Des chercheurs espagnols créent des plantes qui brillent dans le noir et changent de couleur pour détecter tôt les maladies des cultures
Une technologie mise au point par des chercheurs espagnols permettra de détecter précocement les ravageurs et les maladies des cultures grâce à des plantes qui brillent dans l'obscurité et changent de couleur lorsqu'elles sont infectées par des virus.
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Des travaux menés par l'Institut de biologie moléculaire et cellulaire des plantes (IBMCP), rattaché au CSIC et à l'Université polytechnique de Valence (UPV), ont abouti à la création d'un système de détection biologique des infections. L'étude a été publiée dans la revue 'Nature Communications' et ouvre une nouvelle voie pour identifier les maladies des cultures.
Émettre des signaux lumineux différents selon l'état de santé
Inspirée par la bioluminescence des champignons, l'équipe de chercheurs a mis au point un système qui permet aux plantes d'émettre des signaux lumineux distincts selon leur état de santé. La modification de la lumière révèle la présence de virus avant l'apparition de symptômes visibles et peut être détectée avec des caméras classiques.
Le système utilise quatre enzymes qui modifient un composé naturel des plantes, l'acide caféique, pour générer une molécule capable d'émettre une lumière verte de façon constante lorsqu'elle s'oxyde. Cette réaction permet de transformer les plantes en capteurs lumineux de leur propre état de santé.
Des plantes transgéniques dotées de gènes de bioluminescence de champignons
L'équipe a testé le système sur des plantes transgéniques de 'Nicotiana benthamiana', une espèce apparentée au tabac couramment utilisée en recherche. Pour ce faire, les scientifiques ont introduit des gènes de bioluminescence de champignons à l'aide de virus modifiés, ce qui a permis de suivre visuellement l'évolution de l'infection et les zones touchées.
Les chercheurs ont ensuite mis au point un système sentinelle capable de détecter l'infection par des potyvirus grâce à un changement de couleur de la lumière émise par la plante. En l'absence de virus, les plantes conservent un signal jaune constant, mais lorsqu'elles sont infectées, une enzyme du pathogène déclenche une variation de couleur visible à l'aide de dispositifs peu coûteux, ce qui facilite la détection précoce.
Les techniques traditionnelles pour diagnostiquer les maladies des plantes, telles que la PCR ou l'ELISA, offrent une grande précision pour identifier le matériel génétique ou les protéines des virus. Leur mise en œuvre nécessite toutefois du temps, des équipements spécifiques et un personnel de laboratoire qualifié.
Des plantes sentinelles capables de signaler les premiers foyers
Le système pourrait être appliqué dans un premier temps à la surveillance précoce des maladies virales dans des serres et des cultures contrôlées, en utilisant des plantes sentinelles capables de signaler les premiers foyers.
À terme, cette technologie pourrait être adaptée à d'autres agents pathogènes, tels que des bactéries et des champignons, et devenir un outil clé face à l'essor de nouvelles menaces agricoles liées au changement climatique.
Participent également au projet le Centre de recherches biologiques Margarita Salas (CIB-CSIC), l'Unité centrale de recherche en médecine de l'Université de Valence et le MRC Laboratory of Medical Sciences de Londres, qui ont contribué au développement de cette technologie de détection précoce.