Comment AKER est (sera) capable d’apporter des réponses génétiques aux questions relatives aux maladies de la betterave, en alternative aux solutions phytosanitaires classiques de plus en plus décriées ? Etat des lieux et perspectives avec la contribution des chercheurs de Florimond Desprez.
Contributeurs
- Bruno Desprez, président de Florimond Desprez Veuve & Fils, président du Comité de Coordination du programme AKER
- Karine Henry, sélectionneur betteraves et chicorée chez Florimond Desprez, directrice scientifique du programme AKER
- Nicolas Henry, directeur du Laboratoire Betteraves et Chicorée, Florimond Desprez
- Ellen Goudemand-Dugué, directrice du Laboratoire Génétique et Biométrie, Florimond Desprez
- Guillaume Saubeau, responsable du Laboratoire de phytopathologie SmartPath, Florimond Desprez
- Catherine Chatot, responsable (fin 2018) du Laboratoire de phytopathologie SmartPath, Florimond Desprez
Le contexte de la pression sociétale
« On a sûrement perdu du temps en se disant que les problèmes n’arriveraient pas jusqu’à nous. On est maintenant au pied du mur et il nous faut intensifier le travail de fond mené de longue date, dans l’ombre, aux côtés des sélectionneurs », constate Catherine Chatot. Avec la pression sociétale grandissante en matière de réduction de l’utilisation des produits phytosanitaires et suite à la disparition de certaines substances actives, la production agricole en général, et la betterave en particulier, fait face à de véritables défis pour maîtriser certains pathogènes et ravageurs : la résistance génétique est mise à contribution plus que jamais.
« La mission du semencier est de proposer aux agriculteurs les variétés qui résistent le mieux aux maladies et aux ravageurs », tient à rappeler Bruno Desprez. Selon lui, le sélectionneur ne conçoit plus des solutions individuelles, mais des solutions de marché : une plante dans son environnement de culture, destinée à recevoir certains traitements phytosanitaires. « Ainsi, dans tout programme de sélection de variétés résistantes ou tolérantes à une maladie, nous anticipons les molécules phytosanitaires amenées à disparaître du marché, celles qui seront moins utilisées ou celles qui sont en cours de développement », poursuit Bruno Desprez.
Le constat des maladies de la betterave
De quoi parle-t-on ?
- Les virus (ex. jaunisse de la betterave avec son vecteur le puceron). Il n’y a pas encore de réponse génétique actuellement à la jaunisse
- Les bactéries, avec leur large gamme d’hôtes, en recrudescence dans des systèmes de culture assez intensifs, deviennent très compliquées à gérer
- Les champignons et oomycètes (ex. rhizomanie, rhizoctone brun, oïdium, cercosporiose, mildiou…). Il existe déjà de nombreuses variétés tolérantes/résistantes
- Les ravageurs (pucerons, insectes du sol, nématodes)
Nicolas Henry recense les principales maladies de la betterave. « Nous prenons en compte en priorité la rhizomanie, la cercosporiose et la jaunisse ».
La rhizomanie. L’ensemble du matériel génétique est tolérant à la rhizomanie : simple tolérance ; double tolérance rhizomanie/nématodes, rhizomanie/rhizoctone brun. Avec la tolérance, on ne réduit pas les populations, mais on va les contenir. Si on veut aller plus loin avec des variétés résistantes, on diminue les populations mais on perd en productivité. Néanmoins, pour la betterave comme pour les céréales, le virus de la rhizomanie a contourné la résistance. On parle maintenant de FPR (Forte Pression Rhizomanie). « Il faut ajouter d’autres gènes de résistance, en les introgressant par back-cross (rétrocroisement) avec des marqueurs moléculaires. C’est ce que nous avons fait dans les variétés Holly ».
La cercosporiose. Cette maladie est devenue catastrophique en 2018, en particulier en Alsace et au sud de Paris. La part de marché des variétés résistantes augmente. « Nous avons des gènes de tolérance, mais leur expression fait baisser la productivité. Il nous faut trouver une tolérance intermédiaire avec de la productivité ».
La jaunisse. A date, on n’a pas encore trouvé de solutions génétiques pour pallier la jaunisse. « Nous avons fait des bio-tests il y a 10 ans, mais aucune accession ne résistait. Il va falloir introgresser la résistance à la jaunisse dans tout le matériel génétique ».
La génétique a déjà fait beaucoup…
Depuis près d’un siècle, les sélectionneurs - toutes espèces végétales confondues - s’attèlent à valoriser la variabilité génétique pour résoudre les problèmes pathologiques des cultures (ex. le mildiou de la pomme de terre, la septoriose du blé). « Sans doute, cette approche de l’amélioration des plantes n’a pas suffisamment été valorisée, contrairement aux performances agronomiques acquises grâce au progrès génétique », suggère Catherine Chatot.
Pour l’avenir, les sélectionneurs vont devoir maintenir la biodiversité et, sans doute, continuer à l’utiliser au maximum. C’était le pari du programme AKER au départ : aller rechercher de la diversité « utile ». Pari gagné : « Avec 15 plantes exotiques de référence, on couvre 100 % de la variabilité allélique disponible au sein du genre Beta et complémentaire des ressources génétiques déjà utilisées actuellement », tient à rappeler Karine Henry. Ellen Goudemand-Dugué confirme la démarche du point de vue des maladies : « Il est prouvé qu’il y a des sources de résistance dans le matériel génétique exotique de la betterave ». Par exemple, en 1950, trois gènes de résistance aux nématodes à kystes ont été découverts chez trois espèces de betterave sauvage : Beta procumbens, Beta patellaris et Beta Webbina. Certaines sont encore utilisées aujourd’hui dans les programmes de sélection.
… mais elle a ses limites !
« Mais attention, le matériel exotique utilisé directement dans des variétés apporte en même temps le non-rendement », poursuit Ellen Goudemand-Dugué. Il est donc compliqué de jouer sur les deux tableaux, il y aura par conséquent un important travail de sélection à effectuer. « Résister se traduit par un coût génétique », illustre Bruno Desprez. Les plantes résistantes ne représentant qu’une fraction souvent minime de la diversité, le potentiel de diversité nécessaire au gain génétique pour les autres caractères favorables comme le rendement diminue. En progrès génétique, plus les solutions complémentaires sont nombreuses, moins il sera nécessaire de mobiliser une partie de la variabilité, et plus le compromis pour protéger les plantes sera simple à identifier.
Ellen Goudemand-Dugué détaille l’incidence des méthodes de sélection. « Les caractères de résistance sont de type monogénique, c’est-à-dire qu’il y a peu de gènes concernés, mais qui produisent de gros effets, contrairement aux caractères polygéniques, tels que le rendement, qui concernent de nombreux gènes mais avec des petits effets ». C’est ainsi que les NBT (New Breeding Technologies), notamment l’édition génomique, seraient une solution intéressante pour travailler sur les caractères de résistance monogéniques… sauf qu’ils sont interdits à ce jour en production (même s’ils sont autorisés pour la recherche fondamentale). En revanche, la Sélection Génomique, bien adaptée pour les caractères polygéniques, sera moins intéressante pour la sélection des résistances. « On préférera alors se tourner vers la Sélection Assistée par Marqueurs », en conclut Ellen Goudemand-Dugué.
D’autre part, en sélection végétale conventionnelle, les pas de temps de l’amélioration variétale sont assez longs (10-15 ans) et ne permettent pas une grande réactivité face aux évolutions environnementales. « Il est temps de s’approprier les outils, de les optimiser et d’accélérer les cycles de sélection. Nous devons prévoir les outils d’introgression pour le sélectionneur, il y a matière à accélérer les processus d’introgression de gènes de résistance », ajoute Catherine Chatot.
Vers une approche plus globale
La génétique ne pourra pas résoudre tous les problèmes, mais elle doit être un maillon incontournable dans la réponse multifactorielle aux enjeux actuels, il serait condamnable de ne pas en tirer le meilleur parti.
« Si on veut viser le zéro phytos, on ne peut pas compter uniquement sur la génétique ; il faudra combiner avec la génétique tous les autres leviers de l’agro-écologie disponibles (prophylaxie, pratiques culturales entre autres) qui n’excluent pas d’ailleurs l’usage des produits phytosanitaires », affirme Catherine Chatot. Il faudra sans doute consentir un certain niveau de maladie acceptable, tout en restant en deçà du seuil de nuisibilité ; on a été trop loin à vouloir faire du « zéro maladie ». Le monitoring des populations de bio-agresseurs est à considérer pour assurer la durabilité des résistances génétiques déployées. Il y aura des redistributions/modifications d’équilibres écologiques avec le changement climatique ; la répartition et l’importance des bio-agresseurs vont être modifiées.
Des synergies entre espèces
La gestion des deux cultures « en terre » que sont la betterave et la pomme de terre doit pouvoir dégager des synergies quant à la lutte contre certains pathogènes et ravageurs du sol. Par exemple, le travail réalisé par Florimond Desprez sur la betterave (maladie bactérienne/relation hôte-pathogène) va bénéficier à la pomme de terre. « On doit casser les cloisons entre espèces du point de vue génétique, agronomique, pratiques culturales. Les problèmes bactériens, nouveaux, compliqués, ne peuvent être traités que dans la transversalité et la pluridisciplinarité », insiste Catherine Chatot. Autres exemples de transversalité : les virus/pucerons, les nématodes à kystes ou à gales qui concernent les trois espèces de grande culture.
Nicolas Henry confirme les synergies, notamment pour le rhizoctone brun qui est la maladie la plus répandue et qui attaque toutes les plantes industrielles. « Mais la transversalité, l’interspécificité se concrétisent davantage au niveau des méthodes que sur les résultats », tient-il à préciser.
Le rôle de la phytopathologie
Les techniques employées en pathologie végétale se développent à partir des techniques utilisées en pathologie humaine. La pathologie végétale a ainsi bénéficié des travaux de Pasteur et de Koch.
« Nous devons maintenir la connaissance des maladies, du terrain, pour ne pas perdre le lien entre le tout ‘moléculaire’ et les phénomènes biologiques. Pour anticiper, il nous faut assurer une mission de veille scientifique et technologique, de dépistage, de surveillance, de diagnostic des pathologies », assure Guillaume Saubeau.
Le Laboratoire de phytopathologie SmartPath
Le Laboratoire de phytopathologie SmartPath a été initié par Bruno Desprez. Cette création s’est concrétisée avec l’arrivée de Germicopa dans le groupe Florimond Desprez. Le laboratoire est transversal et générique, et a pour vocation d’appréhender les cortèges de bio-agresseurs des espèces de grandes cultures travaillées dans le groupe : betteraves, chicorée, pomme de terre et céréales.
Il s’agit de recenser toutes les questions relatives à la phytopathologie, au sens large du terme, englobant maladies et ravageurs. « Nous croisons les 3 espèces principales (blé, betteraves, pomme de terre) avec les 3 domaines de préoccupation : la sélection, la production de semences et le commerce. Et nous ajoutons une 3ème dimension avec nos propres projets de recherche », explique Catherine Chatot. « On accompagne ce que fait le sélectionneur, on est à sa disposition en conseil, en appui. On développe, à sa demande et en adéquation avec ses objectifs, la mise au point de bio-essais, de nouvelles méthodes de détection », poursuit Guillaume Saubeau.
D’où la mise au point de bio-essais par le Laboratoire SmartPath, à réaliser par les sélectionneurs. « On distingue 3 phases », explique Nicolas Henry : « diagnostic de la maladie par prélèvement et analyse ; mise au point du bio-test ; analyse des résultats ». Les bio-tests impliquent de travailler en milieu confiné pour s’affranchir des conditions naturelles. On place la plante et le pathogène dans des conditions optimales, on inocule la plante artificiellement, on réalise un screening sensible/tolérante/résistante. On croise ensuite des plantes sensibles et des résistantes, on en dégage un gène de résistance que l’on va injecter dans du matériel génétique adéquat. Mais on peut aller encore plus loin dans ce registre de la génétique et de la phytopathologie. Il s’agit cette fois de se pencher sur le génome des pathogènes eux-mêmes. Bruno Desprez explique : « Les connaissances des génomes des pathogènes peuvent aussi nous aider à mieux comprendre les interactions hôtes-pathogènes, entre les gènes de virulence ou d’agressivité des pathogènes, de résistance ou de tolérance des plantes ».
Les Stimulateurs de Défense des Plantes
« L’utilisation de Stimulateurs de Défense des Plantes (ou SDP) en lien avec la génétique est une piste combinatoire intéressante à développer », explique Guillaume Saubeau. Les législations européennes et françaises visant à réduire l’utilisation de produits phytosanitaires favorisent l’utilisation de ces alternatives. Il est donc nécessaire d’en explorer le mode d’action tous pathosystèmes confondus.
Et le bio-contrôle ?
Bruno Desprez temporise : « Pour le moment, le bio-contrôle ne fonctionne vraiment bien qu’en milieu confiné, dans le cadre d’une association plante - macrofaune ou microorganismes, lesquels sont des prédateurs des insectes ravageurs ou des solutions à épandre sur la culture pour stimuler ses défenses naturelles ». Il y voit néanmoins d’ores et déjà des applications, par exemple pour le traitement de la semence. L’enrobage contiendra un champignon, une bactérie ou un virus, inoffensif pour la culture, mais capable soit d’être très compétitif en prenant la place de l’agresseur, soit en le rendant malade et donc inoffensif. Les interactions entre les bactéries du sol et la plante, pour la rendre plus forte face aux bio-agresseurs, sont également une voie de recherche très intéressante.
Pour sauver la betterave
« Pour sauver la culture de la betterave en France, il faut s’attaquer à la série de maladies suivante : rhizomanie, Forte Pression Rhizomanie, nématodes, cercosporiose, jaunisse », avance Nicolas Henry. Le sélectionneur va-t-il faire face ? Les alternatives génétiques prennent du temps. Or, la contrainte environnementale s’intensifie et s’accélère. En outre, les frais de recherche augmentent, tandis que les budgets diminuent et que les revenus de l’activité semences risquent de baisser également. Le phénotypage à haut débit a apporté des avancées significatives plus précises que l’oeil humain. La sélection génomique a permis, certes, de travailler sur des critères de rendement mais pas encore sur les maladies. Les NBT et les OGM sont contraints à ce jour ; on en reste donc avec des méthodes de sélection conventionnelles : identification, introgression dans du matériel assisté par marqueurs moléculaires…
Pour ce faire, génétique et phytopathologie sont au service l’un de l’autre sur des sujets de plus en plus complexes (maladies bactériennes, jaunisse) et dans une actualité de plus en plus brûlante (réduction des produits phytosanitaires et changement climatique) avec un atout, celui de la transversalité/synergie inter-espèces.
Le concept de One Health
« Le concept de One Health nous pousse à réfléchir à la santé des plantes autrement, à sortir du champ », prédit Bruno Desprez. Protéger une culture, c’est aussi protéger les animaux et l’Homme qui la consomment. Quand on agit sur un gène, l’impact sur l’ensemble de la chaîne alimentaire doit être envisagé. « Nous devons être vigilants sur toutes les familles de molécules synthétisées naturellement par la plante. Par exemple, les gènes responsables de l’amertume sont les mêmes que ceux qui permettent à la plante de se protéger. Diminuer ce désagrément pour satisfaire le goût des consommateurs revient à désarmer la plante. Tout est question de dosage et d’équilibre entre les attentes des experts de la nutrition, de la santé et de la génétique », conclut Bruno Desprez.
La contribution (spécifique) du programme AKER
Le programme AKER s’est penché d’ores et déjà sur les maladies foliaires - cercosporiose, oïdium et Forte Pression Rhizomanie - à l’occasion du phénotypage des 3 000 hybrides sélectionnés réalisé à grande échelle en 2018.
Pour ces premières évaluations, les observations ont été conduites en micro-parcelles élémentaires de 3 rangs, en place, sans démariage ; le comportement des génotypes intéressants sera confirmé ultérieurement à plus grande échelle :
Cercosporiose : à Saint-Jean-de-Thurac (47), par inoculation artificielle sur 2 850 parcelles, avec un phénotypage par imagerie multispectrale embarquée sur un drone, réalisé par la société Hi-Phen.
Oïdium : à Montivilliers (76), sur 2 850 parcelles en conditions naturelles, avec une notation intégrative.
FPR (Forte Pression Rhizomanie) : à Ormes (45) et Bondaroy (45), sur 6 900 parcelles, en observation mortalité/survie, avec néanmoins une faible probabilité de trouver un gène de résistance.
Concernant ces maladies, les 15 plantes de référence n’ont pas été phénotypées au départ. « On passe au crible maintenant les générations plus précoces (BC1 pollinisateurs - rétrocroisements de 1ère génération - et non pas les 3 000 hybrides) par des bio-tests pour essayer de découvrir de nouvelles sources de résistance », explique Nicolas Henry. Ellen Goudemand-Dugué confirme l’intérêt de la méthode : « On va plus vite de ce point de vue lorsque les rétrocroisements sont déjà réalisés plutôt qu’avec les plantes exotiques de référence, parce que ceux-ci comprennent déjà le fond génétique du matériel élite ». Les premiers résultats des observatoires sur les maladies sont très encourageants, notamment en cercospora, avec un niveau de tolérance des différentes populations nettement amélioré par rapport à l’élite. 11 % des hybrides testés présentent un score de tolérance au cercospora significativement supérieur (10 %) au témoin.
Bruno Desprez a l’habitude de dire que le programme AKER correspond à un changement de paradigme : « Il doit permettre de répondre à des questions qui ne se sont pas encore posées ». Ce qui est le cas aujourd’hui, et d’autant plus rapidement. Certes, la jaunisse n’est pas abordée sensu stricto dans AKER, mais on peut penser qu’on trouvera des solutions pour ces maladies grâce aux travaux réalisés dans le cadre du programme AKER. Pour tout nouveau problème, on ira consulter le matériel AKER avec l’aide des bio-tests. « Il y a une vraie ressource génétique utilisable dans le programme AKER, parce que l’on peut trier rapidement le matériel disponible, avec un intérêt plus grand pour les maladies que pour le rendement », conclut Ellen Goudemand-Dugué.
