Tout comme les êtres humains, les plantes respirent et poussent dans un environnement aux millions de bactéries, de virus et de champignons. Qu’il s’agisse de fleurs, d’arbres ou de plantes cultivées, les végétaux doivent constamment distinguer entre mêmes espèces, espèces amies ou ennemies. « Pour cela, ils peuvent compter sur un système immunitaire très efficace », explique Cyril Zipfel, professeur à l’Institut de phytologie et de microbiologie de l’Université de Zurich. « Si vous observez la nature autour de vous, vous voyez que la majorité des plantes sont en bonne santé ; les maladies constituent l’exception. »

C. Zipfel fait partie des pionniers qui tentent de comprendre ce qui se passe dans une plante lorsqu’elle se défend contre les pathogènes. Et il s’en passe des choses. Les plantes n’ont pas de système nerveux, sanguin ou lymphatique, ni de cellules immunitaires spécialisées. Elles compensent ces absences par d’autres défenses qui se déploient aussi bien localement que de manière systémique. Elles ne possèdent pas de système immunitaire adaptatif comparable à celui des mammifères, mais comme beaucoup d’autres organismes pluricellulaires, elles peuvent compter sur un système immunitaire inné.

Ce système fonctionne à deux niveaux. Premièrement, les plantes maîtrisent parfaitement l’art de reconnaître les agents pathogènes. À défaut de cellules immunitaires spécialisées, toutes leurs cellules y contribuent grâce à des récepteurs capables de reconnaître les motifs moléculaires caractéristiques des pathogènes. Cette première ligne de défense, l’immunité déclenchée par des motifs moléculaires (Pattern-triggered Immunity, PTI), met en route une cascade de réactions. Elle stimule notamment l’expression des récepteurs cellulaires, provoquant la production de substances antimicrobiennes et d’hormones pour anéantir les pathogènes et renforcer la réponse immunitaire. De plus, chaque plante durcit ses parois cellulaires la rendant moins pénétrable pour ses ennemis.

Une défense constante
Les plantes disposent d’un deuxième niveau de protection, l’immunité déclenchée par les effecteurs (Effector-triggered Immunity, ETI), pour réagir lorsque les agents pathogènes parviennent à bloquer la première ligne de défense. Dans ce cas, ce ne sont plus les récepteurs qui agissent en surface, mais ceux situés à l’intérieur de la cellule végétale qui accentuent la défense immunitaire. Les plantes sont également en mesure de laisser mourir des parties d’elles-mêmes lorsqu’elles se sentent menacées, afin d’empêcher les pathogènes de se propager. Lorsqu’un pathogène est détecté, elles communiquent sa présence à toute la plante. Pour ce faire, les cellules informent leurs voisines et, en cas d’attaques d’insectes notamment, elles disposent même de différents types de signaux pour communiquer le danger aux plantes voisines qui peuvent alors activer leurs défenses.

« On observe une coévolution constante entre pathogènes et plantes, une véritable compétition », déclare C. Zipfel. Cependant, les plantes, comme les êtres humains, doivent garder le contrôle sur leur système immunitaire ; faute de quoi elles risquent de développer des processus auto-immuns. Les plantes ne développent pas de maladies auto-immunes, mais elles sont confrontées à une perte de croissance, car un système immunitaire trop actif consomme de l’énergie au détriment de la croissance.

Les points communs entre le règne végétal et l’espèce humaine ne s’arrêtent pas là. À l’instar de celui des humains, le microbiome qui enveloppe les plantes est actuellement au coeur de plusieurs recherches afin de mieux comprendre son importance et son rôle. Entretemps, en botanique, la culture ne se focalise plus uniquement sur les parasites et la manière de les éradiquer, mais essaie de se concentrer sur les défenses immunitaires végétales pour les renforcer, à l’image d’une immunothérapie. Pour ce faire, elle utilise entre autres des bactéries et des champignons qui ne nuisent pas à la plante, mais stimulent son système immunitaire. Inversement, les humains essaient d’apprendre du système immunitaire des plantes : « Peut-être que les substances antimicrobiennes telles que celles produites par les plantes peuvent nous servir de base pour développer de nouveaux antibiotiques », déclare C. Zipfel.

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