Nouvelle technologie pour détecter et déterminer les maladies des plantes

Janvier 2023 | Agence canadienne d'inspection des aliments | par Dr Sean Li, Khanh Duong et Nathan Buchanan

Avec l’augmentation du commerce international, un nombre croissant de maladies des plantes menacent l’agriculture et la sécurité alimentaire mondiales. L’Agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA) cherche constamment des moyens d’améliorer la santé des végétaux tout en soutenant l’économie canadienne.

La détection et la détermination précoces de ces maladies aident l’ACIA à protéger les cultures et l’environnement du Canada tout en appuyant le commerce. Au laboratoire de Charlottetown de l’ACIA, un nouvel outil en ligne, appelé Clasnip, combine les données génétiques et l’informatique pour déterminer rapidement et précisément les maladies.

Nouveaux outils nécessaires pour déterminer les maladies de la pomme de terre

La pomme de terre peut être exposée à plusieurs maladies, qui entraînent de graves dommages économiques aux agriculteurs en réduisant le rendement. Certaines de ces maladies peuvent être difficiles à analyser. À titre d’exemple :

Le flétrissement bactérien (FB) menace l’industrie de la pomme de terre à travers le monde, en particulier la production de pommes de terre de semence. Le Canada, les États-Unis et de nombreux pays européens n’ont aucune tolérance pour cette maladie.
La jambe noire et la pourriture molle sont d’autres maladies bactériennes courantes, qui entraînent de lourdes pertes pour l’industrie de la pomme de terre.
De même, la maladie de la chip zébrée, causée par la bactérie Candidatus Liberibacter solanacearum (CLso), a entraîné des pertes majeures aux États-Unis, au Mexique, en Amérique centrale et en Nouvelle-Zélande.
Le virus Y de la pomme de terre (PVY) est une autre maladie qui préoccupe les producteurs de pommes de terre dans le monde entier et qui peut réduire considérablement les rendements de la pomme de terre. Même une faible incidence de PVY peut signifier que les lots de semences ne peuvent pas être certifiés.

L’étude des profils génétiques dans l’ADN de ces agents pathogènes végétaux peut aider les scientifiques à mieux comprendre comment les maladies peuvent affecter certains végétaux hôtes, mais pas d’autres. Le séquençage de prochaine génération (SPG) – ou séquençage à haut débit – est devenu une technique rapide et rentable pour décoder et analyser un grand nombre de séquences d’ADN. Les méthodes servant à déterminer les micro-organismes ont évolué rapidement, mais de nombreuses méthodes sont fastidieuses, compliquées et coûteuses. Cela est particulièrement vrai pour les bactéries qui poussent très lentement ou qui ne peuvent pas être cultivées en laboratoire.

Clasnip (www.clasnip.com)

Pour aider à résoudre ces problèmes, les scientifiques du laboratoire de Charlottetown de l’ACIA ont mis au point Clasnip, une plate-forme Web gratuite et facile à utiliser pour la classification et la détermination des micro-organismes étroitement liés.

Clasnip (ou « classification axée sur les snips ») examine de minuscules variations du code génétique appelé polymorphismes mononucléotidiques (SNP), également appelés « snips ». Il existe deux modules principaux :

nouvelle classification d’échantillon d’une séquence par référence à une base de données existante;
création d’une base de données.

Pour les nouvelles classifications d’échantillons, les utilisateurs peuvent comparer des « snips » (petits bouts) avec des bases de données de référence de haute qualité et organisées. Cela aide les scientifiques à déterminer avec précision les agents pathogènes beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles — souvent en quelques secondes! L’outil a été utilisé pour déterminer rapidement des signatures génétiques spécifiques et pour différencier les espèces des espèces apparentées d’agents pathogènes préoccupants, notamment CLso, Brr, jambe noire de la pomme de terre, pourriture molle et PVY.

Les utilisateurs peuvent également créer des bases de données personnalisées et évaluer l’exactitude de la classification au moyen de « snips », de fragments ou de séquences de génome entier. Pour créer une base de données, les utilisateurs fournissent des dossiers et des sous-dossiers organisés par groupes de classification. Chaque échantillon de référence est fourni en format FASTA, soit une représentation textuelle des séquences de nucléotides, et ajouté au sous-dossier approprié. Les séquences d’un gène, de plusieurs gènes, voire de génomes entiers, peuvent être ajoutées à une base de données et indexées. Les utilisateurs peuvent alors parcourir les détails de la base de données et les statistiques sur les performances de classification, y compris la similitude des « snips » entre les groupes, les probabilités, l’exactitude de la classification et les rapports sur les échantillons mal classés.

L’importance de Clasnip

Les maladies des plantes émergentes et réapparaissantes constituent une préoccupation importante pour l’agriculture et la sécurité alimentaire mondiales. L’utilisation de la technologie de séquençage de la prochaine génération et d’outils bioinformatiques pour détecter et déterminer les maladies des plantes est un élément important de la stratégie de coopération de l’ACIA visant à protéger la santé des végétaux et à soutenir le commerce mondial croissant. Les scientifiques de l’ACIA ont besoin d’outils pour dépister rapidement et à moindre coût des échantillons d’agents pathogènes à risque élevé et de micro-organismes étroitement apparentés au niveau de l'espèce et de la sous-espèce.

Grâce aux innovateurs du laboratoire de Charlottetown de l’ACIA, Clasnip aide les scientifiques à détecter et à déterminer rapidement les maladies des plantes réglementées et autres agents pathogènes préoccupants. Cela aide l’ACIA à protéger les ressources végétales et l’environnement du Canada, tout en appuyant la croissance économique.

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