La photo montre, à gauche, une plante infectée par le géminivirus à ADN, responsable de la mosaïque du manioc, alors que la plante de droite est saine.
Photo: © Wilhelm Gruissem / ETH Zurich

Explication de la résistance à la mosaïque du manioc

Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH)/Suisse, des États-Unis et de l’Ouganda ont identifié le gène responsable de la résistance de certains cultivars du manioc à une maladie dévastatrice, la mosaïque du manioc. Cette découverte constitue une étape importante pour la sélection de variétés de manioc résistantes au virus.

Le manioc est une denrée alimentaire de base pour près d’un milliard de personnes et c’est une importante source de matières premières. C’est également une source de revenus pour les petits agriculteurs, notamment en Afrique. Le manioc est une plante peu exigeante ; sa culture ne nécessite pas d’engrais et il pousse même dans les régions arides.

Toutefois, de nombreux organismes nuisibles et de nombreuses maladies posent des problèmes à la culture du manioc. C’est le cas de la mosaïque du manioc, qui est causée par des géminivirus à ADN qui sont transmis aux plantes par des aleurodes suceurs de sève (Bemisiatabaci) qui peuvent détruire des champs entiers et avoir des effets désastreux sur les rendements.

La mosaïque du manioc est une maladie particulièrement grave en Afrique et en Inde, mais le virus se répand maintenant dans les champs de manioc de l’Asie du Sud-Est. Les cultivateurs ont donc un besoin urgent de cultivars du manioc résistants à la maladie.

Un groupe de chercheurs sur la piste d’un gène de résistance
 

Mais tout n’est pas perdu grâce à une découverte faite par une équipe internationale de chercheurs dirigée par Wilhelm Gruissem, professeur de biotechnologie végétale à l’École polytechnique fédérale de Zurich. À partir de plusieurs cultivars du manioc ouest-africains résistants et susceptibles, l’équipe a effectué de longues analyses génomiques pour identifier le gène offrant une résistance spécifique au virus de la mosaïque du manioc.

Cette résistance a été initialement constatée par des agriculteurs ouest-africains qui ont observé que, alors que l’infection virale avait détruit la majorité de leurs pieds de manioc, certains pieds avaient survécu. Ce constat a attiré l’attention de chercheurs qui ont ensuite essayé d’identifier la cause de cette résistance.

Dans son étude, publiée en juillet dans Nature Communications, l’équipe dirigée par Wilhelm Gruissem a montré que la résistance est due à un seul gène à l’origine de l’ADN polymérase – une enzyme responsable de la réplication de l’ADN dans une cellule. Toutefois, l’ADN polymérase ne se contente pas de répliquer l’ADN, elle effectue également une « relecture » pour corriger, dans la séquence des éléments constitutifs de l’ADN, les erreurs qui peuvent se produire lors de la réplication. Or, les géminivirus ont précisément besoin de cette enzyme pour répliquer leur propre ADN et, par conséquent, se reproduire.

L’ADN polymérase ne fonctionnerait-elle pas bien ?
 

Comme le manioc possède un double ensemble de chromosomes, il a deux exemplaires de chaque gène. Si un exemplaire de l’ADN polymérase est muté, les virus ne peuvent pas se multiplier et l’infection cesse. Toutefois, dans les plantes susceptibles à la maladie, les deux exemplaires du gène de l’ADN polymérase ne subissent pas la mutation à l’origine de la résistance à la mosaïque du manioc.

« Nous ne savons pas encore comment fonctionne exactement le mécanisme de résistance, » déclare Wilhelm Gruissem. « C’est un sujet auquel il faudra consacrer d’autres études. » Mais il pense que les mutations affectent une partie de l’enzyme chargée de corriger les erreurs lors de la réplication de l’ADN. Ces changements pourraient avoir une incidence sur la façon de fonctionner de l’ADN polymérase et pourraient l’empêcher de corriger les erreurs de réplication de l’ADN viral, erreurs qui finissent par empêcher le virus de se répliquer et de se répandre dans la plante.

En localisant le gène responsable de ce qu’on appelle la résistance CMD2, les chercheurs jouent un rôle important dans l’amélioration de la sécurité alimentaire dans les régions tropicales et subtropicales. Le gène qu’ils ont identifié sert actuellement de marqueur génétique pour les sélectionneurs auxquels il indique si la résistance est présente ou non dans leurs plantes.  

(ETH/wi)

Référence

Lim Y.-W., Mansfeld B. N., Schläpfer P. et al.: Mutations in DNA polymerase δ subunit 1 co-segregate with CMD2-type resistance to Cassava Mosaic Geminiviruses. Nature Communiations 13, 3933 (2022).Doi: 10.1038/s41467-​022-31414-0call_made

 

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