Lutte antiparasitaire ciblée par pulvérisation d'ARN
Protection des cultures respectueuse de l'environnement : protéger les betteraves sucrières contre les virus de la jaunisse
Protéger efficacement les plantes contre les parasites sans nuire aux autres organismes, tel est l'objectif du projet de recherche commun ViVe_Beet, coordonné par l'Institut Julius Kühn (JKI) et financé par le ministère fédéral allemand de l'alimentation et de l'agriculture (BMEL). Des scientifiques de l'Institut JKI pour la protection des plantes dans les grandes cultures et les prairies, de l'Institut Fraunhofer pour la biologie moléculaire et l'écologie appliquée IME et de l'Institut de recherche sur la betterave sucrière (IfZ) sont impliqués dans le projet. La stratégie adoptée par les partenaires du projet implique l'utilisation de molécules d'ARN double brin personnalisées, incorporées dans une formulation appropriée. Cette formulation est ensuite appliquée par des méthodes conventionnelles pour protéger les betteraves sucrières contre les virus de la jaunisse à l'avenir.
Les pucerons verts du pêcher sont porteurs de divers virus de jaunissement qui entraînent des pertes importantes dans les rendements des betteraves sucrières.
© Fraunhofer IME, Leonie Graser
L'application d'insecticides et de pesticides chimiques synthétiques dans l'agriculture a un impact négatif sur la diversité des insectes et la santé des abeilles. Afin d'éviter de tels dommages, l'UE a supprimé progressivement l'approbation des néonicotinoïdes à efficacité systémique en 2019. Cette mesure a toutefois soulevé de nouvelles questions dans l'agriculture, notamment parce que le puceron vert du pêcher(Myzus persicae), l'un des insectes les plus résistants aux insecticides chimiques de synthèse, s'est avéré exceptionnellement difficile à combattre. Ces pucerons transmettent plusieurs virus de la jaunisse - affectant en particulier la betterave sucrière - entraînant d'énormes pertes dans les récoltes de betteraves sucrières. "Nous parlons en fait d'une perte de rendement de 20 à 50 % rien qu'à cause des virus", explique Maurice Pierry, qui soutient depuis le début le projet ViVe_Beet au sein de la branche Fraunhofer IME Bioresources à Gießen.
Nouvelle approche de la lutte contre les parasites : Interférence ARN (ARNi)
Compte tenu de l'ampleur du problème, il est urgent d'adopter de nouvelles approches pour assurer une lutte durable et efficace contre les pucerons. Le Fraunhofer IME et ses partenaires de projet JKI et IfZ ont choisi une approche biologique, spécifique à l'espèce, et travaillent ensemble pour lutter contre ces pucerons à l'aide de l'interférence ARN (ARNi).
L'ARNi est une réponse immunitaire naturelle des hôtes au matériel génétique étranger des virus, qui se présente souvent sous la forme d'ARN double brin (ARNdb). Maurice Pierry explique : "Les virus ont un matériel génétique sous forme d'ARN. Lorsque l'ARN pénètre dans la cellule d'un être vivant (dans notre cas, un insecte), une enzyme appelée 'Dicer' le découpe en segments plus petits appelés petits ARN interférents (siRNA). Ces segments sont ensuite incorporés dans le complexe de silençage induit par l'ARN (RISC) et utilisés comme modèle pour dégrader les séquences d'ARNm correspondantes. Si nous sélectionnons ces ARNdb de manière à ce qu'ils correspondent à un gène crucial de l'insecte, nous pouvons inciter l'organisme à se contrôler efficacement par le biais de son propre système ARNi".
Des tests en laboratoire au terrain
Au début du projet, prévu d'octobre 2021 à septembre 2024, il a fallu identifier les gènes potentiellement efficaces et leurs séquences de base. Ensuite, des méthodes biologiques ont été utilisées pour produire des ARNdb spécifiquement adaptés à ces séquences de base. Pierry déclare : "Pour commencer, nous avons dû identifier un gène qui a un effet lorsqu'il est réduit au silence par le mécanisme d'interférence ARN. Les effets varient de problèmes de mue et d'une diminution de la descendance à une mortalité accrue des parasites. Après avoir effectué un certain nombre de tests, nous avons réussi à identifier plusieurs gènes qui provoquent une forte mortalité chez les pucerons lorsqu'ils sont réduits au silence. Il s'agit là d'une première étape importante.
Dans un deuxième temps, les scientifiques du Fraunhofer IME ont dû créer une formulation qui protégerait la molécule d'ARN double brin des facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité, les rayons UV et les enzymes dégradant l'ARN jusqu'à ce qu'elle atteigne sa destination, par exemple dans les intestins des pucerons, où elle est absorbée par la cellule. "Nous avons également obtenu de bons résultats dans ce domaine. Cela signifie que notre ARNdb est protégé par une formulation qui renforce l'effet et a une longévité prolongée", explique Pierry.
Entre-temps, les chercheurs ont entamé la troisième étape : les premiers essais de pulvérisation directement sur la plante cible. "Nous avons développé une méthode de pulvérisation de l'ARN et l'avons testée dans des essais de pulvérisation en serre. Jusqu'à présent, nous avons obtenu un taux de mortalité de 70 % et une réduction de la taille de la population. Ce sont d'excellents résultats", déclare M. Pierry.
La dernière étape consistera à effectuer des essais sur le terrain en tenant compte de tous les facteurs environnementaux précédemment exclus. Ces essais seront réalisés par le JKI et l'IfZ l'été prochain.
Les agents phytopharmaceutiques sélectifs sont inoffensifs pour les autres organismes
L'approche innovante du projet ViVe_Beet peut potentiellement conduire au développement de nouveaux agents phytopharmaceutiques sélectifs et respectueux de l'environnement, car les molécules spécifiques et naturelles peuvent être utilisées non seulement pour lutter contre les insectes, mais aussi contre les virus ou les champignons. "Cette méthode est particulière car l'ARNdb spécifiquement adapté affecte l'organisme cible, dans ce cas, les pucerons verts du pêcher, mais pas d'autres organismes tels que les humains ou les insectes bénéfiques comme les abeilles", explique M. Pierry. Cette nouvelle méthode de lutte contre les ravageurs suscite l'espoir d'une protection durable des plantes et présente un fort potentiel d'applications futures.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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