Le secret des pathogènes fongiques destructeurs de récoltes révélé
Des scientifiques aux États-Unis ont compris la façon dont les champignons parvenaient à réduire le frottement de leurs spores pour les répandre le plus loin possible. Ils expliquent que leurs découvertes aideraient les chercheurs à trouver de meilleurs moyens de contrôler l'expansion de pathogènes fongiques tels que le genre Sclerotinia qui provoque de nombreuses maladies dans les récoltes (les tournesols et le soja) et coûtent des millions d'euros aux exploitants agricoles chaque année. Leur étude a été partiellement financée par l'UE dans le cadre d'une subvention Marie Curie d'une valeur de 18 000 euros au titre du septième programme-cadre (7e PC). Les résultats ont été publiés en ligne dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). En utilisant une vidéo ultra-rapide pour chronométrer la vitesse des spores éjectés par le Sclerotinia, des mathématiciens et biologistes de l'université de Californie à Berkeley (UC Berkeley), d'Harvard et de la Cornell University ont constaté que les champignons rejetaient des milliers de spores pratiquement simultanément pour former une traînée qui réduit la résistance à un niveau pratiquement nul, créant ainsi un vent qui emporte les spores 20 fois plus loin que si une spore se déplaçait seule. Les spores étaient rejetées à près de 8,4 mètres par seconde, mais en raison de leur petite taille (10 microns), la résistance de l'air les arrête à 3 millimètres (mm). Néanmoins, lorsque ces milliers de spores sont éjectées simultanément, certaines de ces spores peuvent se déplacer jusqu'à 100 mm. «Dans le Tour de France, les cyclistes forment un peloton qui peut réduire la résistance de l'air de 40%», explique le co-auteur Marcus Roper, un post-doctorant du département de mathématiques d'UC Berkeley. «Les ascospores des Sclerotinia forment un peloton parfait, annulant ainsi la résistance et formant un passage d'air qui les propulse plus loin.» Le Dr Roper et l'auteur principal Agnese Seminara, chercheur en post-doctorat et physicienne théoricienne de l'école d'ingénierie et de sciences appliquées d'Harvard, ont utilisé des équations standard d'hydrodynamique pour modéliser le mouvement de traînée avec précision. Ils ont montré que l'éjection simultanée de milliers de spores éliminait toute résistance et permettait aux spores de se déplacer d'un centimètre (cm), et que le vent créé par les spores les propulsent à une vitesse de 60 cm par seconde. Leur ascension n'est stoppée que par la gravité, explique le Dr Roper. Ainsi, la «coopération hydrodynamique permet aux champignons au sol d'éjecter leurs spores dans les fleurs ou plantes, où ils peuvent rapidement se répandre dans la plante et la tuer», fait-il remarquer. Les chercheurs étaient également curieux d'explorer comment les champignons parvenaient à rejeter leurs spores simultanément. Ils ont ainsi cultivé une autre pourriture, un champignon coprophile du genre Ascobolus sur du crottin de cheval, et ont pointé leur caméra vidéo ultra-rapide sur un fruit de 2mm en forme de coupe contenant dix milliers de sacs de spores, chacun contenant 8 spores. L'éjection du premier sac de spores est apparemment aléatoire, mais il semblerait qu'une vague d'éjection se propage en cercles successifs de rupture de sacs de spores. Le tout se déclenchant en un dixième de seconde, l'éjection semble simultanée. «La traînée est en fait le résultat une série de sac éjectés», explique le Dr Roper. En modifiant légèrement leur modèle mathématique pour tenir compte de ce point, les Dr Roper et Seminara ont découvert que l'éjection coopérative est une méthode très efficace pour éjecter les spores relativement loin. Ils poursuivront leurs travaux pour comprendre comment se déclenche l'éjection et si les spores sont capables de tricher pour s'assurer qu'ils sont éjectés plus loin que leurs compagnons. En ce qui concerne les résultats de l'étude, l'auteur principal, Anne Pringle, professeur agrégée en biologie organismique et évolutionnaire à Harvard, conclut: «Ces résultats pourraient avoir des implications pour des méthodes de contrôle sur l'expansion des pathogènes fongiques. Le champignon Sclerotinia coûte aux agriculteurs américains près d'un milliard de dollars (soit 730 millions d'euros) chaque année, si l'on ajoute les frais de contrôle du champignon et les pertes agricoles.»
Pays
États-Unis