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De nouvelles recherches révèlent une étape essentielle dans la quête des scientifiques pour créer des fongicides ciblés, et plus respectueux de l’environnement qui protègent les cultures vivrières. Les scientifiques savent depuis des décennies que les cellules biologiques fabriquent de minuscules structures rondes appelées vésicules extracellulaires. Cependant, leur rôle essentiel dans la communication entre les micro-organismes envahisseurs et leurs hôtes n’a été reconnu que récemment.

Une autre étape pour concevoir des fongicides 

Hailing Jin, généticienne de l’Université de Californie Riverside, et son équipe ont découvert que les plantes utilisent ces vésicules pour lancer des molécules d’ARN sur les envahisseurs fongiques, supprimant les gènes qui rendent les champignons dangereux. « Ces vésicules transportent de petits ARN entre les cellules, comme de minuscules chevaux de Troie avec des armes cachées à l’intérieur », a déclaré M. Jin, professeur de génétique. « Ils peuvent faire taire l’expression de gènes fongiques pathogènes ».
L’utilisation de vésicules extracellulaires et de petits ARN présente plusieurs avantages par rapport aux fongicides classiques. Ils sont plus respectueux de l’environnement car ils sont similaires aux produits naturels. Ils finissent par se dégrader et ne laissent pas de résidus toxiques dans le sol. De plus, a expliqué M. Jin, cette méthode de lutte contre les champignons est moins susceptible de produire des agents pathogènes résistants aux médicaments.
Un point de friction pour les scientifiques dans la création de ces fongicides a été de trouver comment charger les petits ARN souhaités dans les vésicules. « Nous nous sommes demandé comment ces petits ARNs militarisés entrent dans les bulles », a déclaré M. Jin. « Maintenant, nous pensons avoir la réponse. » Son laboratoire a identifié plusieurs protéines qui servent d’agents de liaison, aidant à sélectionner et à charger les petits ARN dans les vésicules.

Des messages ARN de suppression 

Le laboratoire Jin travaille depuis plusieurs années sur le développement de fongicides à ARN à silençage génétique. Ces travaux ont abouti à la découverte historique de l’équipe en 2013, selon laquelle des messages ARN de suppression de gènes peuvent être envoyés par l’agent pathogène fongique à l’hôte de la plante pour supprimer l’immunité de l’hôte. Par la suite, l’équipe a appris que les petits ARN peuvent se déplacer dans les deux sens : des plantes vers les cellules pathogènes envahissantes également.
En 2018, l’équipe a découvert que les vésicules extracellulaires constituaient le principal système d’acheminement de ces petits ARN. Ils ont observé que les plantes Arabidopsis sécrètent des vésicules extracellulaires dans Botrytis cinerea, un champignon qui provoque la maladie de la moisissure grise et détruit des millions de récoltes chaque année.
« C’était le premier exemple d’un hôte utilisant ces vésicules pour délivrer de petits ARN à un autre organisme », a déclaré M. Jin. « Auparavant, nous voyions des mouvements d’ARN, mais nous ne savions pas comment les petits ARN étaient sélectionnés et transportés. »

Un fongicide potentiel

Maintenant, elle et ses collègues ont identifié plusieurs protéines de liaison à l’ARN chez Arabidopsis qui se lient à de petites molécules d’ARN spécifiques et les chargent dans des vésicules extracellulaires. Cela suggère que les protéines jouent un rôle important dans le chargement et la stabilisation des petits ARN dans les vésicules. Cette découverte peut contribuer à augmenter la charge utile des ARN de silençage des gènes qui se retrouvent dans les vésicules et à améliorer l’efficacité de la lutte contre la maladie, notamment contre les agents pathogènes qui attaquent les plantes.
Cette recherche a été publiée dans Nature Plants.
Source : University of California – Riverside
Crédit photo : Pixabay