Pour lutter contre les mouches des fruits destructrices de baies, les chercheurs se concentrent sur la stérilisation des insectes

Paul Nelson a l’habitude de lutter contre une mouche des fruits envahissante appelée la drosophile à ailes tachetées, un ravageur qui, un an, a détruit plus de la moitié des baies de la ferme du Minnesota que lui et son équipe dirigent. Ces dernières années, ils ont réduit leurs pertes à près de 5 %, mais cela a demandé beaucoup de main-d’œuvre et coûté cher.

« C’est un ravageur qui, si vous n’êtes pas prêt à y consacrer du temps, va envahir votre ferme », a déclaré Nelson, le producteur en chef d’Untiedt’s, une exploitation de légumes et de fruits à environ une heure à l’ouest de Minneapolis.

Nelson et d’autres producteurs pourraient un jour obtenir un nouvel outil à la suite de recherches menées à la North Carolina State University sur les insectes, qui détruisent les baies en y pondant leurs œufs et dont on estime qu’elles coûtent aux producteurs des centaines de millions de dollars par an. Les chercheurs, utilisant un concept appelé « forçage génétique », ont manipulé l’ADN des insectes afin que la progéniture femelle soit stérile, et la méthode qu’ils ont utilisée pour y parvenir a considérablement réduit les chances qu’une population puisse rebondir.

Les chercheurs, dont les travaux ont été publiés lundi dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, ont constaté que s’ils élevaient une de leurs mouches modifiées avec une mouche non modifiée, jusqu’à 99 % de la progéniture hériterait du trait de stérilité. Ils ont utilisé la modélisation mathématique pour montrer que s’ils libéraient une mouche des fruits modifiée pour quatre qui ne l’étaient pas et le faisaient toutes les deux semaines, ils pourraient effondrer une population en environ cinq mois.

La modification génétique d’insectes comme forme de lutte antiparasitaire n’est pas une idée nouvelle. Les scientifiques ont déjà libéré des moustiques génétiquement modifiés, par exemple, qui s’accouplent avec la population indigène pour produire une progéniture qui meurt avant l’âge adulte pour maintenir les populations et aider à lutter contre la propagation des maladies transmises par les insectes comme la fièvre jaune, la dengue et les virus Zika. Mais la technologie n’a pas décollé aussi largement dans l’agriculture parce que les pesticides sont moins chers et plus faciles à déployer.

Max Scott, professeur d’entomologie et co-auteur de l’article, a déclaré que certaines méthodes de libération d’insectes génétiquement modifiés pour réduire les populations deviendraient coûteuses si elles étaient appliquées à grande échelle, car elles doivent être répétées encore et encore avant que les ravageurs ne soient essuyés. dehors. Mais il a déclaré que la méthode de son équipe, qui repose sur une idée appelée « entraînement génétique », facilite plus rapidement la propagation de la stérilité à travers les générations successives, et cela pourrait signifier moins de fois que les bogues modifiés doivent être libérés.

« Nous sommes vraiment excités à ce sujet », a déclaré Scott. « Le système fonctionne vraiment efficacement. »

Si le processus génétique des chercheurs fonctionne sur le terrain, il pourrait être un ajout important à l’arsenal de techniques de lutte antiparasitaire des agriculteurs contre un insecte persistant qui peut anéantir 20 à 30 % du rendement d’une framboise même après l’utilisation de pesticides, a déclaré Bill Hutchison, professeur et entomologiste de vulgarisation à l’Université du Minnesota. Et la lutte contre les ravageurs s’est intensifiée avec le changement climatique, a-t-il ajouté, car les hivers plus chauds permettent aux espèces envahissantes comme la drosophile à ailes tachetées de mieux survivre à l’hiver et d’étendre leur aire de répartition pour hiverner vers le nord.

Chez Untiedt, Nelson a déclaré avoir remarqué des hivers plus chauds et des printemps plus précoces. Il attend toujours de voir les premières mouches des fruits de cette année, mais elles arrivent plus tôt chaque année sur les quelque 35 acres de fraises, de framboises et de tomates de la ferme, a-t-il déclaré.

« Pendant des années, ils n’ont cessé de nous dire que vous ne verrez jamais (drosophile à ailes tachetées) dans vos fraises de juin parce qu’elles sont cuites trop tôt. Ce n’est pas vrai. Nous les avons trouvées dans nos fraises de juin », a-t-il déclaré. .

Pour lutter contre les ravageurs, Nelson et son équipe ont utilisé des pesticides et des pièges et passent beaucoup de temps à chercher les minuscules insectes. Hutchison a déclaré que certains agriculteurs utilisent des filets ventilés ou du plastique qui créent efficacement une sorte de serre au-dessus de leurs fruits. Mais toutes ces méthodes ont des inconvénients. Les pesticides peuvent tuer les insectes bénéfiques, et la pulvérisation peut obliger les agriculteurs qui laissent les gens cueillir leurs propres baies à arrêter leurs opérations pendant quelques jours. Les filets peuvent être difficiles à installer et les revêtements en plastique peuvent surchauffer les cultures.

Luciano Matzkin, professeur agrégé d’entomologie à l’Université de l’Arizona, étudie la drosophile et d’autres espèces de ravageurs en se concentrant sur l’agriculture. Matzkin, qui ne faisait pas partie de l’étude, a déclaré que l’accent mis par l’équipe de Scott sur l’arrêt du ravageur en stérilisant les femelles a résolu un problème qui se produit parfois avec la technologie de forçage génétique – qu’une mutation génétique chanceuse peut survenir et être transmise, résistant à ce que les scientifiques espéraient atteindre.

Lyric Bartholomay, professeur à l’École de médecine vétérinaire de l’Université du Wisconsin-Madison qui étudie la lutte antiparasitaire intégrée et l’entomologie de la santé publique qui ne faisait pas partie de l’étude, a déclaré que « des approches génétiques de plus en plus adaptées » seront nécessaires à l’avenir pour protéger cultures et les personnes contre les ravageurs, d’autant plus que la résistance aux insecticides augmente.

La recherche est à des années d’une application pratique. Scott et son équipe passent à d’autres essais en laboratoire pour voir si leur modélisation mathématique est correcte, et passeraient ensuite par un processus réglementaire avant de passer aux essais sur le terrain. Des recherches supplémentaires seront également nécessaires pour prendre en compte des considérations telles que la variation génétique régionale au sein d’une même espèce et l’impact écologique des interactions avec d’autres espèces, ce que Scott et Matzkin ont souligné.

Matzkin a déclaré que s’il n’y a pas de risques environnementaux négatifs, « une approche de lutte biologique réussie est toujours préférable » aux pesticides, qui ont des conséquences environnementales importantes et des coûts qui leur sont propres. C’est pourquoi, dit-il, les départements d’entomologie à travers le pays étudient la biologie et l’écologie des insectes en même temps que d’autres chercheurs travaillent sur des approches transgéniques pour le contrôle des populations d’un large éventail de ravageurs.

En attendant, Nelson attendra de voir si de nouvelles solutions voient le jour pour l’aider à gérer les nuisibles. Il cultive avec son fils de 24 ans et se dit préoccupé par l’avenir.

« Les experts vont tous nous dire ce qui se passe. Mais alors que nous cultivons, nous regardons cela, comment cela va-t-il changer les choses pour la prochaine génération? » Il a demandé. « Si nous perdons nos ventes sur nos récoltes de baies, c’est une très grosse affaire pour notre ferme. »

Plus d’information:
Amarish K. Yadav et al, CRISPR/Cas9-based split homing gene drive ciblant le double sexe pour la suppression de la population du ravageur mondial des fruits Drosophila suzukii, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2301525120

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