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Agriculture : Comprendre les mécanismes d’émergence de nouvelles maladies

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Comprendre comment les agents pathogènes évoluent et s’adaptent pour devenir plus agressifs ou capables d’infecter de nouveaux hôtes constitue un enjeu majeur en santé publique comme en agriculture. Afin de mieux comprendre les mécanismes de cette adaptation, des chercheurs des Laboratoires "Interactions Plantes-Microorganismes" (LIPM INRA-CNRS) et "Évolution et Diversité Biologique" (EDB - CNRS-UT3-ENFA), ont justement recréé en laboratoire, les conditions d’évolution d’une bactérie pathogène de plante. Cette étude a permis d’identifier plusieurs mutations au niveau de gènes clefs de voûte de l’adaptation à la plante hôte.

Une association unique

FMGuidot

Afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’émergence de souches possédant de nouvelles capacités infectieuses, il fallait nécessairement combiner deux approches différentes, deux échelles de raisonnement mêlant génétique, études des interactions entre espèces et études de populations. L’approche mécanistique tout d’abord, au niveau du gène afin de comprendre comment le patrimoine génétique de l’agent pathogène se remodèle a été conduite par le LIPM, un laboratoire de biologie spécialisé dans les interactions plantes / micro-organismes. L’approche évolutive, au niveau de la population a quant à elle été menée par un laboratoire d’écologie, EDB, capable d’appréhender la pression de sélection et ses effets sur des populations entières. Cette association entre disciplines scientifiques complémentaires constituait la condition sine qua none pour recréer en laboratoire les conditions d’évolution d’une bactérie pathogène des plantes et en tirer les conclusions adéquates…

Un gène clé dans l’adaptation de la bactérie à la plante

Ralstonia solanacearum, l’agent pathogène testé, est la bactérie responsable du flétrissement bactérien, une des premières bactérioses mondiales chez les végétaux affectant, principalement en régions intertropicales, plus de 250 espèces végétales parmi lesquelles figurent pomme de terre, tomate, tabac, arachide, bananier… Cette bactérie, réputée pour sa capacité d’adaptation, évolue et devient une menace en Europe où plusieurs foyers infectieux ont déjà été détectés.

Afin d’identifier les bases moléculaires de l’adaptation de R. solanacearum à ses plantes hôtes, les chercheurs toulousains ont confronté, en environnement confiné, cette bactérie à cinq espèces de plantes différentes. Grâce à des passages successifs de plantes malades en plantes saines mais toujours au sein d’une même espèce de plante, les bactéries ont été contraintes de se développer et d’évoluer sous l’effet d’une pression de sélection constante et ce durant un minimum de 300 générations… Des souches de bactéries « évoluées », adaptées à la tomate, à l’aubergine, au géranium, au chou ou au haricot ont ainsi été obtenues. Le séquençage des génomes complets des souches adaptées à la tomate ou au haricot en comparaison au génome originel ont notamment permis de révéler des modifications significatives : des mutations récurrentes. C’est-à-dire que des mutations ont touché un même gène en dépit du fait que les populations de bactéries ont évoluées de manière totalement indépendante sur une même espèce de plante. L’avantage induit par ces mutations a de plus été confirmé par des approches de génétique inverse chez la souche originelle.

La fonction de ce nouveau gène clé dans le processus adaptatif de la bactérie reste encore à établir mais cette approche d’évolution expérimentale en laboratoire s’avère un champ d’investigation particulièrement prometteur pour déchiffrer les mécanismes d’évolution des bactéries au cours de l’infection des plantes. Ainsi en rejouant l’histoire de leur évolution, les chercheurs pourront anticiper celles à venir…