauche).

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Car « La vie est une compétition » insiste Mme Chapeland-Leclerc.

Quelle importance pour les « énergies de demain » ?

« C’est de la recherche fondamentale : on est très en amont des applications », nous éclairent les deux docteures en mycologie. « Les champignons sont des organismes très efficaces pour dégrader la biomasse : ils ont un rôle à jouer pour la fabrication des biocarburants ».

La dégradation de la biomasse est notamment permise par les laccases : en cassant la lignocellulose, ils la transforment en un sucre utilisé pour la fabrication du bioéthanol. Ce sont les entreprises qui s’occupent de cette application. « Nous, on doit d’abord mieux comprendre la physiologie du champignon, pour, sous certaines conditions, améliorer ses processus de dégradation. Autrement dit, il faut bien connaitre cet organisme pour l’utiliser correctement en termes énergétiques. »

 

Laboratoire

Laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain

Le LIED a pour objectif fondateur de développer « l’écologie des énergies », en menant à la fois recherches scientifiques et techniques guidées par les problèmes à résoudre dans le cadre de la transition énergétique.

Le laboratoire est composé de plusieurs pôles thématiques : nos deux chercheuses appartiennent à celui qui étudie « les Procédés des systèmes vivants », et plus particulièrement, à l’équipe « Biologie et Biotechnologie des Champignons », qui réunit 3 enseignants-chercheurs, 1 doctorant et un personnel technique.

Florence Chapeland-Leclerc a mené sa thèse sur le Botrytis cinerea, un champignon pathogène pour les plantes, à l’INRA de Versailles, avant d’être recrutée par Paris Descartes.

Gwenaël Ruprich-Robert a, quant à elle, choisi d’étudier le développement de Podospora anserina, à Orsay. Elle a travaillé dans de nombreux laboratoires avant de rejoindre Paris Descartes. Toutes deux y enseignent la botanique et la mycologie. Florence Chapeland-Leclerc nous confie à ce propos

« Le fait d’enseigner est utile pour notre travail au LIED, car on sait s’adapter au public, y compris à des chercheurs qui ne parlent pas toujours le même langage. »