Imiter la nature pour augmenter la résistance des plantes aux virus

Les plantes cultivées sont façonnées par les agriculteurs depuis des milliers d’années. Les croisements et la sélection permettent d’adapter de nouvelles variétés à des environnement en constante évolution. Un processus efficace mais long et qui nécessite que le caractère recherché soit présent quelque part au sein de la diversité de l’espèce à améliorer.

Une nouvelle technique d’édition du génome est disponible depuis 2012. Il s’agit de la technique CRISPR-Cas9 qui permet de modifier de manière ciblée une région de l’ADN de la plante. Ce procédé est souvent comparé à l’utilisation de ciseaux moléculaires.

Des plantes capables de résister aux infections virales

Sur son site, l’Inrae (Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement) explique comment plusieurs espèces cultivées parviennent à être résistantes à des maladies. C’est le cas par exemple d’espèces de piment ou de pois résistantes à des maladies causées par des virus du genre potyvirus (le plus grand groupe de virus à ARN affectant les plantes). Pour infecter une plante, certains virus utilisent une protéine qui sert au fonctionnement de cette plante. La protéine aura ainsi deux fonctions. Les chercheurs ont observé que les plantes qui résistent à l’infection ont acquis des mutations dans le gène qui code cette protéine. Ces mutations vont rendre l’utilisation de cette protéine par le virus impossible. La protéine restera cependant fonctionnelle pour la plante. Le seul changement pour cette plante bénéficiant des mutations est qu’elle va résister à l’infection.

#RP_INRAE Comment augmenter la résistance des plantes face aux virus ?
👉Un des leviers : imiter la sélection naturelle des plantes avec la technique d’édition des génomes
🍅 Une première preuve de concept sur la tomate cerise
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— INRAE (@INRAE_France) January 30, 2023

La technique CRISPR-Cas9 utilisée

Les chercheurs ont voulu aller plus loin en transposant ce mécanisme à des plantes d’intérêt agronomique et ont étudié sa faisabilité chez une tomate cerise. Ces travaux ont été menés par les équipes de l’Inrae qui ont utilisé une approche différente de la méthodologie classique. « Elles n’ont pas cherché à inactiver le gène qui rend la plante sensible au virus mais l’ont modifié pour imiter les mutations responsables de la résistance chez le pois ou le piment », indique la publication de l’Inrae.

Les chercheurs ont appliqué la technique de CRISPR-Cas9 pour cibler deux régions du gène. Ce procédé entraîne des changements dans la protéine produite par ce gène. Ces changements octroient à la plante une résistance forte à plusieurs virus du genre potyvirus. Au nombre de ces virus, le virus Y de la pomme de terre (PVY), qui constitue une menace pour plusieurs plantes à intérêt agronomique, dont la pomme de terre, le tabac, la tomate et le piment. « Comme c’est le cas des mutations naturelles sélectionnées chez d’autres espèces, ces changements ne modifient ni l’expression ni l’accumulation de la protéine produite par le gène, et n’affectent pas non plus sa fonction, » affirment les chercheurs.

Un projet de recherche européen

Cette nouvelle approche d’édition des mutations précises vise à reproduire des résistances naturelles chez des espèces sensibles. Elle permet ainsi de limiter l’utilisation de pesticides.

Ces résultats ont été obtenus dans le cadre du projet Genius (2014-2020), soutenu par le Plan investissements d’avenir. Ces travaux visaient à développer les outils d’édition du génome en vue de contribuer à l’amélioration des plantes, notamment en ce qui concerne la résistance aux pathogènes. La recherche se poursuit actuellement sur la pomme de terre dans le cadre d’un projet européen H2020 GENEBECON (capturing the potential of Gene editing for a sustainable BioEconomy). L’objectif de ce programme est de « réduire la pollution et donc le dérèglement climatique via l’utilisation de l’édition du génome », précise l’Inrae.

Ces travaux ont fait l’objet d’un article dans le Plant Biotechnology Journal, le 30 janvier 2023.