Découvrez les bactéries qui ravagent les oliveraies et les vignobles

Résumé

Xylella fastidiosa est une bactérie responsable de maladies des plantes, dont le syndrome de dépérissement rapide de l'olivier (SDROI), dont l'impact économique annuel s'élève à plus de 5.5 milliards d'euros. La bactérie peut se propager dans les plantes via le xylème, entraînant un stress hydrique et des carences en éléments nutritifs, provoquant ainsi des symptômes de maladies. Les efforts pour la contrôler se concentrent sur la prévention, le confinement et la recherche de méthodes de traitement.

L'un des pays de l'Union européenne tsur 20 ravageurs prioritaires des plantes, Xylella fastidiosa est une bactérie qui cause diverses maladies des plantes. 

Elle provoque le syndrome mortel de déclin rapide de l'olivier (OQDS), qui a conduit à des épidémies généralisées en Europe au cours des 15 dernières années et dont l'impact économique annuel est estimé à plus de 5.5 milliards d'euros.

Les origines de la bactérie en Europe et dans le monde

Xylella fastidiosa est l'une des deux seules espèces connues de Xylella ; l'autre est Xylella taiwanensis, qui provoque la brûlure des feuilles de poirier chez les poiriers asiatiques sur l'île de Taïwan.

Bactérie aérobie à Gram négatif qui se développe dans les tissus de transport d'eau des plantes (xylème), X. fastidiosa est connue pour provoquer de nombreuses maladies des plantes dans le monde entier. 

Les bactéries peuvent se déplacer librement à travers les plantes via le xylème, se multipliant constamment. 

Une fois que leur nombre atteint un niveau critique, le biofilm qui en résulte bloque le xylème, ce qui entraîne un stress hydrique et des carences en éléments tels que le zinc et le fer, qui provoquent de nombreux symptômes associés aux maladies auxquelles l'agent pathogène est lié.

Les premiers rapports d'une telle maladie ont eu lieu en 1892, lorsqu'un fléau inconnu a détruit environ 14,000 34,600 hectares (- - acres) de vignobles californiens. 

Ce "La « maladie d'Anaheim » a été plus tard nommée maladie de Pierce en l'honneur de Newton Pierce, le bactériologiste chargé d'étudier l'épidémie. 

Pierce a supposé à juste titre qu’un agent infectieux microscopique était à l’origine de la maladie, bien qu’il n’ait pas été en mesure d’isoler ou d’identifier l’agent spécifique.

On suppose qu'il s'agit d'un virus pour la plupart des 20^th siècle, ce n'est qu'en 1973 que X. Fastidiosa a été reconnue comme une bactérie. Ce n'est qu'en 1987 que la bactérie a été officiellement décrite et nommée Xylella fastidiosa par Wells et al. 

Depuis lors, 696 espèces végétales appartenant à 88 familles botaniques ont été identifiées comme hôtes appropriés pour le pathogène.

Parmi les maladies connues pour être causées par Xylella, plusieurs revêtent une importance agricole et économique considérable. Parmi elles, on peut citer la maladie de Pierce, déjà mentionnée, qui cause actuellement à l'industrie viticole californienne des pertes annuelles estimées à 104 millions de dollars (92 millions d'euros), la brûlure des feuilles d'olivier et l'OQDS.

L'OQDS provoque le flétrissement et le dessèchement des feuilles, des brindilles et des branches d'olivier, empêchant les arbres de porter des fruits et conduisant finalement à l'effondrement et à la mort de l'arbre.

Les modèles prédictifs du pire des cas montrent des pertes économiques totales pouvant atteindre 5.6 milliards d'euros rien qu'en Italie d'ici 2070, et on estime que 100,000 - emplois ont déjà été perdus en raison des épidémies dans le pays.

En raison de ses effets destructeurs et de sa capacité à s'adapter rapidement à de nouveaux environnements et hôtes, Xylella fastidiosa est réglementée dans l'UE comme organisme de quarantaine. Son introduction et sa circulation sur le territoire de l'Union sont interdites par la loi.

Comment Xylella se propage et où la trouve-t-on actuellement

Originaire d'Amérique centrale, Xylella fastidiosa est transmise entre les plantes hôtes par des insectes se nourrissant de xylème des familles Cicadellidae (cicadelles) et Cercopidae (cercopes et cicadelles). 

Ces insectes ne sont capables que d'un vol rudimentaire sur de courtes distances (environ 100 mètres), mais on a observé qu'ils parcouraient des distances beaucoup plus longues lorsqu'ils étaient transportés par le vent. Le transfert bactérien a également été démontré sous terre via des greffes racinaires.

La propagation à longue distance se produit le plus souvent par le déplacement de plantes infectées. On pense que c'est ainsi que l'agent pathogène a été introduit en Italie et d'autres nations européennes.

En octobre 2013, Xylella fastidiosa a été trouvé infectant les oliviers dans la région des Pouilles dans le sud de l'Italie. 

C'était la première fois que la bactérie était signalée dans l'Union européenne. La maladie a provoqué une baisse rapide des rendements des oliveraies et, en avril 2015, elle touchait toute la province de Lecce et d'autres zones des Pouilles.

La sous-espèce impliquée en Italie a été identifiée comme étant X. fastidiosa subsp. pauca, une souche qui présente une préférence marquée pour les oliviers et les climats chauds. Cette sous-espèce a depuis été inscrite sur la liste de la loi américaine sur la protection contre le bioterrorisme agricole (Agricultural Bioterrorism Protection Act) en raison de son potentiel dévastateur.

En réponse aux épidémies italiennes, l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a convoqué un atelier scientifique extraordinaire en novembre 2015. 

Plus de 100 scientifiques du monde entier ont participé à l’événement pour identifier les principales lacunes dans les connaissances et discuter des priorités de recherche concernant le pathogène. 

Au cours du même mois, l'EFSA a conclu, à partir d'expériences en cours dans les Pouilles, que les vignes étaient un réservoir possible de Xylella dans la région.

En octobre 2015, le pathogène avait atteint la région Provence-Alpes-Côte d'Azur, en France continentale, où la sous-espèce X. fastidiosa subsp. multiplex avait infecté le polygale à feuilles de myrte, une espèce végétale introduite d'Afrique du Sud. 

L'année suivante, la bactérie a été identifiée dans Corse et en Allemagne. En 2017, il a été détecté sur les îles espagnoles de Mallorca et Ibiza, puis sur le continent espagnol.

Xylella a depuis été trouvée dans les oliviers et autres plantes hôtes à travers la péninsule ibérique, ainsi qu'au Liban et Israël au Moyen-Orient.

Le rôle du changement climatique dans la propagation de Xylella

Des recherches substantielles indiquent que changement climatique augmente le risque d’épidémies de maladies des plantes, les changements de température et d’humidité étant les principaux facteurs.

À mesure que les températures mondiales augmentent, la répartition géographique de nombreux agents pathogènes s’étend, exposant de nouvelles régions et espèces végétales à des maladies auparavant limitées aux climats plus chauds. 

Les températures plus élevées sont généralement propices à la prolifération et à la propagation des espèces fongiques et bactériennes, en particulier lorsqu’elles sont associées à une humidité élevée. 

De plus, des températures minimales plus élevées prolongent la période d'activité saisonnière des organismes et augmentent leur capacité à survivre à l'hiver et à persister dans l'environnement. Cela s'applique non seulement aux agents pathogènes, mais aussi à leurs vecteurs.

En plus de favoriser de nombreux agents pathogènes, les températures plus élevées peuvent affaiblir les mécanismes de défense naturels d'une plante par des processus tels que la chaleur et le stress hydrique, les rendant plus vulnérables aux infections et plus susceptibles de subir des dommages plus importants et des taux de mortalité plus élevés.

Concernant spécifiquement Xylella fastidiosa, un récent modèle épidémiologique climatique a analysé la vulnérabilité des territoires européens à la maladie dans différents scénarios de changement climatique, en évaluant les conditions climatiques favorisées par l'agent pathogène et son principal vecteur, Philaenus spumarius, également connu sous le nom de cercope des prés. Cet insecte a déjà été identifié comme le vecteur responsable de la propagation de la bactérie dans les oliveraies italiennes.

L’étude a révélé qu’une augmentation de la température moyenne mondiale de 1.5 °C augmente le pourcentage de la superficie totale des terres menacées en Europe à 0.32 %, tandis qu’une augmentation de 4 °C augmente la superficie à 1.87 %. 

Dans la fourchette d'augmentations de température analysée, un seuil critique de 3 °C a été identifié. Au-delà de ce seuil, les chercheurs ont constaté que le risque de propagation du pathogène au nord de la région méditerranéenne devient considérablement plus élevé, lui permettant de se propager rapidement dans des zones jusque-là épargnées.

Les auteurs affirment également qu’avant le milieu des années 1990, les conditions climatiques européennes, à l’exception de celles des îles méditerranéennes, ont très probablement empêché la bactérie de s’établir sur le continent.

Efforts pour contrôler Xylella fastidiosa

Comme il n’existe aucun remède connu contre les plantes malades, les mesures de contrôle actuelles se concentrent sur la prévention et le confinement. 

La stratégie la plus efficace couramment utilisée nécessite à la fois l’élimination complète des matières végétales infectées, qui peuvent servir de réservoir à la bactérie, et le contrôle des populations d’insectes vecteurs.

En plus de l'élimination complète des matières végétales connues pour être infectées, l'EFSA recommande de créer un "« zone tampon » d’au moins 100 mètres à partir de laquelle toutes les espèces végétales sensibles sont également éliminées et détruites.

En raison de la nature virulente de l’agent pathogène, les experts recommandent d’utiliser des mesures de protection lors du retrait et du transport de toute matière organique au cours de ce processus.

Le processus de contrôle des insectes vecteurs est tout aussi complexe, nécessitant non seulement l’élimination des organismes eux-mêmes mais également de leurs habitats. 

Cela est nécessaire en raison de la nature polyphage et des cycles de vie à plusieurs stades de ces insectes. Philaenus spumarius, par exemple, est connu pour se nourrir d'au moins 170 plantes hôtes et se développer en cinq stades distincts après l'éclosion.

Traitement et recherche sur Xylella fastidiosa

Des combinaisons de changements dans les méthodes de culture, de traitements bactéricides et d'interventions visant à améliorer l'état physiologique de l'hôte se sont révélées prometteuses pour freiner le développement de la maladie, au point même de permettre la reprise des récoltes. Cependant, à ce jour, aucune mesure n'a permis d'éradiquer le pathogène d'une plante infectée.

La recherche sur les méthodes de traitement est fortement limitée par le statut de quarantaine de Xylella, en particulier au sein de l'UE. D'autres restrictions de l'UE incluent l'interdiction d'utiliser des antibiotiques pour la protection des plantes. Les domaines de recherche varient donc d'une région géographique à l'autre.

Aux États-Unis, où l'utilisation d'antibiotiques est autorisée pour les plantes, des informations sont disponibles à partir d'essais d'antibiotiques tels que l'oxytétracycline, la tétracycline et la streptomycine dans le traitement foliaire de la maladie de Pierce et de la microinjection d'oxytétracycline dans le traitement de la brûlure foliaire induite par Xylella chez l'orme d'Amérique. 

Bien que de tels essais aient démontré une rémission des symptômes, aucun n’a réussi à éliminer l’infection et les symptômes sont réapparus après l’arrêt du traitement.

Une initiative majeure en Europe est la Projet Biovexo, une action d'innovation de l'entreprise commune des industries biosourcées (BBI-JU) lancée en 2020 dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne.

Visant spécifiquement à lutter contre Xylella dans la culture de l'olivier, BIOVEXO développe deux grandes classes de biopesticides respectueux de l'environnement : "« X-biopesticides », qui ciblent directement le pathogène, et "« V-biopesticides », qui ciblent les cercopes qui agissent comme principal vecteur de transmission du pathogène. 

Les composants testés sont des souches bactériennes, un métabolite microbien, des extraits de plantes et un champignon entomopathogène.

Dans une nouvelle approche, des recherches récentes menées au Brésil portent sur la N-acétylcystéine, un médicament mucolytique couramment utilisé pour traiter les surdoses de paracétamol et pour fluidifier le mucus épais dans les cas humains de troubles tels que la pneumonie et la bronchite. 

Bien que les mécanismes responsables ne soient pas encore entièrement compris, les premiers résultats ont montré l’efficacité du médicament pour perturber les biofilms bactériens lorsqu’il est appliqué par irrigation sur des cultures hydroponiques ou de plein champ.

Étant donné le rôle que jouent les biofilms dans la protection des bactéries contre les traitements antimicrobiens et conduisant finalement à une résistance bactérienne, ce domaine de recherche pourrait être en plein essor, car la décomposition de la matrice protectrice du biofilm pourrait augmenter considérablement l'efficacité des traitements ciblant directement la bactérie Xylella.

Tant qu’un moyen de tuer précisément et systématiquement le pathogène dans tout son hôte ne sera pas trouvé, comme le suggère cette recherche, la quarantaine et la destruction des plantes infectées resteront probablement la méthode de contrôle la plus efficace.