Une nouvelle recherche révèle une mutation responsable de la résistance aux maladies du manioc

Recherche dirigée par Rebecca Bart, Ph.D., membre associé, et Nigel Taylor, Ph.D., membre associé et chercheur distingué de Dorothy King, Donald Danforth Plant Science Center, et leurs collaborateurs à l’ETH Zurich, Université de Californie à Los Angeles, et le National Crops Resources Research Institute (NaCRRI) en Ouganda, ont identifié une mutation génétique qui confère une résistance à la maladie de la mosaïque du manioc (CMD). Leurs découvertes ont des implications importantes pour l’amélioration du rendement du manioc et le maintien des revenus des agriculteurs face à une maladie répandue, et leur découverte pourrait également faire la lumière sur la résistance aux maladies d’autres cultures majeures. Ce travail vient d’être publié dans Communication Nature.

Le manioc, une racine féculente riche en glucides, est l’un des aliments de base les plus importants au monde; il nourrit près d’un milliard de personnes, principalement sous les tropiques. Le manioc est considéré comme un aliment de base dans de nombreux pays en développement, en particulier parmi les petits agriculteurs, en raison de sa tolérance à la sécheresse et de sa capacité à pousser dans des sols pauvres. Cependant, les agriculteurs d’Afrique, d’Inde et d’Asie du Sud-Est – certaines des plus grandes régions productrices de manioc au monde – subissent trop souvent d’énormes pertes de rendement dues au CMD. Les plantes infectées par le CMD sont rabougries et ne développent pas complètement les racines de stockage qui sont utilisées pour la nourriture.

La mosaïque du manioc est causée par une famille de virus étroitement apparentés. Le virus détourne le système de réplication de l’ADN du manioc, compromettant son développement et supprimant ainsi le rendement. « L’amélioration de la sélection de variétés de manioc résistantes au CMD a des implications importantes pour garantir les moyens de subsistance des petits exploitants agricoles », explique Taylor. Des variétés de manioc résistantes au CMD existent et on pense qu’elles ont été initialement identifiées et sélectionnées par les agriculteurs il y a plusieurs décennies. Beaucoup de ces variétés sont encore largement cultivées et utilisées par les sélectionneurs comme sources de résistance pour créer de nouvelles variétés améliorées de manioc.

« Le manioc reste mystérieux à bien des égards », dit Taylor, « par rapport au maïs ou au soja, où des centaines de laboratoires de recherche travaillent sur ces cultures depuis des décennies ». Il y a plusieurs années, l’équipe de Taylor a découvert de manière inattendue dans le champ des plantes qui avaient perdu leur résistance au CMD, déclenchant ainsi la présente enquête sur la base génétique de la résistance au virus. « Si la résistance au CMD n’avait pas mystérieusement été perdue », décrit Bart, « nous n’aurions peut-être jamais poursuivi ce projet ».

Les chercheurs savaient immédiatement qu’ils avaient découvert quelque chose d’important. Avec le soutien initial de l’Institute for International Crop Improvement du Danforth Center, l’équipe de Danforth a lancé des expériences pour découvrir la base génétique de la résistance au CMD. La collaboration s’est élargie pour inclure des partenaires du NaCRRI, de l’UCLA et de l’ETH-Zurich et a été soutenue par un financement supplémentaire de la Fondation Bill & Melinda Gates.

En identifiant la région génétique exacte qui confère la résistance au CMD – en fait, jusqu’à un seul nucléotide – leur travail met en lumière la façon dont la résistance a été acquise et comment maintenir la résistance pour garantir les rendements à l’avenir. De plus, des virus similaires « attaquent de nombreuses autres cultures, y compris le coton et la tomate », explique Bart. « Cette découverte pourrait également fournir des stratégies de résistance aux maladies dans ces cultures. »

L’étude du manioc sur le terrain est cruciale pour les découvertes des chercheurs. Pendant deux ans, l’équipe du NaCRRI a cultivé du manioc et documenté la prévalence de la maladie sur le terrain en Ouganda, un « point chaud » reconnu pour la CMD. Le Centre Danforth et le NaCRRI, qui est basé près de Kampala, ont construit une relation de longue date, permettant des niveaux de collaboration et de partage des ressources entre les institutions.

Ces nouvelles découvertes sont le résultat de la combinaison de l’expertise de chercheurs du monde entier et des contributions essentielles de l’associé postdoctoral du Danforth Center et co-premier auteur, le Dr Ben Mansfeld, de l’associé de recherche Kerrigan Gilbert et d’autres co-auteurs clés. « Les autres collaborateurs », ajoute Taylor, « étaient les agriculteurs africains qui ont identifié des plantes résistantes au CMD et les ont entretenues au fil des générations. Nous avons maintenant découvert le gène à l’origine de la résistance. »

La découverte d’une seule mutation qui confère une résistance à la CMD a ouvert la porte à davantage de questions et d’opportunités. D’abord et avant tout, explique Bart, « nous devons comprendre le mécanisme par lequel la mutation confère la résistance ». Comprendre le mécanisme de résistance éclairera probablement la stabilité de la résistance dans le temps.

« Il y a beaucoup plus à apprendre », conclut Taylor. « Combien d’autres secrets existent sur le manioc que nous n’avons pas encore découvert ? » L’équipe de recherche poursuivra ses études collaboratives et mondiales sur le manioc et, ce faisant, soulignera l’importance de concentrer la recherche sur des cultures moins connues.