Potentiality of native Bacillus thuringiensis isolates against the destructive pest, Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae)

Dans le monde de l'agriculture, peu de ravageurs sont aussi persistants ou aussi dommageables que la teigne du chou. Ce petit insecte, dont le stade larvaire se nourrit de légumes crucifères comme le chou, le chou-fleur et le brocoli, est devenu un casse-tête mondial pour les agriculteurs. La teigne est célèbre pour sa capacité à survivre à presque tous les sprays chimiques qu'on lui lance. Au fil de décennies d'utilisation intensive d'insecticides, la teigne a développé une armure génétique, rendant de nombreux poisons les plus courants au monde inutiles. Lorsque les produits chimiques échouent, les agriculteurs se tournent souvent vers des alternatives biologiques, spécifiquement une bactérie vivant dans le sol appelée Bacillus thuringiensis. Cette bactérie est un prédateur naturel de nombreuses larves d'insectes. Elle fonctionne en produisant de minuscules protéines cristallines qui agissent comme des clés biologiques. Lorsqu'une chenille affamée mange les bactéries, ces cristaux se dissolvent dans son intestin, libérant des toxines qui percent la paroi digestive de l'insecte, ce qui l'empêche de s'alimenter et finit par le faire mourir. Pendant des années, les agriculteurs se sont appuyés sur des souches spécifiques de cette bactérie, mais la teigne commence à s'adapter. Tout comme elle a appris à résister aux sprays chimiques, les populations de la teigne du chou commencent également à résister aux toxines bactériennes standards, créant un besoin urgent de nouvelles armes biologiques plus diversifiées.

Des chercheurs de l'Université Agricole du Tamil Nadu, en Inde, ont entrepris de trouver ces nouvelles armes en regardant de plus près chez eux. Au lieu de compter sur les quelques souches bactériennes bien connues utilisées dans les produits commerciaux, ils ont porté leur attention sur le sol lui-même. Ils ont collecté cinquante-huit souches indigènes différentes de Bacillus thuringiensis provenant d'environnements locaux, espérant que ces microbes indigènes pourraient détenir des secrets que les souches de laboratoire standards avaient perdus. L'équipe a traité ces cinquante-huit échantillons comme une vaste bibliothèque de solutions potentielles, les examinant pour voir lesquels portaient les empreintes génétiques des protéines les plus efficaces pour tuer les insectes. Ils cherchaient une combinaison spécifique de gènes produisant différents types de toxines, croyant qu'un mélange de différentes stratégies d'attaque serait plus difficile à contrer pour la teigne qu'un type unique.

L'investigation a commencé par une inspection visuelle des bactéries cultivées en laboratoire. Les chercheurs ont observé que les souches indigènes n'étaient pas toutes identiques ; elles formaient des colonies avec des formes et des textures différentes, suggérant de profondes différences génétiques sous la surface. Pour voir les véritables armes que ces bactéries transportaient, l'équipe a utilisé de puissants microscopes pour examiner les cristaux produits par les candidats les plus prometteurs. Ils ont découvert une variété fascinante de formes. Certaines bactéries produisaient des cristaux qui ressemblaient à deux pyramides jointes par leur base, tandis que d'autres fabriquaient des structures cubiques ou des sphères rondes. Dans le monde de ces bactéries, la forme est un indice direct de la fonction. Les cristaux en forme de pyramide transportent généralement un type de toxine, tandis que les formes cubiques en transportent un autre. Les chercheurs ont découvert que beaucoup de leurs souches indigènes n'étaient pas limitées à une seule forme ; elles produisaient un mélange, suggérant qu'elles pouvaient attaquer le ravageur de plusieurs manières simultanément.

Pour confirmer ce qu'ils voyaient au microscope, les scientifiques se sont tournés vers la biologie moléculaire. Ils ont extrait l'ADN des bactéries et ont utilisé une technique appelée réaction de polymérisation en chaîne pour rechercher des gènes spécifiques connus pour produire des toxines insecticides. Ils cherchaient des gènes codant pour trois principaux types de protéines : Cry1, Cry2 et Vip3A. Les résultats étaient frappants. Chacune des douze isolats les plus prometteurs portait le gène de Cry1, la toxine la plus commune. Cependant, la diversité allait bien plus loin. Plusieurs de ces souches indigènes portaient également le gène de Cry2, et un nombre encore plus grand portait le gène de Vip3A. Ce dernier gène est particulièrement important car il produit une toxine qui fonctionne différemment des autres, ciblant l'insecte d'une manière que les toxines standards ne font pas. Crucialement, les chercheurs ont découvert que certaines de ces souches indigènes possédaient les trois types de gènes à la fois. Cette diversité génétique offrait un contraste saisissant avec la variété limitée trouvée dans les souches commerciales standards utilisées par les agriculteurs aujourd'hui.

L'équipe est ensuite passée de la paillasse de laboratoire à l'insecte vivant pour tester si ces avantages génétiques se traduisaient par une puissance réelle. Ils ont pris les douze souches bactériennes les plus prometteuses et les ont nourries à des larves de teigne du chou dans un environnement contrôlé. Ils ont mesuré la quantité de protéine bactérienne nécessaire pour tuer la moitié des larves, une méthode standard pour évaluer la force d'un poison. Les résultats ont montré que plusieurs des souches indigènes étaient incroyablement puissantes. Trois souches spécifiques, identifiées par les codes RM12, T20B et T32, étaient tout aussi mortelles que la souche de référence étalon utilisée dans les produits commerciaux. En fait, la souche indigène la plus efficace ne nécessitait qu'une infime fraction d'un microgramme de protéine par millilitre d'eau pour obtenir le même résultat létal que les meilleures bactéries connues. Les autres souches indigènes étaient également efficaces, bien que légèrement moins puissantes, mais elles démontraient toutes une capacité claire à tuer le ravageur résistant.

L'étude conclut que le sol détient un vaste réservoir inexploité de diversité biologique qui pourrait être la clé pour sauver les cultures de crucifères. Les chercheurs ont découvert que ces bactéries indigènes ne sont pas seulement des copies de celles déjà sur le marché ; elles sont génétiquement uniques, portant un éventail plus large de gènes de toxines et produisant un mélange plus varié de formes de cristaux. Cette diversité est l'atout le plus précieux, car elle offre une attaque complexe qui rend beaucoup plus difficile l'évolution d'une résistance par la teigne du chou. Bien que l'étude ait été menée dans un cadre de laboratoire et de serre, les résultats suggèrent que ces souches indigènes pourraient être développées en nouveaux biopesticides. En utilisant un mélange de différentes toxines issues de ces bactéries indigènes, les agriculteurs pourraient être en mesure de déjouer la résistance de la teigne, offrant une voie durable pour la culture des légumes dans un monde où les options chimiques échouent de plus en plus. Ce travail souligne que la solution à une crise agricole moderne peut ne pas résider dans l'invention de quelque chose de entièrement nouveau, mais dans la redécouverte de la variété naturelle complexe qui existe déjà dans le sol sous nos pieds.