Fusarium xylarioides, un champignon transmis par le sol, est à l'origine de la « maladie du flétrissement du caféier », qui a déjà causé des dommages importants aux cultures de café. Des épidémies de la maladie ont eu lieu dans les années 1920, qui ont été gérées de manière appropriée. Cependant, la maladie a réapparu en temps voulu, entraînant des épidémies qui ont causé de graves dommages aux cultures. Des études antérieures avaient indiqué que l'espèce fongique responsable pouvait avoir évolué en acquérant des gènes d'espèces apparentées. Une étude publiée le 5 décembre 2024 a confirmé que la réémergence des épidémies de flétrissement du caféier était due à des transferts horizontaux de gènes de l'espèce fongique apparentée Fusarium oxysporum à l'espèce responsable Fusarium xylarioides, ce qui a permis à l'espèce fongique responsable d'évoluer et d'acquérir des caractéristiques appropriées pour infecter les cultures, entraînant une réémergence des épidémies et des dommages aux plants de café.
En génie génétique, un nouveau gène ou ADN est transféré artificiellement dans la cellule d'un organisme à l'aide de vecteurs tels que des plasmides ou des virus modifiés pour introduire une nouvelle capacité dans un organisme.
Dans la nature, le transfert de gènes ou la transmission d'informations génétiques se produit lors de la reproduction verticale des parents à la progéniture au fil des générations. Il s'agit d'une caractéristique commune aux eucaryotes qui leur permet d'acquérir des variations pour l'adaptation et l'évolution. Chez les procaryotes comme les bactéries, cependant, le matériel génétique est transféré horizontalement (ou latéralement) entre les organismes de la même génération sans impliquer la reproduction. C'est ce qu'on appelle le transfert horizontal de gènes (HGT) et c'est la seule façon pour les bactéries d'acquérir de nouveaux gènes pour s'adapter aux pressions de sélection négatives et évoluer pour survivre. Cela peut se produire par transfert d'ADN de l'environnement et son intégration dans un chromosome bactérien ou un plasmide (transformation). Les gènes peuvent également être transférés horizontalement d'une bactérie à une autre par un virus infectant les bactéries ou des bactériophages (transduction), ou par transfert horizontal direct de gènes d'une cellule bactérienne donneuse à une cellule réceptrice via le pilus sexuel (conjugaison).
Bien qu'il soit principalement observé chez les procaryotes, le transfert horizontal de gènes est également associé aux eucaryotes. On sait que l'endosymbiose a joué un rôle dans l'évolution des eucaryotes par le biais du transfert de gènes entre bactéries et eucaryotes. Plusieurs cas de transfert de gènes entre eucaryotes ont été documentés.
Le phénomène de transfert horizontal de gènes est important car il contribue à l'évolution. Il est par exemple responsable du développement de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques ou multirésistantes, ce qui constitue un problème majeur de santé publique. En agriculture, le rôle du transfert horizontal de gènes entre espèces fongiques apparentées est depuis longtemps suspecté dans la réapparition des épidémies de flétrissement du café.
Maladie du flétrissement du café
Le café est une culture commerciale importante. La taille de son marché mondial est estimée à environ 223 milliards de dollars. Le caféier appartient au genre Coffea. Il existe de nombreuses espèces, mais les espèces Arabica et Robusta sont les plus populaires, représentant la majeure partie de la production mondiale. Coffea arabica représente 60 à 80 % de la production mondiale de café, tandis que Coffea canephora (communément appelé Coffea robusta) représente environ 20 à 40 %.
La maladie du flétrissement du café est causée par un champignon transmis par le sol Fusarium xylarioides qui pénètre par les racines de la plante pour coloniser le xylème et dégrader les parois cellulaires pour les nutriments. Il bloque l'absorption d'eau, ce qui entraîne le flétrissement des plantes. Le champignon apparenté Fusarium oxysporum C'est également un agent pathogène transmis par le sol qui se propage dans les sols infestés et est responsable du flétrissement de nombreuses cultures telles que la maladie de Panama chez les bananes, le flétrissement vasculaire de la tomate, etc. F. oxysporum vit sur d'autres plantes (comme la banane) intercalées avec le café pour l'ombre, mais partage le café comme hôte avec F. xylarioides.
Depuis les années 1920, les cultures de café en Afrique ont subi des épidémies périodiques de flétrissement des cultures, avec des effets néfastes sur le café. production et les moyens de subsistance des agriculteurs, notamment en Éthiopie et en Afrique centrale. Les premières épidémies dans les années 1920 ont été gérées avec succès à l'aide de moyens appropriés, mais la maladie est réapparue dans les années 2000. Le champignon responsable Fusarium xylarioides subir une évolution après les premières épidémies des années 1920 afin d'accroître sa capacité à infecter les plants de café, conduisant à une réémergence d'épidémies ? Des études ont montré que F. xylarioides gènes acquis pour améliorer la capacité d’infecter.
Une étude de génomique historique publiée en 2021 a soutenu l'idée que les plants de café arabica et robusta ont acquis en partie des gènes effecteurs distincts via un transfert horizontal de F. oxysporum. Les gènes effecteurs codent des molécules impliquées dans l'apparition de maladies. Ces gènes sont exprimés tout au long du cycle de vie des champignons pour soutenir le processus de la maladie.
Dans l'étude récente publiée le 5 décembre 2024, les chercheurs ont mené une analyse génomique comparative de 13 souches historiques de F. oxysporum pour comprendre comment le champignon responsable de la maladie du flétrissement a évolué et s'est adapté à ses plants de café hôtes. Il a été découvert que F. Xylarioides possède quatre lignées distinctes : une adaptée aux plants de café arabica, une adaptée aux plants de café robusta et deux lignées historiques qui vivaient sur des espèces de café apparentées. De plus, ces souches avaient acquis des gènes essentiels des espèces apparentées F. oxysporum, qui a permis à la maladie de se développer F. xylarioides pour briser les parois cellulaires des plants de café et provoquer la maladie du flétrissement. Le transfert horizontal de gènes eucaryotes-eucaryotes F. oxysporum à F. xylarioides a permis au premier d'infecter efficacement les plants de café rendant possible la réémergence de la maladie du flétrissement du café.
Cette compréhension de la manière dont la maladie est provoquée peut être utile pour affiner les pratiques agricoles et gérer plus efficacement les maladies des plantes.
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Références:
- Université du Colorado à Denver. Transfert horizontal de gènes – guide d'activités. Disponible à l'adresse https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Keeling, P., Palmer, J. Transfert horizontal de gènes dans l'évolution des eucaryotes. Nat Rev Genet 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Peck, LD, et al. La génomique historique révèle les mécanismes évolutifs à l'origine de multiples épidémies du pathogène du flétrissement du caféier Fusarium xylarioides, spécifique à l'hôte. BMC Genomics 22, 404 (2021). Publié le 04 juin 2021. DOI : https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Peck LD, et al. Les transferts horizontaux entre les espèces fongiques de Fusarium ont contribué aux épidémies successives de flétrissement du café. PLoS Biology. Publié le 5 décembre 2024. DOI : https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
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