Des scientifiques cartographient le pangénome du nématode à kyste du soja pour lutter contre un ravageur causant 1,5 milliard de dollars de dégâts

Des scientifiques cartographient le pangénome du nématode à kyste du soja pour lutter contre un ravageur causant 1,5 milliard de dollars de dégâts

Agdaily reporters*

Un nématode du soja. (Image : Jon Eisenback)

Peu de ravageurs nuisent autant à la rentabilité des exploitations agricoles que le nématode à kyste du soja. Causant au moins 1,5 milliard de dollars de pertes de rendement chaque année, il s'agit de la plus grande menace pour le soja. Malheureusement, l'outil le plus efficace pour lutter contre ce nématode, à savoir la résistance génétique, commence à montrer ses limites.

C'est pourquoi une équipe de recherche multi-institutionnelle dirigée par l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, avec le soutien financier du North Central Soybean Research Program et de l'Illinois Soybean Association, a développé le premier pangénome pour le nématode à kyste.

« Le pangénome du nématode à kyste nous permet d'effectuer une analyse génétique des populations de nématodes afin de comprendre comment ils surmontent la résistance », a déclaré M. Matt Hudson, auteur principal de l'étude et professeur au Département des Sciences Agricoles, qui fait partie du College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences de l'Université de l'Illinois.

M. Hudson a ajouté que le pangénome pourrait également contribuer au développement d'une technologie permettant de tester facilement le type de résistance du soja à semer dans une zone donnée, et pourrait un jour aider à concevoir de nouveaux outils pour éliminer les types de nématodes à kyste les plus virulents avant qu'ils ne causent des dommages.

Mais tout d'abord, qu'est-ce qu'un pangénome exactement ?

« Il s'agit d'une approche moderne utilisée par les scientifiques pour répertorier la diversité génétique d'une espèce. Pendant des décennies, la pratique courante consistait à choisir un seul individu et à le traiter comme référence. Imaginez choisir une seule personne pour représenter toute la diversité génétique de l'espèce humaine ; ce serait impossible », explique M. Lucas Borges dos Santos, doctorant en informatique à l'Université de l'Illinois.

M. Hudson et ses collègues mènent un projet connexe sur le pangénome du soja, qui représente plus de 400 plantes individuelles et a donné lieu à de nombreuses publications décrivant la diversité génomique de cette culture. Mais rassembler un pangénome du nématode à kyste — ou même un génome de haute qualité provenant d'un seul individu — s'est avéré plus difficile.

« L'un des problèmes avec le nématode à kyste est qu'il vit soit dans les racines du soja, soit dans le sol, soit sous forme d'œufs. Il est difficile d'extraire l'ADN des adultes, nous essayons donc généralement avec les œufs », explique M. Hudson. « Mais avec leur enveloppe dure, ils ressemblent à de petites boîtes de conserve dans le sol. Cela leur permet de survivre pendant des décennies, mais rend l'extraction de l'ADN très difficile. »

Dans le passé, les chercheurs devaient lyophiliser puis broyer les œufs pour les réduire en poudre, mais cette force mécanique extrême brisait l'ADN en fragments trop petits pour permettre un assemblage génomique de haute qualité. Il y a plusieurs années, Mme Kim Walden, coauteur de l'étude et membre du Roy J. Carver Biotechnology Center de l'Université de l'Illinois, a mis au point un mélange d'enzymes permettant de dissoudre délicatement les coquilles tout en conservant l'ADN intact, une avancée majeure qui a rendu possible la création du pangénome.

Le test classique de virulence du nématode à kyste, le test HG Type, consiste à infecter sept variétés de soja avec des nématodes et à mesurer leur capacité de reproduction. Si le nématode à kyste peut développer des femelles sur les types de soja 2, 5 et 7, son HG Type est 2.5.7. Pour développer un pangénome complet, M. Borges dos Santos a assemblé et combiné les génomes de neuf populations de nématodes à kyste, chacune comprenant plusieurs milliers d'individus et représentant toute la gamme des types HG.

La principale conclusion tirée du pangénome du nématode à kyste est sa grande diversité.

« Si l'on considère les différences d'ADN entre les humains et les chimpanzés, certains de ces vers seraient des humains et d'autres des chimpanzés », explique M. Hudson. « Les types HG sont très différents les uns des autres, et de nombreux gènes sont spécifiques à chaque population. Ils sont extrêmement diversifiés. »

C'est cette diversité qui rend difficile la mise en place d'une résistance durable chez le soja. Lorsqu'une population de nématodes à kyste rencontre un soja résistant, les premières générations peuvent souffrir, mais les générations suivantes peuvent puiser dans leur vaste génome pour déployer des gènes de virulence qui fonctionnent encore. Mais tout n'est pas perdu pour le soja. Selon M. Borges dos Santos, le pangénome permet de mieux comprendre les gènes et les protéines de virulence du nématode à kyste, ouvrant la voie à de potentiels mécanismes de contrôle.

« Nous cherchons des moyens de modifier les populations de nématodes elles-mêmes », a déclaré M. Hudson. « Pour les moustiques vecteurs du paludisme, les scientifiques peuvent créer et libérer des moustiques mâles stériles qui réduisent la reproduction et la propagation de la maladie. Nous avons obtenu une subvention de l'Illinois Soybean Association dans le même esprit pour le nématode à kyste. »

Bien que le pangénome ne se traduise pas encore par des changements dans les exploitations agricoles, cette avancée est une bonne nouvelle pour les producteurs de soja.

« Le nématode à kyste du soja reste le ravageur le plus nuisible pour le soja aux États-Unis, coûtant chaque année plus d'un milliard de dollars aux agriculteurs. Ce nouveau pangénome donne enfin aux chercheurs et aux sélectionneurs une image complète de la diversité génétique et de l'adaptabilité du nématode à kyste, ce qui nous permet de mieux comprendre ce ravageur et de le devancer », a déclaré Mme Stephanie Porter, agronome chargée de la sensibilisation à l'Illinois Soybean Association. « Cette recherche renforce les bases nécessaires au développement d'une résistance plus durable et s'inscrit directement dans l'engagement de l'ISA à protéger les rendements du soja de l'Illinois. »

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* Source : Soybean Cyst Nematode Pangenome is Mapped to Fight $1.5B Pest