Contrôler la résistance des mauvaises herbes, un gène à la fois

Une vergerette du Canada  résistante après application de glyphosate.

La génomique des mauvaises herbes a du retard par rapport à d’autres secteurs, tels que les cultures, les insectes nuisibles et pathogènes des cultures. Les travaux dans ce domaine tentent toutefois à s'accélérer grâce entre autres aux avancées d'un groupe de spécialistes des mauvaises herbes d'Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC).

Ces chercheurs ont récemment produit une carte complète du génome de la vergerette du Canada qui s’avère un outil précieux pour comprendre les différents mécanismes de résistance de la vergerette au glyphosate. Il s’agit également d’une possible première étape dans le développement de nouvelles façons de contrôler cette mauvaise herbe coriace.

Jusqu'à présent, des génomes complets, appelés génomes de référence, ont été publiés pour un nombre limité d'espèces de mauvaises herbes. De nombreuses autres espèces de mauvaises herbes ont des ébauches de génomes où les chercheurs ont séquencé des morceaux de ce dernier, mais plus de travail est nécessaire pour terminer la cartographie et assembler les morceaux dans le bon ordre.

Une partie séquencée d'un génome ou d'un projet de génome est suffisante pour certaines recherches. Cependant, pour des analyses plus complètes et détaillées, un génome complet est nécessaire.

En plus de la vergerette du Canada (Conyza canadensis), d’autres mauvaises herbes résistantes aux herbicides, se trouvant au Canada et causant de l’inquiétude, ont des génomes complets ou de très bonnes sections décodées. Les exemples incluent l’amarante tuberculée (Amaranthus tuberculatus), le kochia (Kochia scoparia), la sétaire verte (Setaria viridis) et la moutarde des oiseaux (Brassica rapa sauvage), la même espèce que le canola polonais et divers légumes crucifères.

« Souvent, là où le génome d'une mauvaise herbe a été séquencé, c'est là où la mauvaise herbe a un parent de culture avec un génome séquencé », note Eric Page, écologiste des mauvaises herbes et physiologiste des cultures à AAC à Harrow, en Ontario, et membre du groupe de la génomique des mauvaises herbes d'AAC. « Par exemple, les génomes de certaines amarantes, comme l’amarante tuberculée, ont été assemblés contre le génome de l'amarante à grains ».

Martin Laforest, chercheur principal dans le groupe sur la génomique, note qu'une des principales raisons du retard dans la génomique des mauvaises herbes est que dans le passé, il y avait peu d'incitations pratiques à séquencer les génomes des mauvaises herbes.

« Tant que vous êtes capable de contrôler les mauvaises herbes, pourquoi investir dans des recherches génomiques sur elles ? C'est important de connaître le génome d'une culture pour pouvoir améliorer son rendement, sa tolérance aux ravageurs, etc., mais pour une mauvaise herbe ? dit le spécialiste des mauvaises herbes moléculaires à AAC à Saint-Jean-sur-Richelieu, au Québec.

M. Page souligne que d'autres disciplines de lutte contre les ravageurs des cultures, comme la pathologie et l'entomologie, ont plus facilement adopté la génomique parce que le séquençage du génome est utile pour identifier et caractériser les organismes qui les intéressent.

Cependant, de nos jours, il existe une forte incitation pour la génomique des mauvaises herbes, explique M. Laforest, en raison du « problème de plus en plus sérieux des mauvaises herbes résistantes aux herbicides et de la nécessité de trouver de nouvelles façons de contrôler ces mauvaises herbes ».

La génomique pourrait s'avérer utile pour améliorer la gestion des mauvaises herbes par d'autres moyens que ceux actuellement utilisés. Par exemple, certains chercheurs utilisent des approches génomiques pour comprendre les changements dans les populations de mauvaises herbes. De telles études pourraient fournir des indications sur de meilleures pratiques dans la gestion des cultures afin d’éviter des problèmes reliés aux mauvaises herbes. M. Laforest souligne une autre possibilité : « C'est un objectif à très long terme, mais si nous pouvons en apprendre davantage sur ce qui explique pourquoi les mauvaises herbes sont si compétitives, elles sont en effet difficiles à éliminer et à contrôler, nous pourrions peut-être appliquer ces connaissances pour améliorer la compétitivité de nos cultures. Cela pourrait signifier que nous utiliserions moins de pesticides à l'avenir. » 

Un autre catalyseur clé pour l'essor de la génomique des mauvaises herbes est l'augmentation rapide de l'accessibilité des technologies génomiques.

« Au cours des 30 années qui se sont écoulées depuis le lancement du projet du génome humain, il y a eu une révolution dans les technologies de séquençage. Une nouvelle plate-forme de séquençage capable de fournir des lectures de plus en plus longues [de parties adjacentes d'un génome] à des prix de moins en moins chers semble apparaitre à tous les deux ans. Dans certains cas, le coût du séquençage a finalement atteint le point où il correspond à nos budgets en tant que malherbologistes », explique M. Page. De plusieurs milliards dans les années 1990, le même type de recherche coûte maintenant quelques dizaines de millier de dollars.

« Le travail de génomique que nous avons réalisé est un continuum, dit M. Laforest. « Premièrement, nous devons comprendre ce qui se passe dans la plante lorsque vous appliquez un herbicide et que la plante ne meurt pas. Ensuite, nous pouvons dire : « OK, c'est ce gène qui provoque la résistance. » Ensuite, nous pouvons développer un test pour le gène et informer les producteurs si cette résistance est présente dans leur champ. Ensuite, ils peuvent agir sur cette information. »

M. Page donne un autre exemple : « Certains mécanismes non ciblés, comme quelque chose qui métabolise les herbicides, peuvent entraîner une résistance croisée à différents modes d'action des herbicides et donc à des conseils précis aux producteurs : ce groupe spécifique d'herbicides n'est plus efficace sur l'adventice, et cet autre groupe n'est pas non plus efficace. »

M. Laforest note que la prochaine étape logique est de concevoir de nouvelles façons de contrôler la mauvaise herbe en se basant sur les connaissances acquises en génomique. Les chercheurs d'AAC commencent à se pencher sur cette prochaine étape.

En fait, M. Laforest a déjà proposé un projet pour essayer de développer une méthode de contrôle des mauvaises herbes basée sur l'utilisation de l'interférence ARN, ou ARNi, pour faire taire les gènes clés de la mauvaise herbe.

« Par exemple, vous pourriez concevoir un ARNi qui supprimera la manifestation du mécanisme de résistance aux herbicides d'une mauvaise herbe. Ensuite, vous pouvez ajouter cet ARNi à une pulvérisation d'herbicide. En appliquant le spray, vous annuleriez ce mécanisme de résistance et retrouver l'efficacité de l'herbicide », explique M. Page.

M. Laforest souligne que le développement du contrôle des mauvaises herbes par ARNi est un effort à long terme. « Bien sûr, si c'était facile, ce serait déjà fait ! »

Source: Top Crop Manager (traduit de l'anglais-Carolyn King)

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