Les virus au service de la protection des végétaux : des recherches menées à Jülich mettent en évidence le potentiel des bactériophages
Les bactériophages protègent les plantes contre les infections et atténuent leur réponse immunitaire
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Des chercheurs du Centre de recherche de Jülich étudient comment des virus naturels, qui s'attaquent spécifiquement aux bactéries, peuvent protéger les plantes contre les agents pathogènes bactériens. Ces « bactériophages » ouvrent de nouvelles perspectives pour une protection des végétaux plus respectueuse de l'environnement – et pourraient contribuer de manière significative à la préservation des récoltes, compte tenu de la multiplication des vagues de chaleur et des pressions croissantes qui pèsent sur l'agriculture.
Les bactéries peuvent non seulement rendre les humains et les animaux malades, mais aussi les plantes. Partout dans le monde, les maladies bactériennes des plantes entraînent des pertes de récoltes considérables. Pour l’agriculture, il s’agit d’un problème croissant : les cultures sont soumises à une pression de plus en plus forte – due aux agents pathogènes, à la chaleur, à la sécheresse et à d’autres conséquences du changement climatique. Lorsque les plantes sont déjà affaiblies par des conditions météorologiques extrêmes, leur protection devient encore plus importante. En effet, des récoltes stables constituent une condition essentielle à la sécurité de l’approvisionnement alimentaire.
Les chercheurs du Centre de recherche de Jülich travaillent donc sur de nouvelles méthodes, plus durables, pour protéger les plantes de manière ciblée. Ils s’intéressent tout particulièrement aux bactériophages, ou « phages » en abrégé. Il s’agit de virus naturels qui n’attaquent que les bactéries. Ils sont généralement inoffensifs pour les humains, les animaux et les plantes. Leur avantage particulier : ils s’attaquent de manière très ciblée à certaines bactéries.
Une protection ciblée plutôt qu’une approche globale
Les agents antibactériens classiques ont souvent un spectre d’action large. Cela signifie qu’ils peuvent toucher non seulement les bactéries nuisibles, mais aussi les micro-organismes utiles, essentiels à la santé des sols et des plantes. De plus, l’utilisation fréquente de ces produits peut entraîner l’apparition de résistances chez les agents pathogènes. Ces produits perdent alors de leur efficacité au fil du temps.
Les phages pourraient offrir une alternative dans ce domaine. Spécialisés dans des hôtes bactériens spécifiques, ils pourraient combattre les agents pathogènes sans perturber l’ensemble du microbiome de la plante. Ils s’inscrivent ainsi dans une approche de protection des végétaux censée être plus ciblée, plus économe en ressources et plus efficace à long terme.
Les plantes continuent de pousser normalement malgré l’infection
Dans une étude récente publiée dans la revue spécialisée *Cell Reports*, le Dr Sebastian Erdrich a étudié l’action des bactériophages lors d’une infection bactérienne des plantes. Erdrich a réalisé sa thèse de doctorat à l’Institut des sciences biologiques et géoscientifiques de Jülich, au sein des départements de biotechnologie (IBG-1) et de sciences végétales (IBG-2). Des chercheurs des équipes de la professeure Julia Frunzke à l’IBG-1, de la docteure Borjana Arsova à l’IBG-2 et du professeur Guido Grossmann de l’Institut de biologie cellulaire et des interactions de l’université Heinrich-Heine de Düsseldorf ont également participé à cette étude.
La plante modèle utilisée était Arabidopsis thaliana, une espèce apparentée au colza et au chou, fréquemment utilisée en recherche. Les plantes ont été infectées par l’agent pathogène bactérien Xanthomonas campestris pv. campestris. Certaines des plantes infectées ont en outre reçu un bactériophage adapté.
Résultat : pendant la période d’étude, les plantes infectées traitées avec des phages ont poussé aussi bien que les plantes témoins non infectées. Les phages n’ont pas seulement réduit le nombre de bactéries nuisibles. les bactéries ont également présenté une virulence moindre – elles étaient donc moins pathogènes. Parallèlement, la réponse immunitaire des plantes s’est avérée plus faible que chez les plantes infectées non traitées par des phages. Cela suggère que les plantes ont moins souffert de l’infection.
Une approche prometteuse
Ces recherches s’appuient sur des travaux antérieurs, dans le cadre desquels les scientifiques de Jülich avaient déjà isolé de nouveaux phages contre d’importants agents pathogènes bactériens des plantes. Ils ont par ailleurs étudié comment ces phages pouvaient être fixés à la surface des semences. Cela a déjà donné lieu à une offre technologique du Centre de recherche de Jülich, qui peut faire l’objet de recherches plus approfondies en collaboration avec des partenaires intéressés : un enrobage des semences à base de substances actives biologiques.
Le principe est simple et orienté vers la pratique : la protection est appliquée directement sur les semences. Si la jeune plante entre ensuite en contact avec des bactéries nuisibles, les phages pourraient agir immédiatement sur place. Ils constitueraient ainsi une sorte de protection biologique d’accompagnement dès le début.
Contribution à la sécurité alimentaire
C’est précisément dans le contexte du changement climatique que de telles approches gagnent en importance. Les vagues de chaleur, les périodes de sécheresse et d’autres facteurs de stress peuvent affaiblir les cultures et menacer davantage les rendements. Selon les estimations, environ 10 % de la production alimentaire mondiale est déjà perdue aujourd’hui à cause de maladies bactériennes des plantes. Les semences constituent une voie de propagation importante de ces agents pathogènes : ceux-ci peuvent se trouver à la surface ou à l’intérieur des graines et infecter les jeunes plants dès leur germination. C’est précisément là qu’intervient l’offre technologique de Jülich. En enrobant les semences d’agents biologiques tels que les bactériophages, il serait peut-être possible à l’avenir d’interrompre ce cycle d’infection à un stade précoce.
Les résultats obtenus à Jülich et à Düsseldorf montrent que les bactériophages pourraient avoir un effet allant au-delà de la simple réduction du nombre de bactéries nuisibles. Ils semblent également influencer l’interaction entre la plante et l’agent pathogène : la plante reste plus résistante, tandis que les bactéries causent moins de dégâts. Les chercheurs posent ainsi les bases essentielles de nouvelles stratégies durables en matière de protection des végétaux.
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