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Comment prévoir la trajectoire des spores dangereuses ?

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S'il était possible de connaître le trajet des spores de champignons pathogènes, les agriculteurs placeraient leurs cultures de façon à les éviter. C'est dans ce but que des chercheurs américains ont tenter de modéliser la trajectoire des spores de Fusarium, un genre de champignons souvent pathogène.

La fusariose est une maladie causée par un champignon pathogène du genre fusarium qui attaque les légumes, les fruits, mais aussi les animaux. © IITA Image Library, Flickr, cc by nc 2.0

Des biologistes se sont intéressés à la trajectoire des spores des champignons appartenant au genre Fusarium lors de leur dispersion. Les résultats et les modèles qui en découlent devraient aider les agriculteurs à prédire ces trajectoires, et ainsi leur permettre de mettre au point des systèmes de lutte efficace.

Fusarium appartient aux champignons Ascomycètes. Beaucoup de ces champignons sont des pathogènes, s'attaquant aux fruits et légumes et transmettant la fusariose. Certains d'entre eux sont aussi des parasites d'animaux, voire de l'Homme. Les spores se développent plus facilement chez les personnes immunodéficientes et peuvent provoquer des vomissements, de fièvres, etc. Enfin, il existe aussi des espèces toxiques : elles produisent des substances - des mycotoxines - avec lesquelles elles infectent les plantes hôtes qui deviennent ensuite impropres à la consommation.

Les spores quittent la couche limite de surface puis se déplacent horizontalement au sein de la couche limite planétaire, avant d'atterrir sur une plante cible. Entre le départ et l'arrivée, les spores parcourent parfois plusieurs milliers de kilomètres... © Bruno Scala/Futura-Sciences, d'après Tallapragada et al. 2011 - Chaos

Jusqu'à 5.000 km de dissémination

Prévoir la trajectoire des spores - particules contenant le matériel génétique du champignon et permettant sa reproduction et sa dispersion - n'est pas chose aisée, mais on en comprend néanmoins l'importance : il est plus facile de lutter contre un pathogène lorsqu'on sait où il va sévir. Selon plusieurs études, une spore peut se déplacer de 1 à 5.000 km et, pourtant, sa trajectoire ne semble pas si aléatoire qu'il y paraît. Ce voyage  se divise d'ailleurs en trois étapes, selon les biologistes.

La première étape consiste à une ascension à travers la « couche limite de surface », zone la plus proche du sol, épaisse de 1 à 50 mètres. Pendant cette étape, la trajectoire des spores est soumise aux lois du hasard. Une fois cette couche traversée, elles entrent dans la « couche limite planétaire », épaisse de 100 à 3.000 mètres. C'est au sein de cette zone qu'elles vont se déplacer horizontalement sur de longues distances et cette phase du voyage intéresse particulièrement les scientifiques. La dernière étape est un retour dans la zone de surface où elles se déposent afin d'infecter de nouveaux hôtes.

Les chercheurs Shane Ross (à gauche) et David Schmale, du Virginia Tech avec le modèle réduit télécommandé servant à collecter les spores dans les airs. © College of engineering, Virginia Tech, DR

Où atterrissent les spores ?

Évidemment, lorsqu'elles sont présentes dans la zone de dispersion, les spores sont soumises à de nombreuses contraintes. Le but des chercheurs étaient ici de limiter les incertitudes dans la prévision des trajectoires. Pour cela, ils ont capturés des spores à 100 m d'altitude, grâce à des engins téléguidés. Grâce à de nombreuses données génétiques sur les fusariums, ils ont pu mettre en évidence certaines trajectoires et grâce à cette base, établir des modèles de trajectoires, dont les détails sont publiés dans la revue Chaos.

Bien sûr, il est impossible de déterminer exactement où une spore de fusarium ou de tout autre champignon peut atterrir. Néanmoins grâce à ces modèles, les scientifiques espèrent pouvoir définir des zones à haut risque d'infection. Une aide précieuse pour l'aménagement en agriculture.

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