Des scientifiques découvrent comment empêcher les plantes de transmettre des virus à leur progéniture
Des scientifiques ont découvert comment les plantes empêchent la transmission des virus à leur progéniture, une découverte qui pourrait garantir des récoltes plus saines. Cette découverte pourrait également contribuer à réduire la transmission de maladies de la mère à l’enfant.
Les virus des plantes se propagent souvent d’un pays à l’autre par le biais du commerce des semences. La transmission de maladies de la progéniture à la descendance est donc une préoccupation mondiale.
« Les virus peuvent se cacher dans les semences pendant des années, ce qui en fait l’un des problèmes les plus importants en agriculture », a déclaré Shou-Wei Ding, professeur émérite du département de microbiologie et de phytopathologie de l’Université de Californie à Riverside. Ding est l’auteur correspondant d’un nouvel article sur la découverte dans la revue Cell Host & Microbe.
Lorsqu’une plante mère porteuse d’un virus produit par exemple 100 graines, seules 0 à 5 % des jeunes plants sont susceptibles d’être infectés. Depuis un siècle, les scientifiques se demandent comment les plantes mères parviennent à empêcher le virus de se propager à la totalité ou à la plupart des jeunes plantes.
L’équipe dirigée par l’UCR a voulu résoudre ce mystère en identifiant la voie immunitaire qui empêche la transmission du virus du parent à la progéniture, également appelée transmission verticale. L’équipe a réussi. La stratégie utilisée et la voie qu’elle a identifiée sont détaillées dans le nouvel article.
Des centaines de variétés d’Arabidopsis, une petite plante de la famille des moutardes, ont été inoculées avec le virus de la mosaïque du concombre. Malgré son nom, le virus peut infecter plus de 1 000 espèces de plantes et provoquer un jaunissement, des taches en forme d’anneaux et l’apparition de motifs sur la surface des feuilles et des fruits. Les chercheurs ont ensuite analysé les plantes pour déterminer quels gènes les rendent, ainsi que leur progéniture, plus résistantes au virus.
Deux gènes, dont on sait qu’ils ne sont fonctionnels qu’au cours des premiers stades du développement de la graine, semblent jouer un rôle essentiel à cet égard. Ces gènes opèrent dans ce que l’on appelle la voie d’interférence ARN.
L’information génétique des cellules est convertie de l’ADN en ARN, puis en protéines. Parfois, l’ARN double brin est découpé en fragments plus petits appelés petits ARN interférents, ou siRNA. Ces fragments sont utilisés pour bloquer la production de protéines, dont certaines peuvent provenir d’un virus envahissant.
« De nombreux organismes produisent des siRNA pour contrôler et inhiber les infections virales », explique Ding. « Nous pensons que si ces plantes peuvent empêcher les infections des graines, c’est parce que la voie d’interférence antivirale de l’ARN est active lorsque les graines se développent dans les plantes mères. »
Pour vérifier leur hypothèse, les chercheurs ont créé des plantes mutantes dans lesquelles deux gènes clés de la voie d’interférence de l’ARN ont été supprimés. Ces gènes créent des enzymes appelées dicer-like 2 et dicer-like 4.
« Sans ces deux enzymes, la plante ne peut pas produire d’ARNsi pour inhiber les infections virales. Et sans les ARNsi, les voies immunitaires antivirales ne sont pas fonctionnelles », a déclaré Ding.
Les plantes mutantes poussaient et produisaient des graines normalement. Cependant, lorsque les plantes dépourvues de ces deux enzymes étaient infectées par le virus de la mosaïque du concombre, elles développaient des symptômes très graves. Elles produisaient moins de graines et, plus important encore, le taux de transmission aux graines était multiplié par dix. Jusqu’à 40 % des nouveaux semis étaient infectés.
« Nous avons été très enthousiasmés par ce résultat », a déclaré Ding. « C’est la première fois que l’on observe un changement aussi important dans la transmission des semences après l’élimination d’une voie immunitaire. »
La question suivante à laquelle les chercheurs se sont demandés était de savoir comment, malgré la forte suppression immunitaire des plantes non mutantes, les virus peuvent encore infecter un faible pourcentage de graines. Ils ont découvert que c’est parce que le virus exprime une protéine qui bloque la voie d’interférence de l’ARN dans les plantes mères.
À l’avenir, l’équipe de recherche testera si elle peut réduire davantage les taux de transmission du virus en renforçant la voie immunitaire identifiée dans les graines.
Étant donné que cette voie est largement conservée dans une variété d’organismes, y compris les invertébrés, les champignons et les mammifères, cette découverte pourrait avoir de vastes implications pour la prévention des maladies animales et humaines.
Les chercheurs ont en tête certains virus humains, comme le Zika, pour poursuivre leurs travaux. L’infection au Zika pendant la grossesse peut provoquer de graves malformations congénitales, notamment une microcéphalie et d’autres anomalies cérébrales. Les chercheurs espèrent utiliser ce qu’ils ont appris pour réduire le taux de transmission verticale du Zika.
« Nous savons que le virus Zika exprime plusieurs protéines qui bloquent la voie d’interférence de l’ARN. Il pourrait donc être possible de prévenir la transmission verticale en inhibant la fonction de ces protéines avec de nouveaux médicaments. »
