La résilience des organismes unicellulaires, un enseignement pour les sélectionneurs

Attaquées par des virus, des bactéries, des champignons et même des insectes, les plantes résistent grâce à leur membrane rigide et imperméable qui constitue un « pare-feu » efficace. Pourtant, si un intrus pénètre quand même dans la cellule, des signaux déclenchent des systèmes de défense (cf. « Les secrets de la résilience des plantes »). Au cours de l’évolution, ce mécanisme s’est sophistiqué, permettant aux plantes de « se souvenir » des attaques et d’y répondre plus vite et plus fort. Les sélectionneurs, qui commencent à comprendre ces mécanismes, tentent de les mimer pour rendre les plantes résistantes à un maximum de pathogènes.

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Les chercheurs ont compris en 2000, en étudiant la coévolution des virus et des bactéries (des organismes connus pour se reproduire rapidement et en grand nombre), comment une bactérie trouve la parade quand un virus l’infecte à répétition. Une protéine, dite « CRISPR-Cas9 », joue un rôle-clé de réponse immunitaire chez la bactérie. Lorsque se présente un virus pour la première fois, la protéine CRISPR-Cas9 prélève un fragment du virus de l’ADN et l'intègre au génome de la bactérie. Ainsi, en cas de nouvelle attaque, il sera plus simple et rapide de synthétiser pour la bactérie et de diriger une enzyme contre l’intrus reconnu.

D’autres protéines ou ARN jouent aussi un rôle de défense contre des intrus dans la cellule, en étant capable de reconnaître certaines fractions de gènes étrangers et d’enclencher des systèmes de destruction ou d’inhibition de gènes. Bref, la cellule bactérienne n’est pas démunie pour conserver son intégrité !

La compréhension de ces mécanismes a relancé de nombreuses recherches, car il s’avère que toutes les cellules, humaines, animales et végétales possèdent ces mécanismes. En les adaptant, les chercheurs ont développé des nouveaux outils pour renforcer la résistance des plantes en éteignant des gènes ou en les modifiant de manière ciblée.

Renforcer la résistance des plantes à partir de ces mécanismes

Le virus de la Sharka est apparu en Bulgarie en 1917 et a progressivement envahi toute l’Europe. La lutte chimique est coûteuse et difficile. Des chercheurs franco-américains ont utilisé, il y a 15 ans, le principe de reconnaissance de l’ARN viral par de petits ARN des cellules végétales pour induire la destruction de l’ARN viral et stopper son développement. En insérant un petit morceau de l’ARN du virus (fragment du génome du virus) dans le génome de l’arbre, ils ont « boosté » la reconnaissance de l’intrus et sa vitesse de destruction. Ils ont ainsi obtenu une résistance naturelle totale et durable du prunier contre le virus qui affecte sévèrement la production fruitière de la plupart des arbres fruitiers à noyau.

D’autres plantes ont été transformées de la même manière pour résister à différents virus et sont commercialisées depuis une vingtaine d’années aux Etats Unis : des courgettes, des pastèques, des concombres ou des papayers. En Chine, des papayes, des tomates et des poivrons avec ces qualités sont également cultivés. Marc Fuchs, chercheur à l’université américaine de Cornwell (après avoir été chercheur à l’Inra), considère que c’est une façon efficace « d’activer les systèmes de défense naturelle de la vigne au niveau du porte-greffe pour induire une résistance au virus responsable de la maladie du court noué et protéger le greffon (partie greffée) » et ainsi « de garantir une production de qualité sans employer de produits agrochimiques nuisibles à l’environnement ».

Ces plantes génétiquement modifiées ne sont pas autorisées en Europe. Mais depuis une dizaine d’années, l’utilisation par tous les laboratoires du monde de Crispr Cas (prononcez « crispere ») a changé la donne et relancer de nombreux projets de recherche pour éteindre ou modifier de manière ciblée un gène. C’est le cas à l’Inra qui maîtrise cette technologie dans 15 laboratoires et 9 espèces dont la tomate. (cf. L'instabilité naturelle du génome, base de l'amélioration des plantes).

Des tomates résistantes au potyvirus

Les potyvirus constituent à eux seuls le tiers des virus des plantes recensées, et provoquent des dégâts économiques importants. Marianne Mazier, directrice de recherche à l’Inra, est responsable du projet GENIUS sur les attaques des potyvirus chez la tomate. « Nous connaissons des variétés de poivrons qui sont naturellement résistantes au potyvirus. Nous avons pu identifier et séquencer les gènes qui autorisent cette résistance. Grâce à Crispr Cas, une paire de “ciseaux moléculaires”, nous avons pu modifier finement les gènes sensibles de la tomate en utilisant le modèle du gène de résistance du poivron. Nous sommes capables de transformer la tomate avec, au final, un gène de résistance parfaitement restauré et fonctionnel. Nos travaux montrent que l’on peut introduire une mutation souhaitée de manière ciblée dans un génome. »

Alors que les pertes de récolte s’élèvent encore à 30 % dans le monde et que l’usage des pesticides est de plus en plus restreint, les progrès génétiques sont essentiels pour proposer des plantes qui se défendent naturellement et spontanément.

Marie Rigouzzo

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