Développement d'une approche de découverte guidée par bioessai et exploration du génome pour l’identification de produits naturels antifongiques chez les pseudomonades

Pourquoi les agriculteurs cultivant le blé devraient s’en soucier

Le blé est un aliment de base dans le monde entier, et pourtant une seule maladie foliaire peut anéantir presque la moitié d’une récolte. Au Royaume-Uni et dans de nombreux autres pays, un champignon nommé Zymoseptoria tritici provoque la tache foliaire de la Septoriose, une maladie qui a déjà résisté à la plupart des fongicides disponibles et contourné les résistances génétiques du blé. Cette étude explore une voie de défense différente : recruter des bactéries du sol utiles qui produisent naturellement des composés antifongiques, et utiliser les outils génétiques modernes pour découvrir quelles de leurs molécules cachées peuvent maîtriser cette maladie ravageuse du blé.

À la recherche de microbes amicaux dans le sol

Les chercheurs ont commencé par une vaste collection de 534 bactéries Pseudomonas isolées des racines de blé. Ces bactéries sont des membres courants de la communauté du sol et des racines et comprennent des souches connues pour protéger les plantes. Pour déterminer lesquelles pouvaient ralentir le champignon du blé, l’équipe a mis au point un test simple sur boîte de Pétri. Ils ont étalé une nappe dense de spores fongiques sur de l’agar puis déposé différentes souches bactériennes en points. Si une bactérie sécrétait quelque chose de nocif pour le champignon, un halo clair se formait autour de la colonie, zone où le champignon ne poussait plus. Grâce à ce criblage à haut débit, ils ont identifié 52 isolats bactériens qui supprimaient visiblement le champignon in vitro.

Mesurer l’intensité du conflit entre champignon et bactéries

Ensuite, l’équipe a voulu savoir non seulement si les bactéries pouvaient arrêter le champignon, mais aussi dans quelle mesure elles le faisaient et si toutes les souches fongiques répondaient de la même façon. Ils ont sélectionné 5 isolats de Pseudomonas fortement antagonistes et 6 isolats non antagonistes et les ont testés contre 12 isolats fongiques génétiquement variés récoltés à travers l’Europe. En mesurant précisément le rayon des zones claires autour de chaque colonie bactérienne, ils ont montré que les cinq bactéries antagonistes supprimaient la croissance de tous les isolats fongiques, tandis que les bactéries non antagonistes ne produisaient jamais de zone claire. Fait important, la taille des zones claires variait significativement entre les génotypes fongiques, révélant que les populations naturelles du pathogène du blé diffèrent quant à leur sensibilité à l’attaque bactérienne.

Lecture des génomes bactériens pour identifier la chimie antifongique

Pour comprendre quels gènes et quelles molécules bactériennes étaient responsables de cette suppression, les chercheurs ont séquencé les génomes des 11 souches de Pseudomonas testées. Ils ont utilisé des logiciels spécialisés pour analyser chaque génome à la recherche de clusters de gènes biosynthétiques, des segments d’ADN codant pour les enzymes nécessaires à la fabrication de métabolites secondaires complexes tels que des antibiotiques. Cette analyse a prédit 131 de ces clusters, groupés en familles sur la base de la similarité de séquence et comparés à une base de référence de gènes de produits naturels connus. Plusieurs familles de clusters de gènes n’ont été trouvées que dans les souches antagonistes, faisant d’elles des candidates privilégiées pour la production de composés antifongiques. Une famille clé correspondait à des gènes connus pour synthétiser le 2,4-diacétylphloroglucinol, ou 2,4-DAPG, une molécule antifongique bien étudiée.

Prouver le rôle d’une molécule dans l’arrêt du champignon

Une bactérie remarquable, nommée Roth82, possédait ce cluster de gènes 2,4-DAPG et montrait une forte suppression du champignon du blé. Pour tester si le 2,4-DAPG était véritablement responsable, l’équipe a inactivé un gène central du cluster, phlD, essentiel à la construction du noyau de la molécule. La souche mutante a perdu sa capacité à créer une zone claire visible sur la nappe fongique. L’analyse chimique de l’agar autour des colonies par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse a confirmé que la souche sauvage produisait du 2,4-DAPG, tandis que la mutante n’en produisait pas. Ce lien étroit entre perturbation génétique, perte de la molécule et perte d’activité antifongique valide leur stratégie combinée de bioessai et d’exploration du génome.

Ce que cela implique pour la protection future des cultures

Cette recherche montre que des bactéries du sol associées aux racines du blé peuvent produire des composés antifongiques puissants, et qu’un essai simple sur boîte associé à l’analyse génomique peut révéler quels gènes et quelles molécules en sont responsables. Elle souligne également que le pathogène du blé lui-même varie dans sa facilité d’inhibition, suggérant une course aux armements entre champignons et bactéries sur le terrain. Bien que ces tests aient été réalisés en laboratoire et ne se traduisent pas directement en performance sur les feuilles en conditions de champ réelles, l’approche offre un moyen puissant de découvrir et de prioriser des produits antifongiques naturels. À long terme, ces molécules, ou les bactéries qui les produisent, pourraient contribuer à diversifier la boîte à outils pour protéger le blé et d’autres cultures lorsque les fongicides traditionnels ne fonctionnent plus.

Citation: Lund, G., Mosquito, S., Withall, D.M. et al. Development of a bioassay-guided genome mining approach for antifungal natural product discovery from pseudomonads. Sci Rep 16, 15990 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48020-5

Mots-clés: maladie du blé, bactéries du sol, antifongiques naturels, Pseudomonas, tache foliaire de la Septoriose