Une nouvelle méthode de screening pourrait conduire à un remplacement des pesticides chimiques par des micro-organismes

«Une nouvelle méthode de screening pourrait conduire à un remplacement des pesticides chimiques par des micro-organismes», source Université dunes Sciences de Tokyo.

Certains micro-organismes non-pathogènes peuvent stimuler les réponses immunitaires des plantes sans endommager les plantes, ce qui leur permet d'agir comme des vaccins végétaux, mais le screening des micro-organismes pour de telles propriétés a traditionnellement été long et coûteux.

Aujourd'hui, une équipe de scientifiques de l'Université des sciences de Tokyo a mis au point une méthode de screening basée sur des cellules végétales cultivées qui facilite ces tests. Cela peut conduire à des méthodes de protection des cultures basées sur des micro-organismes qui réduisent le besoin de pesticides chimiques.

Les plantes ont développé des mécanismes d'immunité uniques qu'elles peuvent activer lors de la détection de la présence d'un pathogène. Il est intéressant de noter que la présence de certains micro-organismes non-pathogènes peut également inciter une plante à activer ses mécanismes d'immunité systémique, et certaines études ont montré que le prétraitement des cultures agricoles avec de tels micro-organismes non-pathogènes «activant l'immunité» peut permettre aux cultures de mieux se préparer à lutter contre les infections dues à des micro-organismes pathogènes. En effet, cela signifie que les micro-organismes non-pathogènes activant l'immunité peuvent fonctionner comme des vaccins pour les plantes, fournissant un stimulus à faible risque pour le système immunitaire de la plante qui la prépare à faire face à de véritables menaces. Ce sont des découvertes passionnantes pour les spécialistes des cultures car elles suggèrent la possibilité d'utiliser un tel prétraitement comme une forme de lutte biologique contre les ravageurs qui réduirait le besoin de pesticides agricoles.

Cependant, avant que le prétraitement avec des micro-organismes non-pathogènes ne devienne une technologie agricole standard, les scientifiques ont besoin d'un moyen de screener les micro-organismes pour leur capacité à stimuler le système immunitaire des plantes sans nuire aux plantes. Il n'existe actuellement aucune méthode simple pour évaluer la capacité des micro-organismes à activer le système immunitaire des plantes. Les méthodes conventionnelles impliquent l'utilisation de plantes entières et de micro-organismes, ce qui rend inévitablement le screening conventionnel une affaire longue et coûteuse. Pour résoudre ce problème, les professeurs Toshiki Furuya et Kazuyuki Kuchitsu de l'Université des Sciences de Tokyo et leurs collègues ont décidé de développer une stratégie de screening impliquant des cellules végétales cultivées. Une description de leur méthode apparaît dans un article récemment publié dans Scientific Reports.

La première étape de cette stratégie de screening consiste à incuber le micro-organisme candidat avec des cellules BY-2, qui sont des cellules de plants de tabac connues pour leurs taux de croissance rapides et stables. L'étape suivante consiste à traiter les cellules BY-2 avec de la cryptogéine, une protéine sécrétée par des micro-organismes pathogènes de type champignon-like qui peuvent déclencher une réponse immunitaire des plants de tabac. Un élément clé de la réponse immunitaire induite par la cryptogéine est la production d'une classe de produits chimiques appelés espèces réactives de l'oxygène (EROs), et les scientifiques peuvent facilement mesurer la production d’EROs induite par la cryptogéine et l'utiliser comme métrique pour évaluer les effets des micro-organismes non-pathogènes. . Pour le dire simplement, un agent de prétraitement efficace augmentera les niveaux de production de EROs des cellules BY-2 (c'est-à-dire provoquera une activation plus forte du système immunitaire des cellules) en réponse à une exposition à la cryptogéine.

Pour tester la faisabilité de leur stratégie de screening, le Dr Furuya et ses collègues ont utilisé la stratégie sur 29 souches bactériennes isolées de l'intérieur d'une usine de moutarde épinard japonaise (Brassica rapa var. perviridis), et ils ont constaté que 8 souches stimulaient la production de cryptogéine induisant l’EROs. Ils ont ensuite testé ces 8 souches en les appliquant à l'extrémité des racines des semis du genre Arabidopsis, qui contient des espèces couramment utilisées comme organismes modèles dans les études de biologie végétale. Fait intéressant, 2 des 8 souches testées ont induit une résistance de la plante entière aux pathogènes bactériens.

Sur la base des résultats de la preuve du concept concernant ces deux souches bactériennes, le Dr Furuya note fièrement que la méthode de screening de son équipe «peut rationaliser l'acquisition de micro-organismes qui activent le système immunitaire des plantes». Lorsqu'on lui a demandé comment il envisage la méthode de screening affectant les pratiques agricoles, il explique qu'il s'attend à ce que le système de screening de son équipe «soit une technologie qui contribue à l'application pratique et à la diffusion d'alternatives microbiennes aux pesticides chimiques.»

Avec le temps, la nouvelle méthode de screening mise au point par le Dr Furuya et son équipe pourrait faciliter considérablement la création de méthodes agricoles plus vertes par les spécialistes des cultures qui reposent sur les mécanismes de défense que les plantes elles-mêmes ont évolués au cours de millions d'années.