Parlons de la pyriculariose du riz

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La pyriculariose est une maladie des graminées provoquée par un champignon phytopathogène appelé Magnaporthe. Cette maladie affecte particulièrement la culture du riz avec le Magnaporthe oryzae et c’est la raison pour laquelle de nombreux travaux sont en cours pour tenter de réduire l’incidence des dégâts dans la culture du riz car cette céréale est la principale source de calories pour près de la moitié de la population mondiale. La situation est d’autant plus préoccupante que le champignon s’adapte rapidement aux traitements fongicides et devient résistant. Il s’ensuit une chute des rendements pouvant aller jusqu’à 100 % de perte comme dans certaines régions de Chine. On estime que les baisses de rendement occasionnées par la pyriculariose correspondent aux besoins en nourriture de plus de 100 millions de personnes chaque année.

Des biologistes de l’Université du Delaware se sont penché sur la rhizosphère du riz, c’est-à-dire la population microbienne du sol des rizières, et ils ont découvert qu’une bactérie particulière, un pseudomonas (Pseudomonas chlororaphis) semblait protéger le riz des attaques fongiques en stimulant les mécanismes de défense de la plante. Chaque plante herbacée dispose d’une petite panoplie de composés chimiques pour se défendre contre les agresseurs. Il s’agit de l’acide jasmonique, de l’acide salicylique et de l’acide abscissique. L’odeur caractéristique du gazon fraichement coupé est due à un ester volatil de l’acide abscissique car tondre le gazon est une agression pour la plante et le stress provoqué entraine une production de cet acide.

Comme le riz est une plante qu’on repique manuellement ou avec des machines, après avoir découvert ce pseudomonas protecteur du riz, les biologistes du Delaware ont tout de suite imaginé qu’il pouvait être possible de protéger cette culture des attaques fongiques en inoculant cette bactérie aux racines lors du repiquage. En étudiant le mécanisme de protection de la bactérie la surprise fut de constater que la synthèse d’acide abscissique était perturbée par la présence de cette bactérie. Curieusement le champignon pathogène produit lui-même cet acide et la réaction du riz n’est plus une résistance mais une plus grande susceptibilité à l’attaque fongique. La bactérie interfère avec cette production d’acide abscissique selon un mécanisme complexe perturbant l’expression de quelques gènes impliqués dans la biosynthèse de cette molécule, mais le résultat est là : le riz est en grande partie protégé et cette protection ne fait pas appel à des pesticides et est totalement anodine pour l’environnement. Il reste à mettre en œuvre la production du bacille et la mise au point du pralinage des pousses de riz lors des repiquages … Comme quoi la nature fait parfois très bien les choses.

Source : Frontiers in Plant Science, www.frontiersin.org DOI : 10.3389/fpls.2015.01082

Vers un contrôle biologique du principal pathogène du riz

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La moitié de la population mondiale dépend du riz (Oryza sativa) pour sa nourriture quotidienne et cette simple constatation explique que de nombreux travaux sur les ravageurs du riz sont sans cesse entrepris dans une multitude de laboratoires et instituts de recherche de par le monde car la culture intensive évoque aussi la présence de ravageurs variés, non pas les oiseaux et les rats que les Chinois ont soigneusement exterminé dans les années 70 pour améliorer substantiellement le rendement des cultures, mais aussi et surtout les champignons phytopathogènes. L’un des plus problématiques ravageurs du riz est en effet un champignon (Magnaporthe oryzae) qui provoque une maladie spécifique du riz appelée la pyriculariose. Il n’existe pas de traitements efficaces contre ce phytopathogène mis à part un fongicide récemment autorisé appelé Carpropamid dont l’efficacité est médiocre. Cette maladie se manifeste surtout pendant les périodes de relative sécheresse durant lesquelles le riz subit un stress hydrique non seulement en raison du manque d’eau mais également parce que les engrais à base de nitrate d’ammonium se transforment alors partiellement en ammoniac rendant dans ces conditions le riz encore plus susceptible aux attaques fongiques. Aucun pays même tropical n’est à l’abri d’une période de sécheresse et la situation peut devenir rapidement alarmante.

On estime que dans certains pays relativement tempérés producteurs de riz la pyriculariose affecte en volume plus du tiers des récoltes. Le champignon qui en est la cause est considéré comme le premier ravageur du riz dans le monde et la recherche en agro-biologie pour tenter de juguler ce problème est extrêmement active. C’est pourquoi quand des résultats nouveaux apparaissent ils font évidemment la une des journaux d’information scientifique. Quelques scoops récents relatifs à des variétés hybrides résistantes à la pyriculariose ont fait long feu car le champignon semble s’adapter très rapidement aux nouvelles conditions de son environnement ainsi qu’aux nouveaux fongicides qui ont peu d’effet sur son cycle de développement. Comme la croissance du riz est favorisée par la présence d’eau une direction de recherche a été de se pencher sur l’environnement bactérien dans lequel pousse cette graminée. Les agriculteurs n’ignorent pas que les plantes interagissent avec le sol non seulement pour y puiser des nutriments mais également avec les bactéries qui s’y trouvent et c’est dans cette direction qu’une équipe de biologistes de l’Université du Delaware a orienté ses travaux en identifiant dans un premier temps la communauté bactérienne d’échantillons de sol prélevés dans des champs de riz californien où est cultivée la variété de riz M-104 adaptée aux périodes de relative sécheresse mais qui est également très sensible à la pyriculariose (« blast disease » en anglais) pour les raisons évoquées plus haut. Le « microbiome » de l’environnement du riz a été identifié par séquençage des ARNs ribosomiques 16S (mes lecteurs savent de quoi il s’agit) combiné à une analyse des acides gras d’origine microbienne. La démarche expérimentale adoptée par ces biologistes ressemble un peu aux travaux réalisés sur la population bactérienne intestinale qui est bénéfique pour la santé humaine mais la comparaison est naturellement éloignée.

On sait que parfois des bactéries sont directement impliquées dans certains mécanismes de défense des plantes contre les champignons. Un des exemples les plus connus est la résistance de l’oeillet bien connu des fleuristes à la flétrissure causée par le champignon pathogène Fusarium qui est induite par la bactérie du sol très commune Pseudomonas fluorescens. Et justement, par un hasard qui n’en est en fait pas un, ces biologistes du Delaware ont identifié un Pseudomonas intéressant parmi 1284 bactéries différentes identifiées dans le sol californien sur lequel poussait le riz. Cette souche cataloguée EA105 possède la propriété de vivre non seulement autour des racines du riz mais également d’envahir la plante sans pour autant perturber sa croissance normale tout en produisant des composés volatils du genre cyanure, ce n’est pas très bon pour la plante mais pas bon non plus pour le champignon, ou encore des produits soufrés qui après examen n’ont pas vraiment interféré avec l’agressivité du champignon réglée comme du papier à musique. En réalité l’effet de cette bactérie est indirect car elle induit chez le riz la production de deux composés qui inhibent fortement la pénétration du champignon dans les cellules végétales. Il s’agit de l’acide jasmonique et de l’éthylène que beaucoup de plantes sont capables de synthétiser de par leur équipement métabolique beaucoup plus sophistiqué que celui des humains.

L’acide jasmonique est justement impliqué dans de nombreux mécanismes de défense de la plante dans des situations de stress. Quant à l’éthylène il s’agit presque d’une hormone végétale qui intervient dans de nombreux schémas métaboliques végétaux y compris dans les mécanismes de défense de la plante contre les stress. Pour mémoire l’éthylène est l’agent qui déclenche le murissement des bananes, un processus déjà connu des anciens Egyptiens ! Enfin, la même bactérie induit une production d’acide salicylique mais son intervention dans la défense du riz aux attaques du champignon est moins significative que l’acide jasmonique ou l’éthylène. Pour ce qui est du cyanure produit simultanément avec l’éthylène par la même voie métabolique (voir l’illustration) les bénéfices que peut en tirer le riz pour sa défense sont naturellement mitigés car le cyanure est peut-être létal pour le champignon mais il l’est aussi pour le riz, naturellement à hautes doses.

Yang-cycle

La perspective entrevue par ces travaux est assez claire. Enrichir les sols en Pseudomonas chlororaphis EA105, c’est l’identité complète de la bestiole identifiée comme bénéfique pour le riz à l’issue de ces travaux, constituerait une avancée prometteuse pour combattre efficacement la pyriculariose qui sévit et fait des ravages dans 85 pays répartis dans le monde entier. L’incidence d’une inoculation des sols préparés pour recevoir du riz en culture par cette bactérie représente un potentiel considérable pour sécuriser l’alimentation de centaines de millions de personnes dans le monde.

Source open data : http://www.biomedcentral.com/1471-2229/14/130#