Comment les pommes de terre sauvages résistent à la maladie du mildiou
Des chercheurs de Wageningen, Tübingen et Norwich ont apporté un nouvel éclairage sur les mécanismes évolutifs qui dotent la pomme de terre sauvage d’une large résistance aux maladies face au redoutable pathogène du mildiou (Phytophthora infestans).
À l’échelle mondiale, d’énormes quantités d’agents de protection des cultures sont utilisées pour lutter contre le mildiou de la pomme de terre. Pour rendre la culture des pommes de terre plus durable et moins dépendante des traitements chimiques, nous avons besoin de cultures naturellement résistantes à de telles maladies. Les chercheurs de l’Université & Recherche de Wageningen, en collaboration avec leurs collègues de Tübingen et du laboratoire de Sophien Kamoun au The Sainsbury Laboratory, ont franchi une étape importante pour atteindre cet objectif.
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“Il y a une ‘course aux armements’ continue entre la plante de pomme de terre et Phytophthora,” déclare Vivianne Vleeshouwers, scientifique chercheur en biologie végétale à l’Université & Centre de recherche de Wageningen.
La plante se défend farouchement lorsqu’elle détecte une invasion de ce pathogène notoire semblable à un champignon (connu sous le nom d’oomycète). La détection déclenche immédiatement plusieurs réactions de défense, comme faire mourir une partie d’une feuille de manière contrôlée pour stopper la propagation de la maladie. Cependant, le Phytophthora, comme de nombreux pathogènes de cultures notoires, est capable de contourner à plusieurs reprises la détection en mutant.
Reconnaître la maladie
Pour se défendre, la première chose que la plante doit faire est de détecter le pathogène. “La plante possède des récepteurs pour cela, une sorte d’antennes. Ces antennes se lient à de minuscules morceaux de protéine de Phytophthora, qui donnent le signal à la plante qu’il y a un problème. C’est à ce moment-là que les réactions de défense se déclenchent. Il est donc très important que la plante puisse réellement détecter la maladie et dispose des bons récepteurs pour activer ses défenses”, explique Vleeshouwers.
Ces récepteurs sont situés soit à l’intérieur, soit à la surface de la cellule. Les récepteurs à l’intérieur de la cellule sont codés par des gènes R spécifiques (R signifiant résistance), et les sélectionneurs de pommes de terre en profitent. Ils développent des variétés résistantes en sélectionnant ces gènes R. Cependant, le problème est que le pathogène parvient à briser cette résistance, encore et encore.
“Nous en savons beaucoup moins sur les récepteurs à l’extérieur, sur la surface cellulaire, les Récepteurs de Reconnaissance de Modèles (PRRs). Ces récepteurs déclenchent des réponses immunitaires plus générales”, dit Vleeshouwers. Les sélectionneurs de plantes concentrent actuellement leur attention sur les gènes R, mais il reste une lacune à combler dans la compréhension fondamentale des PRRs avant que les applications potentielles et les avantages de réponses défensives moins spécifiques puissent être explorés dans l’élevage pour une résistance robuste aux maladies.
Dans cette optique, l’Université & Recherche de Wageningen collabore avec l’Université de Tübingen (Allemagne) et le Laboratoire Sainsbury à Norwich (Royaume-Uni) pour étudier l’évolution et la diversification des PRRs chez la pomme de terre.
PERU
Vleeshouwers explique : “Nous avons étudié un type spécifique de récepteur PRR appelé PERU. Il se lie à un morceau particulier de protéine Phytophthora, Pep-13, qui déclenche la reconnaissance de la maladie par la plante de pomme de terre. On pensait généralement que les récepteurs PRR changeaient peu au fil du temps (un exemple bien connu est le récepteur très stable qui reconnaît les flagelles bactériens). Mais nous avons découvert que PERU présente en réalité une évolution dynamique et change beaucoup plus rapidement que les récepteurs PRR plus connus. C’est une perspective totalement nouvelle.”
Selon le co-responsable de la recherche, Thorsten Nürnberger du Centre de Biologie Moléculaire des Plantes (ZMBP) à l’Université de Tübingen, les résultats de la recherche montrent que l’évolution des récepteurs immunitaires à la surface cellulaire des plantes est bien plus complexe que ce que nous pensions auparavant.
“Il n’y a pas qu’une seule version de ce récepteur, mais plusieurs variantes qui peuvent reconnaître différents ligands. C’est une découverte totalement inédite.”
Remontant les Traces du Temps
“Plusieurs espèces de pommes de terre sauvages ont des variantes de PERU. Nous avons ces plantes dans notre collection et nous pouvons, pour ainsi dire, regarder en arrière dans le temps pour découvrir comment elles ont évolué”, explique Vleeshouwers. “Une fois que vous comprenez leur évolution, vous pouvez chercher des moyens de la traduire en applications. En sélectionnant les bons récepteurs, vous pouvez augmenter la résistance de la plante à la maladie.”
En remontant le temps, les chercheurs ont pu retracer les origines de l’évolution de la plante : les Andes. Le récepteur est appelé PERU, qui signifie Pep-13 Receptor Unit, mais il fait également référence au pays d’origine. Mieux encore, l’auteur principal de l’article dans Science, le doctorant Yerisf Torres Ascurra, est originaire du Pérou.
Cultivation Durable
Cette prise de conscience concernant ce type de récepteurs (et d’autres à venir) ouvre la voie à la pomme de terre durable de demain. Cette culture durable pourrait posséder des gènes R codant pour des récepteurs spécifiques à l’intérieur des cellules, ainsi qu’une amélioration des réponses défensives générales utilisant les PRRs à la surface cellulaire.
“Jusqu’à présent, les sélectionneurs se concentraient sur les gènes R.
Cependant, la résistance qu’ils offrent est constamment contrecarrée. En étudiant comment les espèces de pommes de terre sauvages survivent dans un environnement où elles sont constamment assaillies par des maladies, nous pouvons découvrir quels mécanismes elles utilisent, puis introduire ces mécanismes dans nos propres variétés de pommes de terre”, conclut Vleeshouwers.
INITIALEMENT PUBLIÉ EN ANGLAIS: 16.05.2023 Mia Cerfonteyn, The Sainsbury Laboratory.
Cet article est basé sur un communiqué de presse diffusé par l’Université de Wageningen & Research. Pour plus d’informations, veuillez contacter Laurens Tijink, attaché de presse du groupe des sciences végétales de WUR (laurens.tijink@wur.nl, 0031–648375487). Traduit en français avec l’aide de ChatGPT.
