Des découvertes génétiques dévoilent le monde des champignons
Les champignons sont les organes de fructification de fonges formant des champignons. La majeure partie d’un champignon est constituée de mycélium, un vaste réseau de fils qui colonise les arbres morts ou le sol. «À un certain stade, ce mycélium décide de former un champignon afin de répandre ses spores», explique Robin Ohm, coordinateur du projet Mushroomics, de l’Université d’Utrecht aux Pays-Bas. «Ainsi, lorsque vous voyez un champignon dans la forêt, vous ne voyez en réalité que la partie émergée de l’iceberg. La grande majorité de l’organisme vit en fait sous terre.» On sait très peu de choses sur la manière dont ces fonges produisent ces magnifiques champignons. Comment décident-ils de l’endroit où cela se produit? Et quels sont les gènes impliqués dans le développement de ces structures complexes?
Développement de nouvelles techniques de recherche fongique
Répondre à ces questions était un des principaux objectifs du projet Mushroomics, financé par le Conseil européen de la recherche. «Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à une classe de gènes appelés facteurs de transcription», explique Robin Ohm. «Ces gènes peuvent agir comme des interrupteurs génétiques et, en tant que tels, réguler d’importants processus de développement.» Nous connaissions déjà plusieurs de ces facteurs de transcription au début du projet, mais nous ignorions la manière dont ils influençaient réellement le développement. Cela s’explique notamment par le fait qu’il a toujours été très difficile d’étudier génétiquement les fonges formant des champignons. L’équipe du projet a donc commencé par développer de nouvelles techniques génétiques applicables aux champignons. Il s’agit notamment d’un protocole CRISPR/Cas9, qui permet de supprimer des gènes du génome des champignons. L’équipe a également séquencé les génomes de plusieurs souches du champignon Schizophyllum commune et a développé des techniques permettant de déterminer comment les facteurs de transcription activent d’autres gènes.
Identification des facteurs clés du développement des champignons
Après avoir mis au point ces techniques, Robin Ohm et ses collègues ont étudié divers aspects du développement des champignons. «Nous avons étudié des dizaines de facteurs de transcription, dont beaucoup jouaient un rôle dans le développement des champignons», explique-t-il. «Par exemple, si nous supprimions certains facteurs de transcription du génome, aucun champignon ne se formait ou leur développement était bloqué à un stade précoce.» Le projet a surtout révélé l’existence d’un facteur de transcription qui joue un rôle important dans la régulation de la dégradation du bois. Lorsque nous avons supprimé ce facteur du génome, le champignon n’a plus dégradé ni consommé de cellulose (l’un des principaux composants du bois). «Il s’avère que ce facteur de transcription active de nombreux gènes pendant la croissance sur le bois», explique Robin Ohm. «Plusieurs d’entre eux sont des enzymes connues de dégradation de la cellulose, mais de nombreux gènes inconnus sont également activés et nous les étudions actuellement de manière plus approfondie.»
Une culture plus efficace et durable
Cette découverte est d’autant plus importante que la dégradation du bois mort permet de recycler les nutriments. Par ailleurs, de nombreuses espèces de champignons sont cultivées à des fins commerciales pour leur consommation. En se nourrissant de déchets agricoles de faible qualité tels que le bois, la paille et le fumier, ils peuvent transformer la biomasse en aliments de haute qualité. «Malgré l’importance des champignons, nous savons très peu de choses sur leur mode de croissance», ajoute Robin Ohm. «Nos découvertes ont permis de fournir des informations fondamentales à ce sujet.» Robin Ohm et son équipe poursuivent l’étude du réseau de régulation d’autres facteurs de transcription à l’aide des techniques mises au point dans le cadre de ce projet. «Nous espérons que les nouvelles connaissances sur le développement des champignons mèneront à terme à une culture plus efficace», explique-t-il. «Cela pourrait nous permettre de réduire la consommation de viande de la société et de la remplacer par une alternative plus durable: les champignons.»
Mots‑clés
Mushroomics, génétique, champignons, mycélium, spores, CRISPR, génome
