Projet H2020 VIROPLANT : ANALYSE VIROME NGS DES RAVAGEURS ET DES PATHOGÈNES POUR LA PROTECTION DES PLANTES
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2018 -2021
- Budget alloué 3.331.580,00 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Proyecto VIROPLANT
La technologie de séquençage de nouvelle génération (NGS) s’est avérée essentielle pour élucider la complexité et le rôle du microbiome associé aux plantes et aux animaux. Le rôle du virome en tant que sous-composant du microbiome commence à être élucidé grâce à de nouvelles méthodes d’analyse des données et à la reconnaissance de son importance dans la formation des systèmes biologiques. L'objectif de VIROPLANT est d'appliquer la technologie NGS et des expériences biologiques empiriques pour développer de nouvelles stratégies de contrôle respectueuses de l'environnement basées sur les virus pour gérer les maladies transmises par les bactéries, les champignons et les insectes vecteurs (phytoplasmes et virus), ainsi que les insectes nuisibles.
Jusqu’à présent, la protection des plantes par virus s’appuyait sur des systèmes modèles limités et efficaces, tels que les baculovirus pour les lépidoptères et un mycovirus pour la lutte contre le chancre du châtaignier ; De plus, les virus qui infectent les bactéries (phages) sont également des outils de pointe ayant le potentiel de lutter contre les souches bactériennes résistantes aux antibiotiques en médecine humaine et vétérinaire. VIROPLANT créera une base de données de nouveaux virus (et de produits biotechnologiques dérivés de ceux-ci) pour élargir l'arsenal d'agents de contrôle des maladies des plantes causées par les principaux stress biotiques. Différentes approches NGS et bioinformatiques seront appliquées pour explorer la diversité des viromes, y compris les infections latentes qui pourraient être exploitées pour de nouvelles stratégies de lutte biologique.
Des protocoles d’évaluation des risques pour les stratégies de contrôle basées sur des modèles de virome seront mis en œuvre. VIROPLANT abordera les perceptions sociales et de genre de l’utilisation de techniques basées sur le virome comme alternatives aux pesticides traditionnels. Un plan d’affaires sera inclus pour les catégories représentatives de stratégies de contrôle basées sur le virome. Les petites et moyennes entreprises et les parties prenantes participeront à la commercialisation des produits les plus prometteurs. Le consortium sera composé d'experts en virome d'insectes, en phagothérapie et en mycovirus issus de différents systèmes agroécologiques à travers l'Europe.
VIROPLANT a isolé et caractérisé 33 nouveaux bactériophages qui sont de bons candidats pour une approche de lutte biologique par phages contre certaines maladies bactériennes importantes des plantes, telles que le flétrissement bactérien des roses, le chancre bactérien des cerisiers et des kiwis, et les maladies des racines folles des cucurbitacées. Pour certains d’entre eux, comme le chancre bactérien du kiwi, la traduction vers une application in vivo spécifique reste à déterminer en raison des difficultés liées à la définition d’une méthode d’administration correcte. Cependant, pour les pathogènes de la cerise et pour le système de la rose, des cocktails de phages sont prêts à être contactés par les entreprises intéressées pour commercialisation. La méthodologie standardisée d’évaluation des risques environnementaux pour la phagothérapie testée dans VIROPLANT pourrait être davantage exploitée par les parties prenantes impliquées dans la réglementation (par exemple, l’EFSA). Concernant l'utilisation des mycovirus pour limiter les maladies fongiques/oomycètes biotrophiques, les principaux résultats exploitables obtenus à VIROPLANT sont :
- La description des viromes peut être utilisée par les scientifiques pour développer de nouvelles théories sur l’évolution virale. Nous avons caractérisé plus de 1000 nouveaux segments viraux correspondant à environ 600 nouvelles espèces de mycovirus. Leurs séquences sont déposées dans des référentiels publics (GenBank) et décrites dans des publications évaluées par des pairs, et pourraient être exploitées pour des applications spécifiques de biocontrôle. Plusieurs souches hypovirulentes de B. cinerea ayant un potentiel de lutte biologique ont été identifiées, et certains candidats mycoviraux induisant une hypovirulence ont également été caractérisés. Un clone infectieux du virus Botrytis F a été développé avec succès, qui sera exploité pour la construction d'un vecteur d'expression virale et de VIGS. Un vecteur VIGS avec le potentiel de produire de l'ARNdb a été développé pour être utilisé dans des stratégies d'ARN interférent contre les champignons. Le vecteur, basé sur le clone infectieux CHV1, a démontré son efficacité dans le silençage endogène et peut être exploité par d'autres scientifiques pour des stratégies de génétique inverse. Concernant la recherche de nouveaux virus pour la lutte contre les ravageurs et les insectes vecteurs, les résultats exploitables de VIROPLANT sont : Une approche globale de l'identification et de l'étude des virus dans les agrosystèmes. Deux nouveaux vecteurs de virus d'insectes VIGS.
- Développement et reproduction de populations de thrips avec des virus persistants spécifiques qui peuvent interférer avec la transmission du tospovirus (synergie ou antagonisme).
- Dans le cas des mitovirus végétaux, la résilience associée au virus au stress abiotique pourrait devenir une stratégie pour améliorer le rendement des plantes, c'est-à-dire la sélection pour la résistance avec des virus mitochondriaux. VIROPLANT a également mené des recherches sur le paysage économique et réglementaire de la commercialisation de produits phytosanitaires (PPP) à base de virus.
Les résultats potentiellement utiles de cette analyse comprennent : Les résultats de l’analyse du système technico-économique peuvent guider les entreprises qui cherchent à investir dans des PPP basés sur les virus et inspirer les organismes de financement sur la nécessité et l’urgence de soutenir la recherche dans ce domaine. Des lacunes dans la réglementation et la recherche ont été identifiées pour l’introduction des PPP à base de phages sur le marché de l’UE, qui devraient être comblées par les agences de réglementation. Un protocole préliminaire à trois niveaux pour l’impact environnemental des PPP à base de phages est proposé. VIROPLANT a également étudié les moyens de surveiller, et éventuellement d’améliorer, l’acceptation sociale des PPP à base de virus. Les résultats sont de la plus haute importance pour les décideurs politiques et les personnes impliquées dans l’innovation technologique dans le domaine de la biotechnologie. La voie est ouverte aux conditions permettant d'améliorer le « processus » d'acceptabilité.
Les activités de diffusion mises en œuvre dans le cadre du projet sont : 24 publications scientifiques en libre accès évaluées par des pairs (qui ont obtenu un total de 246 citations), 4 articles publiés dans des revues locales pour les agriculteurs, 25 participations à des conférences scientifiques nationales et internationales (9 posters et 16 présentations orales), 13 séminaires pour universitaires et 16 réunions avec les parties prenantes.
L'objectif général de VIROPLANT est d'étudier et de proposer des stratégies intégrées de lutte biologique à base de virus. Les conflits croissants entre les agriculteurs et le grand public au sujet de l’utilisation de pesticides dans les zones fortement urbanisées dédiées à la culture de la vigne et des fruits sont une source de grande inquiétude. Il faut trouver des alternatives plus sûres. VIROPLANT a pour objectifs spécifiques :
- Trouver des outils de biocontrôle des maladies bactériennes des plantes qui remplacent le cuivre, seule méthode chimique couramment disponible et autorisée en Europe contre les bactéries.
- Trouver des alternatives à l’utilisation de fongicides chimiques pour lutter contre les maladies des plantes causées par les champignons.
- Réduire l’utilisation d’insecticides pour lutter contre les ravageurs qui causent des dommages directs et indirects aux plantes.
- Explorer le potentiel des technologies récentes (interférence ARN = ARNi) pour limiter l’utilisation de fongicides et de pesticides en agriculture.
- Évaluer la résilience potentielle au stress biotique causé par la présence de virus cachés/cryptiques dans des cultures modèles (tomate) et dans un système expérimental spécifique.
- Évaluer le risque environnemental de la phagothérapie contre les agents pathogènes bactériens des plantes.
- Identification et mesure des facteurs générationnels et spécifiques au genre pour l’acceptation sociale des outils basés sur le virome naturel et biotechnologique.
- Identification de nouvelles opportunités commerciales et de marché aux niveaux régional et européen pour les agents de lutte biologique à base de virus (ACV).
En résumé, VIROPLANT a pu identifier et caractériser moléculairement un grand nombre de nouveaux virus qui infectent les bactéries, les champignons et les insectes. Certains d’entre eux ont également été caractérisés biologiquement et leur potentiel de lutte biologique a été évalué. Des résultats encourageants ont été obtenus spécifiquement pour les bactériophages qui seront utilisés pour le contrôle des maladies bactériennes des plantes. Les approches de silençage génique induit par des virus (VIGS) n’ont pas donné lieu à des outils de lutte biologique viables, pour des raisons à la fois techniques et réglementaires.
Un marché potentiel et une stratégie de communication ont été identifiés pour surmonter la réticence à adopter des agents de lutte biologique à base de virus. Le fardeau réglementaire, associé à une faible acceptabilité sociale, demeure un obstacle majeur au développement de nouvelles mesures.
La technologie de séquençage de nouvelle génération (NGS) s’est avérée essentielle pour élucider la complexité et le rôle du microbiome associé aux plantes et aux animaux. Le rôle du virome en tant que sous-composant du microbiome commence à être révélé grâce à de nouvelles méthodes d’analyse des données et à la reconnaissance de son importance dans la formation des systèmes biologiques.
L'objectif de VIROPLANT est d'appliquer la technologie NGS et des expériences biologiques empiriques pour développer de nouvelles stratégies de contrôle respectueuses de l'environnement basées sur les virus pour gérer les maladies transmises par des vecteurs bactériens, fongiques et insectes (phytoplasmes et virus), ainsi que les insectes nuisibles. Jusqu'à présent, la protection des plantes par virus s'appuyait sur des systèmes modèles peu performants, tels que le baculovirus pour les lépidoptères et un mycovirus pour la lutte contre le chancre du châtaignier.
De plus, les virus qui infectent les bactéries (phages) sont également des outils de pointe ayant le potentiel de lutter contre les souches bactériennes résistantes aux antibiotiques en médecine humaine et vétérinaire. VIROPLANT créera une base de données de nouveaux virus (et de produits biotechnologiques dérivés de virus) pour élargir l'arsenal de contrôle des maladies des plantes causées par les stress biotiques les plus importants. Différentes approches NGS et bioinformatiques seront appliquées pour explorer la diversité du virome, y compris les infections latentes qui peuvent potentiellement être exploitées pour de nouvelles stratégies de lutte biologique. Des protocoles d’évaluation des risques seront mis en œuvre pour les stratégies de contrôle des modèles basés sur le virome.
VIROPLANT abordera les perceptions sociales et sexospécifiques de l’utilisation de techniques basées sur le virome comme alternatives aux pesticides traditionnels. Un plan d’affaires sera inclus pour les catégories représentatives de stratégies de contrôle basées sur le virome. Les petites et moyennes entreprises et les parties prenantes seront impliquées dans la commercialisation des produits les plus prometteurs. Le consortium comprendra des experts en viromes d'insectes, en phagothérapie et en mycovirus de différents systèmes agroécologiques à travers l'Europe.
Transformer les virus en agents de lutte biologique pour lutter contre les bactéries, les champignons et les insectes qui attaquent les cultures pourrait réduire notre dépendance aux produits chimiques et ouvrir la voie aux pesticides de nouvelle génération. Les virus sont considérés par la plupart des gens comme un danger et une menace absolue. Après tout, ils provoquent des maladies et, comme nous l’avons vu avec la COVID-19, des pandémies. Cependant, la réalité est que la grande majorité des espèces virales sont totalement inoffensives ; En fait, certains peuvent être bénéfiques et jouer un rôle essentiel dans de nombreux écosystèmes. Un virus agit par exemple contre le chancre du châtaignier, une maladie fongique qui attaque les châtaigniers.
Ce virus, inoffensif pour l’arbre, agit comme une sorte de biocontrôle naturel, rendant le champignon moins capable de provoquer des maladies. « Je suis virologue végétal de formation et je souhaitais savoir s'il existait des possibilités d'utilisation des virus en agriculture », explique Massimo Turina, coordinateur du projet VIROPLANT au Conseil national de la recherche en Italie. L'utilisation de produits chimiques en agriculture est intenable, surtout dans les zones urbaines, et les antibiotiques contre les bactéries ne peuvent être utilisés en raison de la résistance aux antimicrobiens. L'UE souhaite également éliminer progressivement l'utilisation du cuivre. Il est donc important de trouver de nouvelles approches pour protéger les cultures. Analyse de niche écologique L'objectif du projet VIROPLANT était donc d'examiner le potentiel de nouveaux agents de lutte biologique à base de virus ciblant les bactéries, les champignons et les insectes nuisibles. Turina note qu'il n'existe actuellement sur le marché de l'UE que cinq produits de lutte biologique à base de virus pour la lutte contre les insectes. « De nombreux travaux ont déjà été réalisés sur le rôle écologique des virus dans l’environnement marin, aidés par de nouvelles techniques de séquençage à haut débit », explique Turina. « Nous avons voulu étendre cette approche à d’autres niches écologiques. »
Pour ce faire, Turina et son équipe ont identifié des lésions sur les feuilles où les plantes étaient attaquées. Les maladies bactériennes qui attaquent les kiwis, les haricots, les tomates et les concombres ont été quelques-unes des études de cas du projet. Les insectes nuisibles qui transmettent également des virus et des phytoplasmes à des cultures importantes telles que les raisins, les poivrons et les oignons ont également été inclus. L'équipe a également collecté des échantillons de mildiou et d'oïdium. Ces échantillons ont été ramenés au laboratoire et analysés à l’aide de la technologie de séquençage génétique. Cela a permis à l’équipe de caractériser la composition génétique d’une niche écologique spécifique et de rechercher des virus qui pourraient être utilisés comme agents de lutte biologique. Les candidats prometteurs ont ensuite été utilisés dans des essais. Une nouvelle ère dans le biocontrôle « Nous avons pu décrire en détail les génomes de milliers de nouveaux virus en analysant des bactéries, des champignons et des insectes », ajoute Turina. « Nous avons trouvé de nombreux candidats qui pourraient être utilisés contre des maladies spécifiques et qui pourraient un jour être transformés en produits. » Ces résultats pourraient également influencer la médecine humaine. L’intérêt pour ces bactériophages (virus qui attaquent les bactéries) comme alternative viable aux antibiotiques est croissant. « À l’avenir, il sera essentiel de s’attaquer à l’acceptation sociale des agents de lutte biologique à base de virus », note-t-il.
Nous devons également analyser leur potentiel commercial et œuvrer à un cadre réglementaire plus rationalisé. » Turina souligne que les agents de lutte biologique sont soumis aux mêmes contraintes réglementaires que les pesticides chimiques. Il estime que ce point mérite d'être examiné. Enfin, Turina et son équipe ont pu identifier des types de virus jusqu'alors inconnus. « Nous avons découvert ce qui pourrait être des chaînons manquants dans l'évolution virale », explique-t-il. « C'est très intéressant d'un point de vue scientifique fondamental. » Avec des recherches plus poussées, cela pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre l’origine et l’évolution des virus. »
VIROPLANT a pris les premières mesures pour mettre sur le marché européen le premier cocktail de phages contre une maladie des cultures ; ont étudié la possibilité d’utiliser des mycovirus à ADN simple brin circulaires directement comme fongicides contre Botrytis cinerea ; développé le premier vecteur à base de mycovirus pour un VIGS réussi dans les champignons ; élargi l’arsenal d’outils viraux disponibles pour la lutte biologique contre les insectes nuisibles au-delà de la gamme limitée d’hôtes des baculovirus ; a analysé les aspects spécifiques derrière l’acceptation des préjugés sexistes/générationnels et a fourni des stratégies de communication spécifiques pour surmonter la réticence à adopter des produits à base de virus. IMPACTS : VIROPLANT a eu un impact majeur sur la refonte de l’histoire évolutive des mycovirus ; VIROPLANT a identifié une nouvelle stratégie basée sur des virus d’insectes pour interférer avec la transmission des tospovirus ; une dépendance potentiellement réduite aux produits phytosanitaires chimiques ; introduit de nouveaux produits avec une plus grande spécificité et de meilleures performances environnementales.
IMPACTS SUR LA SOCIÉTÉ : une meilleure sensibilisation sociale, c’est-à-dire une meilleure acceptation générale de la thérapie génique basée sur les virus. - améliorer la perception des virus et des produits à base de virus dans le processus d’apprentissage dans les programmes scolaires.
- CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE (CNR)
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