Analyse des caractéristiques métaboliques de plantes extrêmes du Désert d'Atacama

Abstract

Les terres extrêmes situées à la limite d'au moins un gradient abiotique permettent la survie de très peu d'espèces. Ces espèces dites extrêmophiles (littéralement, aimant "philos" les extrêmes) abritent un réservoir unique d'adaptations génétiques et biochimiques qui a toujours attiré la curiosité de l'homme. Des études antérieures ont montré un haut degré de spécificité à l’espèce pour l'adaptation des plantes aux écosystèmes hostiles, ce qui explique que les transferts réussis de mécanismes de résistance vers les cultures agronomiques restent rares. Cependant, des stratégies adaptatives génériques pourraient également exister. Dans ce contexte, je propose de mener une approche compréhensive, de l'écosystème aux métabolites, afin d’étudier les ajustements biochimiques des espèces végétales extrêmophiles du désert d'Atacama, le désert non polaire le plus sec de la planète. Les plantes ont été collectées dans leur environnement naturel qui s’étend sur un gradient d’altitude de 2500 à 4500m. De multiples approches métabolomiques ont été combinées avec le "machine learning" pour dévoiler une boîte à outils générique prédisant la résilience des plantes aux conditions environnementales difficiles. Par la suite, des analyses d'enrichissement des réactions et des voies métaboliques ont permis d'identifier des héritages génétiques gouvernant des stratégies biochimiques convergentes sélectionnées au cours de l'évolution. Enfin, le rôle des interactions positives avec le cactus Maihueniopsis camachoi dans l'adaptation de diverses espèces végétales aux milieux inhospitaliers a été exploré. Les résultats ont permis une meilleure compréhension du processus de facilitation et la découverte d’un ensemble intrigant de métabolites capables de prédire le statut d’interaction. Dans l'ensemble, cette étude a permis de mieux comprendre les mécanismes d'adaptation qui sous-tendent la résilience des plantes aux climats extrêmes. Par ailleurs, notre approche multi-espèces représente une nouvelle stratégie analytique qui ouvre la voie à des études et des découvertes prometteuses en agronomie et en écologie.