A Rapid and Cost-Effective Flow Cytometry Method for Detecting Air Inoculum of Botrytis cinerea and Aspergillus carbonarius in Vineyards
Cette étude présente une méthode de cytométrie en flux rapide, rentable et respectueuse de l'environnement qui discrimine avec succès les conidies aériennes de *Botrytis cinerea* et d'*Aspergillus carbonarius* d'autres espèces fongiques dans les échantillons d'air de vignobles, offrant ainsi un outil prometteur pour la détection précoce et l'intervention opportune afin d'atténuer les risques de pourriture des grappes et de mycotoxines.
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Dans les rangées silencieuses d'un vignoble, invisibles à l'œil nu, une bataille constante pour l'avenir de la récolte est déjà engagée. L'air est rempli de spores microscopiques, les unités reproductives de champignons qui peuvent transformer une grappe de raisins saine en une masse de pourriture en quelques jours. Deux des envahisseurs les plus dangereux sont Botrytis cinerea, qui cause la moisissure grise ruinant les raisins de table, et Aspergillus carbonarius, un champignon qui non seulement fait pourrir le fruit mais produit également une substance toxique appelée ochratoxine A, un contaminant qui pose de graves risques pour la santé humaine. Pour les agriculteurs et les scientifiques, savoir quand ces spores sont présentes dans l'air est crucial. Cela leur permet de prédire une épidémie et de traiter les vignes avant que les dommages ne soient causés. Traditionnellement, l'identification de ces voyageurs invisibles était un processus lent et exigeant en main-d'œuvre. Les scientifiques capturaient les spores sur du ruban adhésif ou des filtres, puis passaient des heures à scruter un microscope, tentant de distinguer une forme minuscule et souvent translucide d'une autre. Cette méthode dépend fortement de la compétence de l'observateur et peut prendre des jours pour donner des résultats, manquant souvent la fenêtre critique pour une intervention précoce.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Bari Aldo Moro en Italie a développé une nouvelle façon de voir ces spores, plus rapide, moins coûteuse et moins dépendante de l'œil humain. Ils se sont tournés vers une technologie appelée cytométrie en flux, une méthode habituellement utilisée dans les laboratoires médicaux pour compter les cellules sanguines ou trier différents types de cellules. Dans cette étude, les chercheurs ont adapté la machine pour analyser des échantillons d'air provenant de vignobles. Au lieu de regarder les spores une par une sous une lentille, la machine suspend l'échantillon d'air dans un flux d'eau et le projette devant un laser. À mesure que chaque spore passe à travers le faisceau, elle diffuse la lumière selon un motif unique basé sur sa taille et sa complexité interne. La machine utilise également un colorant fluorescent inoffensif qui se fixe à la chitine des parois cellulaires fongiques, faisant ainsi briller les spores. En mesurant la façon dont la lumière est diffusée et la luminosité des spores, la machine crée une empreinte numérique pour chaque type de champignon.
Les chercheurs ont testé cette approche avec des cultures pures des champignons ciblés, ainsi qu'avec d'autres champignons communs trouvés dans les vignobles, tels que Penicillium et Cladosporium. Ils ont découvert que la machine pouvait clairement séparer les spores de Botrytis cinerea et d'Aspergillus carbonarius du reste de la foule. Les deux espèces dangereuses possédaient des signatures distinctes qui ne se chevauchaient pas avec le bruit de fond inoffensif ou les autres champignons communs. Le système était si précis que lorsque les chercheurs mélangeaient toutes les différentes spores dans un seul échantillon, la machine pouvait encore identifier les cibles spécifiques avec très peu d'erreurs. Pour Botrytis cinerea, la probabilité que la machine confonde une autre spore avec ce champignon était inférieure à deux pour cent. Pour Aspergillus carbonarius, le taux d'erreur restait bas, généralement inférieur à cinq pour cent. Ce niveau de précision restait vrai même lorsque les chercheurs testaient des échantillons d'air collectés dans de vrais vignobles, où les spores étaient mélangées à de la poussière et d'autres débris environnementaux.
Cependant, la méthode n'est pas un remède miracle pour chaque champignon. Les chercheurs ont découvert que certaines espèces, comme Cladosporium et Penicillium, se ressemblent trop pour être distinguées de manière fiable par la machine. Dans ces cas, les spores se chevauchaient tellement dans les données que la machine ne pouvait pas les différencier. De même, les spores d'Alternaria alternata étaient trop variables dans leur apparence pour être identifiées avec certitude, car elles se confondaient avec des particules non vivantes dans l'air. Malgré ces limites, l'étude a prouvé que la technique fonctionne exceptionnellement bien pour les deux pathogènes les plus économiquement dommageables. Lorsque les chercheurs ont comparé les comptages de la machine aux méthodes traditionnelles, les résultats concordaient étroitement. Les comptages par cytométrie en flux corrélaient fortement avec le nombre de colonies fongiques qui poussaient sur des boîtes de Petri en laboratoire, et s'alignaient également bien avec les tests génétiques qui comptent l'ADN des champignons.
Les implications de ce travail sont significatives pour l'avenir de la gestion des vignobles. La nouvelle méthode peut traiter jusqu'à soixante échantillons en une seule heure, une vitesse impossible avec la microscopie manuelle. Elle ne nécessite aucun produit chimique toxique ni extraction complexe d'ADN, ce qui en fait un outil pratique pour une surveillance fréquente. En fournissant un comptage rapide et fiable des spores dangereuses dans l'air, cette technologie pourrait permettre aux agriculteurs d'agir immédiatement lorsqu'un risque est détecté, plutôt que d'attendre des jours pour un rapport de laboratoire. Ce passage vers des données en temps réel pourrait aider à réduire l'utilisation de fongicides en ciblant les traitements uniquement lorsqu'ils sont nécessaires et pourrait jouer un rôle vital dans la prévention de l'accumulation de toxines dans les raisins et le vin. L'étude suggère que, bien que la cytométrie en flux puisse ne pas remplacer toutes les méthodes existantes, elle offre un pont puissant et efficace entre l'analyse de haute technologie et les besoins quotidiens de protection des récoltes.
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