Phages et santé des plantes : nouvelles perspectives

La surface de la Terre est surtout couverte d'océans, mais les zones terrestres sont remplies de plantes, qui représentent 69 % de la terre. Ces plantes abritent plein de petites choses vivantes, y compris des Bactéries, des champignons et des virus. Ensemble, ils forment ce qu'on appelle le microbiome de la phyllosphère. Cette communauté peut aider les plantes hôtes à mieux croître et à gérer le stress, mais elle peut aussi offrir un espace pour des germes nuisibles qui peuvent rendre les plantes malades. C'est pour ça qu'il y a un fort intérêt à trouver des moyens de modifier le microbiome de la phyllosphère pour améliorer la santé des plantes.

Un outil qui a été étudié, ce sont les bactériophages, ou phages pour faire court. Ce sont des virus qui infectent les bactéries. Les scientifiques sont impatients d'utiliser les phages pour cibler et tuer directement des bactéries nuisibles ou pour inciter des changements globaux dans la communauté microbienne. Les phages viennent en deux types principaux : les Phages virulents, qui prennent rapidement le contrôle de leur hôte et le tuent, et les phages tempérés, qui peuvent rester dans l'hôte sans lui faire de mal tout de suite. Les phages virulents sont souvent préférés pour ce genre d'études parce que les phages tempérés peuvent devenir une partie de l'ADN de l'hôte, ce qui pourrait propager la résistance aux phages parmi les bactéries.

Les bactéries ont développé plein de manières de se défendre contre les phages, et en retour, les phages ont développé des méthodes pour éviter ces défenses. Une manière dont les phages font ça, c'est en modifiant leur ADN, ce qui rend plus difficile pour les bactéries de les reconnaître et de les attaquer. Cependant, détecter ces modifications de l'ADN peut être compliqué, surtout avec les méthodes de séquençage classiques. Des méthodes plus récentes, comme celles utilisées par PacBio et Oxford Nanopore Technologies, peuvent aider à trouver ces modifications.

Dans la phyllosphère, les phages sont abondants et peuvent influencer significativement les populations de bactéries. Des études récentes ont montré que certaines bactéries dans la phyllosphère du blé contiennent des phages qui peuvent attaquer d'autres bactéries, démontrant qu'il y a une lutte continue entre les microbes.

#Isolement et étude des phages

Pour enquêter sur comment les phages peuvent être utilisés pour changer le microbiome de la phyllosphère, une équipe a cherché à isoler et étudier des phages qui ciblent spécifiquement des bactéries trouvées sur les plantes de blé. Ils ont collecté des échantillons de déchets organiques, qui sont connus pour contenir plein de phages pouvant attaquer les bactéries liées aux plantes. Le processus de l'équipe impliquait de centrifuger les échantillons pour séparer le liquide, de le filtrer et ensuite de le mélanger avec diverses souches de bactéries trouvées dans la phyllosphère du blé. Après avoir laissé ce mélange croître pendant la nuit, ils ont identifié des zones où les phages avaient tué les bactéries, créant des spots visibles appelés plaques.

Les phages sélectionnés ont ensuite été purifiés et multipliés dans des conditions spéciales en laboratoire pour une étude plus approfondie. En utilisant des techniques d'imagerie avancées, comme la microscopie électronique à transmission (TEM), l'équipe a pu visualiser la structure de ces phages en détail.

#Résultats

À travers leur travail, ils ont isolé huit phages distincts qui ciblaient différentes souches bactériennes. Ils ont effectué un séquençage de l'ADN pour analyser l'information génétique de chaque phage et ont découvert que ces phages étaient très différents les uns des autres. Grâce à une analyse phylogénétique, l'équipe a identifié quatre nouveaux genres, dans lesquels se regroupent des virus similaires.

Par exemple, deux phages qui ciblent la même souche de bactéries, Vettismorki et Gravdalen, étaient étroitement liés mais montraient quand même des différences génétiques. Les deux ont été identifiés comme des phages avec queue ayant des formes similaires mais des tailles différentes. L'équipe a découvert que ces deux font partie d'une plus grande famille de phages appelés Winklervirus, qui partagent certaines caractéristiques d'ADN.

De plus, deux phages, Hallingskeid et Kaldavass, étaient beaucoup plus grands que les autres et ont été classés comme des phages géants. Ils présentaient certaines similitudes de structure mais n'étaient pas très proches en termes de code génétique, indiquant qu'il y a encore beaucoup de diversité parmi les phages qui semblent similaires au premier abord.

Un autre phage, Rembedalsseter, montrait des caractéristiques distinctes et a été placé dans un groupe différent en fonction de son ADN unique. Ce phage était plus petit et avait une structure plus simple par rapport aux phages géants.

#Importance environnementale

Les phages isolés dans cette étude provenaient tous de déchets organiques mais avaient diverses implications environnementales. L'équipe a exploré où d'autres phages similaires peuvent être trouvés, car ils étaient curieux de savoir comment ces microorganismes sont interconnectés dans la nature. Ils ont effectué des recherches approfondies dans des bases de données pour trouver des instances de phages similaires dans différents environnements et ont découvert que cinq de leurs isolats de phages correspondaient à des échantillons d'eaux usées.

Notamment, un phage, Kaldavass, avait beaucoup de correspondances avec des phages trouvés dans des aliments d'origine végétale, comme les épinards, montrant qu'il pourrait y avoir un chevauchement significatif entre les microbiomes trouvés dans différents environnements végétaux. Cela suggère que les phages peuvent jouer un rôle écologique plus large et potentiellement être utiles dans la gestion des maladies des plantes à travers des contextes agricoles variés.

#Comprendre l'interaction entre phages et bactéries

L'interaction entre les phages et les bactéries est complexe, et cette étude éclaire comment les phages ont évolué pour échapper aux défenses bactériennes. La recherche a indiqué que certains phages portent des modifications de l'ADN qui les aident à éviter la reconnaissance et la destruction par les systèmes de défense des bactéries. Cela peut leur donner un avantage, leur permettant de survivre et de proliférer malgré la présence de défenses dans les bactéries qu'ils infectent.

L'étude met également en évidence certains aspects moins connus de la biologie des phages, comme la présence de cassures à un brin dans l'ADN d'un phage, Rembedalsseter. Cette découverte montre que ces cassures pourraient jouer un rôle dans le cycle de vie du phage, bien que leur fonction exacte reste incertaine.

#Conclusion

Cette recherche contribue à notre compréhension des phages dans la phyllosphère du blé et de leurs applications potentielles en agriculture. En isolant de nouveaux phages et en démontrant leur diversité, l'étude ouvre la voie à d'autres explorations sur comment ils peuvent être utilisés pour gérer la santé des plantes. Les résultats soulignent l'interconnexion des communautés microbiennes et la nécessité de plus de recherches pour saisir pleinement les rôles de ces phages dans divers environnements.

Alors que les scientifiques continuent d'explorer le monde des phages, ils espèrent découvrir plus de façons dont ces minuscules virus peuvent bénéficier aux plantes et aider à combattre les maladies en agriculture. Le travail en cours pour classifier et caractériser les phages fournit des aperçus précieux sur les interactions microbiennes et leur importance écologique.

Globalement, cette étude met en avant le potentiel des phages en tant qu'outil pour le soin des plantes, avec la promesse d'améliorer les pratiques agricoles tout en réduisant la dépendance aux traitements chimiques. Les résultats soulignent l'importance de comprendre le microbiome de la phyllosphère et les différents facteurs qui contribuent à un écosystème végétal sain.