Inactivation par plasma atmosphérique non thermique de Paenibacillus larvae, l’agent responsable de la loque américaine chez l’abeille domestique (Apis mellifera)

Pourquoi la santé des abeilles nous concerne tous

Les abeilles mellifères font bien plus que produire du miel : elles pollinisent une grande partie des fruits, des noix et des légumes qui se retrouvent dans nos assiettes. L’une des maladies les plus dévastatrices qui menace ces pollinisateurs est la loque américaine, qui tue les larves en développement et peut anéantir des colonies entières. Parce que la bactérie responsable forme des spores extrêmement résistantes, les apiculteurs doivent souvent incinérer les ruches infectées pour empêcher la propagation. Cette étude explore un nouvel outil sans produits chimiques — le plasma atmosphérique non thermique, parfois appelé « plasma froid » — pour déterminer s’il peut affaiblir cette bactérie et aider à protéger les colonies d’abeilles.

Une maladie tenace des ruches

La loque américaine est causée par une bactérie appelée Paenibacillus larvae. Les jeunes larves d’abeille sont infectées quand elles ingèrent des spores mélangées à leur nourriture. Une fois dans l’intestin, les spores se réveillent, se multiplient et finissent par envahir le corps de la larve, la tuant. La larve morte se dessèche en une échelle coriace et filamenteuse, remplie de millions de nouvelles spores qui peuvent rester infectieuses sur le matériel de ruche pendant des décennies. Les méthodes de lutte actuelles incluent les antibiotiques et, dans de nombreuses régions, la destruction des colonies entières. Les antibiotiques ne tuent pas les spores, peuvent laisser des résidus dans le miel et favoriser l’émergence de souches résistantes, d’où une forte incitation à trouver des alternatives plus sûres et durables.

Ce que le plasma froid apporte

Le plasma est parfois appelé le quatrième état de la matière — un gaz dans lequel certaines particules sont chargées. Dans ce travail, les chercheurs ont utilisé un petit jet qui crée du plasma à partir d’air ou d’argon à température ambiante, suffisamment doux pour des matériaux sensibles à la chaleur. Ce type de plasma est riche en formes hautement réactives de l’oxygène et de l’azote, ainsi qu’en particules chargées et en une faible quantité de lumière ultraviolette. Ensemble, ces composants peuvent attaquer la surface externe des microbes, endommager leurs protéines et leur matériel génétique, et finir par les tuer. L’équipe a d’abord confirmé que leurs plasmas d’air et d’argon produisaient nombre de ces espèces réactives, puis a testé leur capacité à empêcher la croissance de P. larvae en conditions de laboratoire contrôlées.

Soumettre les bactéries au plasma

Lorsque P. larvae était cultivée sur boîtes d’agar et exposée directement au jet de plasma, les traitements à l’air et à l’argon ont tous deux créé des zones claires sans bactéries, montrant une forte suppression de la croissance. Le plasma d’air a créé les éclaircissements les plus larges, surtout pour des temps d’exposition plus longs. En suspension liquide, les deux gaz ont de nouveau réduit le nombre de cellules vivantes, l’effet augmentant avec la durée d’exposition ; ici, le plasma d’argon a entraîné la plus forte diminution du nombre de cellules viables après dix minutes. La microscopie et les tests biochimiques ont révélé ce qui arrivait aux cellules : les bactéries traitées au plasma fuyaient de l’ADN et des protéines, apparaissaient « mortes » au marquage vivant/mort et montraient des surfaces rugueuses, bosselées et effondrées au microscope électronique. Ces changements indiquent des dommages sévères à l’enveloppe bactérienne et au contenu cellulaire.

Essai de l’approche sur de vraies larves d’abeilles

Pour savoir si ces effets en laboratoire avaient une importance dans un hôte vivant, les scientifiques ont nourri des larves d’abeilles élevées en laboratoire avec de la nourriture contenant soit des bactéries non traitées, soit des bactéries préalablement exposées au plasma d’air ou d’argon. Les larves ayant reçu P. larvae non traitée présentaient les charges bactériennes les plus élevées, confirmant l’infection réussie. Celles nourries avec des bactéries traitées au plasma d’air n’avaient pas de P. larvae détectable, et celles recevant des bactéries traitées à l’argon avaient moins de bactéries que les témoins pleinement infectés. Malgré cette réduction claire de la charge bactérienne, les courbes de survie sur sept jours étaient similaires dans tous les groupes, y compris les témoins non infectés. En d’autres termes, dans les conditions spécifiques de cette expérience, l’affaiblissement des bactéries ne s’est pas encore traduit par une amélioration notable de la survie à court terme des larves.

Ce que cela signifie pour la protection future des ruches

Globalement, l’étude montre que le plasma froid peut endommager significativement et réduire la viabilité de la bactérie responsable de la loque américaine, tant sur boîte de pétri que dans des bactéries données à des larves d’abeilles. Le plasma d’air a été particulièrement efficace sur les surfaces solides, tandis que le plasma d’argon a montré de forts effets en milieu liquide, soulignant que le type de gaz et la configuration du traitement sont importants. Cependant, comme la survie des larves ne s’est pas améliorée à court terme, des améliorations sont nécessaires — en particulier des méthodes qui inactivent de manière fiable les spores résistantes et réduisent les facteurs de virulence bactériens. Si ces défis peuvent être relevés et que des dispositifs à l’échelle du terrain sont développés, le plasma non thermique pourrait devenir un outil de désinfection rapide et sans résidu pour le matériel de ruche, offrant aux apiculteurs une manière de lutter contre une maladie redoutée sans dépendre uniquement des antibiotiques ou de la destruction des colonies.

Citation: Boonmee, T., Sinpoo, C., Nakpla, S. et al. Non-thermal atmospheric pressure plasma inactivation of Paenibacillus larvae, the causative agent of American foulbrood in honeybees (Apis mellifera). Sci Rep 16, 11139 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40749-3

Mots-clés: maladie de l’abeille domestique, loque américaine, plasma froid, Paenibacillus larvae, santé des abeilles