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Jean Dénarié

Directeur de recherche émérite, au Laboratoire des interactions plantes-microorganismes, Inra/CNRS, centre Inra de Toulouse, département de Santé des plantes et environnement, Jean Dénarié mène des travaux porteurs d'enjeux agronomiques majeurs sur les symbioses racinaires et leur lien avec l’alimentation des plantes en eau et en minéraux. Ses travaux, d’abord centrés sur la capacité des légumineuses à fixer l'azote de l'air grâce à leur symbiose avec des bactéries du sol, les Rhizobium, s’étendent désormais aux symbioses entre espèces cultivées et champignons dits  endomycorhiziens, qui se développent dans leurs racines.

Le 25 septembre dernier, les Lauriers de l'Inra ont été remis aux cinq lauréats 2007.,Jean Dénarié, Directeur de recherche émérite,
Par Pascale Mollier
Mis à jour le 16/06/2017
Publié le 25/09/2007

Il reçoit le laurier d'excellence 2007.

Tout s’est joué très tôt dans la carrière de Jean Dénarié. En premier lieu, son attirance pour la recherche, qu’il décrit comme une activité intellectuelle universelle et unificatrice, qui propose des réponses vérifiées expérimentalement aux questions posées. Son choix s’oriente vers les sciences "dures" de la biologie, celles qui décrivent les mécanismes à l’échelle moléculaire, où la part d’incertitude dans l’interprétation est minime.

En second lieu, sa thématique : en fin de maîtrise, il sait qu’il travaillera sur la génétique du cycle de l’azote, parce qu’il s’agit d’un cycle fondamental pour la vie sur la planète et parce qu’il pense que la génétique peut permettre de comprendre ce cycle et d’en tirer parti pour l’alimentation humaine et la protection de l’environnement. Dès lors, avec une détermination sans faille, il mettra tout en œuvre pour atteindre cet objectif.

La découverte des facteurs Nod : une clé de la symbiose entre légumineuses et bactéries fixatrices d'azote

Entré à l’Inra à l’âge de 22 ans dans le laboratoire de Microbiologie des sols à Versailles, il mettra 5 ans avant de pouvoir introduire la dimension génétique dans l’étude de son modèle : la symbiose entre les légumineuses et les bactéries fixatrices d’azote du genre Rhizobium. Il se rapproche alors de l’équipe de Pierre Boistard, de la station de Pathologie végétale de Versailles, qui utilise les méthodes de génétique moléculaire pour étudier un autre modèle : les interactions entre les plantes et les microorganismes pathogènes. La démarche et les outils sont les mêmes et un laboratoire commun, dédié à ces thématiques, sera créé à Toulouse en 1981, associant l’Inra et le CNRS, avec l’appui de dirigeants des deux instituts : Jacques Poly et André Berkaloff.

Avec Georges Truchet, cytologiste de talent, s’instaure une collaboration fructueuse et durable. Cette collaboration interdisciplinaire s’étend ensuite à la biochimie, avec Jean-Claude Promé, un expert de la spectrométrie de masse, et conduit à la découverte majeure des facteurs « Nod ». Ce sont des signaux moléculaires, sécrétés par les Rhizobium, qui induisent, sur les racines des légumineuses, la formation d’excroissances ou « nodosités » dans lesquelles les bactéries se multiplient, se nourrissent grâce à la plante et lui fournissent en retour de l’azote sous forme utilisable. Ces molécules sont responsables de la reconnaissance spécifique des Rhizobium par les plantes-hôtes, ce sont les clés qui permettent à la bactérie de pénétrer dans la plante.

De la connaissance à la valorisation des facteurs Nod

La première surprise de ce travail fut la structure de ces facteurs bactériens, qui ne ressemblent pas comme on s’y attendait aux régulateurs de croissance classiques des plantes, auxines ou cytokinines. Les facteurs Nod sont des oligomères de sucres substitués par une chaîne lipidique et, qui plus est, ils contiennent de la chitine, alors que ni les plantes, ni les bactéries ne fabriquent ce composé plutôt caractéristique des champignons ! L’hypothèse qui s’est dessinée au fil des études est que cette structure est un "emprunt" fait par les associations Rhizobium-légumineuses à un autre système, beaucoup plus ancien dans l’évolution, la symbiose entre les champignons endomycorhiziens et les plantes, telle qu'elle existe entre la plupart des végétaux et ces champignons qui se développent dans leur racine. La suite des recherches n’a fait que confirmer les analogies entre les deux systèmes symbiotiques.

La deuxième surprise fut la découverte que les facteurs Nod purifiés peuvent stimuler le développement du système racinaire. Ces observations ont conduit Jean Dénarié et ses collaborateurs à déposer plusieurs brevets. Une collaboration avec une entreprise industrielle a permis de montrer que le traitement des graines par des concentrations faibles de facteurs Nod (0,1 mg suffit pour traiter les semences pour un hectare !) entraîne une stimulation de la formation des nodosités fixatrices d’azote et une augmentation des rendements pour le soja, l’arachide, le pois et la luzerne. La production d’inoculants de Rhizobium enrichis en facteurs Nod a été lancée en 2004 et en 2011, ces produits étaient utilisés pour plus de deux millions d’hectares. La commercialisation s’est d’abord développée aux États-Unis et en Argentine - où les légumineuses sont largement utilisées - et commence à s’étendre en Europe. Cependant, déplore Jean Dénarié, les légumineuses sont sous-employées en Europe. Pourtant, elles diminuent l’utilisation des engrais azotés dans les rotations culturales. Et quand on sait que la fertilisation azotée représente environ 50 % du coût énergétique des cultures, on mesure l’avantage des légumineuses en termes d’économie en énergie fossile et de diminution de l’effet de serre.

Pour faciliter l’étude des légumineuses, Jean Dénarié a pris l’initiative de développer une légumineuse modèle maintenant adoptée par la communauté scientifique internationale : Medicago truncatula. Les travaux menés sur ce modèle devraient faciliter l’amélioration des légumineuses dans un avenir proche. Les collaborateurs de Jean Dénarié ont d’ores et déjà identifié les gènes majeurs de la plante impliqués dans la perception des facteurs Nod.

La découverte des facteurs Myc à la clé de nouvelles perspectives agronomiques

Jean Dénarié et son équipe. © Import
Jean Dénarié et son équipe. © Import

Au cours des cinq dernières années, Jean Dénarié a coordonné des travaux pour caractériser d’autres facteurs porteurs d’enjeux agronomiques majeurs : les facteurs « Myc », signaux moléculaires des symbioses endomycorhiziennes, importantes pour la nutrition phosphatée et hydrique des plantes. Les facteurs Myc appartiennent à la même famille chimique que les facteurs Nod, clé des symbioses entre légumineuses et bactéries. Ce sont également des lipo-chitooligosaccharides (LCOs), ce qui confirme la proximité évolutive de ces deux types de symbioses pourtant fort différentes. Ces molécules stimulent à la fois la formation d’endomycorhizes et le développement racinaire chez des espèces de différentes familles végétales. Jean Dénarié se consacre maintenant à l’animation de projets visant à identifier de nouveaux facteurs Myc, et à étudier leurs effets sur les céréales. La plupart des plantes cultivées, y compris les céréales, sont capables de former des endomycorhizes et possèdent donc l’information génétique pour reconnaître des signaux symbiotiques de type LCOs. Ces avancées ouvrent la voie à un projet international ambitieux : transférer aux céréales l’aptitude à reconnaître les facteurs Nod, première étape d’une stratégie à long terme visant à permettre aux céréales d’établir une symbiose avec des bactéries fixatrices d’azote.

Mini-CV

  • officier de l’Ordre du Mérite Agricole
  • deux fois lauréat de grands prix de l’Académie des Sciences (1993 et 2005) et "French citation laureate" (période 1981-1998) de l’ISI (Institut de l’information scientifique)
  • élu à l’EMBO (European Molecular Biology Organisation), à l’Academia Europaea et à l'Académie des sciences
  • Laurier 2007 d'excellence de l'Inra
  • Médaille d’or de l’Académie de l’agriculture de France en 2011