Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, affectant essentiellement quelques solanacées, fut décrite pour la première fois en Amérique du Nord en 1909. Elle est à l'origine d'une bactériose vasculaire particulièrement redoutée des producteurs de nombreuses zones de productions de tous les continents. Facilement transmissible par les semences et les plants, elle sévit aussi bien en plein champ que sous abris. Dans ces derniers, les nombreuses manipulations de plantes contribuent à son extension et à l'accroissement de son incidence. On la retrouve aussi bien sur cultures en sol qu'hors sol, où elle est présente dans le substrat et la solution nutritive.
Ses dégâts peuvent être considérables : en situation mal maîtrisée, la quasi-totalité des plantes peuvent être touchées. À terme, le nombre de plantes mortes est important et les rendements sont fortement réduits.
En France, comme dans de nombreux pays, cette bactériose est probablement l'une des maladies de la tomate les plus redoutées, en particulier sous abris. En plus des dégâts qu'elle occasionne, elle oblige souvent à réorganiser le travail dans les cultures. Une fois installée dans une exploitation, il est difficile de s'en débarrasser sans la mise en œuvre de mesures lourdes.
L'agressivité et la spécificité d'hôtes de cette bactérie Gram+ semblent fluctuer en fonction de la souche étudiée.[1]
Les bactériophages sont un des prédateurs de cette bactérie et peuvent être utilisés pour lutter contre le chancre bactérien.
Clavibacter michiganensis sur la tomate
La bactérie Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (CMM), ou chancre bactérien, entre dans la plante par des blessures aux racines ou à la tige. Elle se propage ensuite dans les vaisseaux du xylème à travers toute la plante, entraînant une colonisation systémique importante.
Les signes de la maladie sur une plante adulte comprennent :
- Flétrissement des feuilles.
- Lésions sur la tige (Fig. 1B).
- Mort de la plante (Fig. 1A).
L'infection peut se produire après la formation des fruits, contaminant les graines et provoquant des "yeux d'oiseau" sur les fruits (Fig. 1C). Les graines infectées sont considérées comme le principal moyen de propagation de CMM. Les graines infectées ou les jeunes plants développent une infection systémique qui affecte la quantité et la qualité du rendement, entraînant une mort rapide de la plante.
Les dégâts de Clavibacter michiganensis
Le chancre de la tomate est l'une des principales maladies bactériennes de la tomate à l'échelle mondiale. Les pertes de rendement enregistrées vont de 20 % à 84 % dans les expérimentations sur le terrain[2].
Sa propagation rapide est une menace majeure pour les cultures en raison de l'infection systémique qui se propage dans les vaisseaux du xylème. Ce risque s'étend non seulement au sein d'une culture, mais aussi entre différentes exploitations agricoles, créant un défi majeur pour la gestion de la maladie. Les conséquences sur le rendement et la qualité des cultures, associées aux coûts supplémentaires des mesures de gestion, exercent une pression économique significative, en particulier dans les zones où le chancre de la tomate est répandu. De plus, les pertes de rendement et la baisse de la qualité peuvent compromettre la sécurité alimentaire locale en réduisant l'offre de tomates sur le marché, mettant ainsi en danger l'approvisionnement alimentaire dans ces communautés.
Utilisation des bactériophages contre le chancre bactérien : Agriphage-CMM
Agriphage-CMM est un bactéricide biologique développé par l’entreprise Canadienne de biotechnologie Omnilytics, se basant sur l’utilisation des bactériophages, comme produit actif. Agriphage-CMM est l’un des seuls produits disponibles utilisant des bactériophages comme principe actif. Pour le moment l'utilisation de ce produit n'est pas encore autorisée en France mais uniquement au Canada et au États-Unis.
Il est utilisé spécifiquement dans la lutte contre Clavibacter michiganensis (chancre bactérien de la tomate) et permet donc une lutte biologique contre ce pathogène.
Ce produit se retrouve sous forme liquide et contient 0,0005% de phages spécifiques de Clavibacter michiganensis .
Il peut être utilisé en usage préventif ou curatif quand le pathogène est présent dans les cultures. Pour une efficacité optimale, il est recommandé d’appliquer Agriphage-CMM avant ou immédiatement après l’apparition des premiers symptômes de la maladie.
Mode d’action / Spectre d’action
Mode d’action
Les phages détruisent les bactéries par un processus appelé "lyse". Ce cycle se met en place une fois que le phage est entré en contact avec les bactéries cibles et se fait en 3 étapes :
- Adsorption.
- Réplication.
- Lyse cellulaire.
C’est un processus très rapide qui se met en place une fois que le produit Agriphage-CMM est pulvérisé et qui démarre moins de 30 min après l’application du produit sur les cultures.
Spectre d’action
L’un des avantages principaux de l’utilisation d’Agriphage-CMM est dû à la sélectivité du produit, en effet, les phages étant extrêmement spécifiques, ceux contenus dans le produit ne s'attaquent qu’aux bactéries provoquant le chancre bactérien de la tomate (Clavibacter michiganensis). Une telle spécificité permet donc de limiter les risques de dommages collatéraux sur d’autres organismes comme des bactéries possiblement bénéfiques ou d’autres organismes comme des insectes.
Efficacité
Pour le moment, aucune étude n’a réellement étudié le niveau d’efficacité du produit Agriphage-CMM dans la lutte contre Clavibacter michiganensis. Cependant, dans la lutte contre Xanthomonas axonopodis pv. Vignaeradiatae, une autre bactérie causant d'énormes dégâts en agriculture, l’utilisation d’une combinaison de phage et d’antibiotiques (Streptomycin) a démontré une grande efficacité. En effet, ceci a pu démontrer que leur utilisation réduit grandement le niveau de tâches foliaires entre les plantes non traitées (68% de plantes présentant des taches foliaires) et les plantes traitées (4% présentant des taches foliaires) (Borah P and al., 2000). Ceci démontrant une efficacité très encourageante de l’utilisation des phages en agriculture.
Application
L’application du produit Agriphage-CMM doit être réalisée selon certaines conditions. Premièrement, pour des raisons de sécurité, l’applicateur doit porter un équipement de protection individuelle (EPI) adéquat (gants, lunettes et combinaison imperméable) afin d’éviter tout contact entre la peau et le produit. Agriphage-CMM est un produit liquide pouvant être pulvérisé à l’aide d’un pulvérisateur à main (serres) ou d’un pulvérisateur à rampe (champ).
De plus, la pulvérisation requiert que le produit ne soit pas en contact avec des agents dénaturants (urée) ou des sels de cuivres pendant au moins 4 jours. En effet, ces derniers peuvent avoir un effet néfaste sur la survie des phages. Le produit peut cependant être couplé avec de nombreux fongicides, fertilisants, herbicides ou insecticides afin de permettre un champ d’action plus large.
Pour le nombre d’applications nécessaires, cela dépend principalement du type de cultures.
Application sous serre
- En préventif : L’application doit débuter directement sur les semis dès la plantation pour permettre de protéger les tissus foliaires en croissance. Le produit peut être pulvérisé de manière quotidienne sur le feuillage en période à risque (semis ou température favorisant les bactéries). Pendant les périodes normales, le produit peut être utilisé selon le besoin.
- En curatif : Dès l’apparition des premiers symptômes de chancre bactérien le produit Agriphage-CMM doit être utilisé de manière journalière.
Application au champ
- En préventif : Pour une application au champ, Agriphage-CMM est aussi utilisé de façon préventive avec une pulvérisation sur le feuillage. Premièrement, l’application se fera au début de la pousse des semis avec 1 L/ha de produit Agriphage-CMM, puis, lors du développement de la plante, l’application se fera en utilisant 2 L/ha de produit.
- En curatif : Comme en application sous serre, le produit peut aussi être appliqué dès l’apparition des premiers symptômes d’une infection par Clavibacter michiganensis.
| Condition | Taux | Fréquence |
|---|---|---|
| Serre | ± 1,2 L de produit dilué dans 50L d’eau/ha | 1 fois par jour (préventif semis)
Ou appliquer selon le besoin (curatif) |
| Champ | ± 1,4L à 2,6L de produit dilué dans 190 L d’eau/ha | 1 à 3 fois par semaine |
Coût
Agriphage-CMM est vendu à un prix d’environ 38 € le litre. Les coûts pour l’utilisation du produit Agriphage-CMM en agriculture sont :
- ± 46 € / ha pour le traitement en serre.
- ± 54 € à 100€ / ha pour le traitement en champ.
Comment se procurer le produit
Le produit est disponible directement sur le site officiel d’Omnilytics.
Impact environnemental et sur la santé humaine
Impact environnemental
Aujourd’hui aucune étude n’a pu démontrer un impact de l’utilisation de bactériophages sur l’environnement. En effet, les phages étant des organismes fragiles et sujets aux conditions environnementales, ils se détériorent rapidement après avoir agi contre les bactéries limitant leurs possible impact. De plus, la capacité des phages pour détruire les bactéries ne dépend d’aucune toxine, et donc n’induit pas l’apparition de résidus, limitant une fois de plus son impact sur la biodiversité et l’environnement.
Impact sur la santé humaine
Aucune étude n’a pu démontrer un lien entre la présence de phages et des risques pour la santé humaine. En effet, comme cité précédemment, les phages n’utilisant pas de toxine pour détruire les bactéries, cela permet de limiter les possibles impacts sur la santé. Les seules précautions à prendre sont lors de l’application pour l’agriculteur, car le produit peut provoquer des irritations cutanées ou oculaires.
Avantages et limites
Avantages
- Extrêmement spécifique.
- Pas d’impact environnemental.
- Pas d’impact sur la santé humaine.
- Forte efficacité.
- Peut être utilisé avec une solution chimique permettant de faire la transition entre une agriculture chimique et biologique.
Inconvénients
- La spécificité : Le phage étant spécifique, il ne peut être utilisé que pour 1 type de pathogène, et donc nécessite l’achat d’autre produit pour traiter d'autres pathogènes.
- La fragilité : Les phages sont des organismes fragiles et très sensibles aux conditions environnementales comme les rayons ultraviolets (UV), la sécheresse, les changements de températures ou même les résidus d’agents chimiques qui ont pu être utilisés précédemment dans les cultures.
- Le coût : L’utilisation de cette stratégie de gestion des pathogènes est coûteuse comparée à d'autres solutions chimiques.
- Temps : L'application quotidienne d’Agriphage-CMM en serres requiert beaucoup de temps
Autre source de bactériophages
Les phages se développent naturellement dans les composts. En maintenant une forte biodiversité telle qu’on peut la retrouver dans ce genre d’environnement, on a pu constater le développement de ces organismes (les études ont démontré en particulier la présence de phages T4, spécifiques de la bactérie pathogène Escherichia coli, mais il est probable que d’autres variétés s’y développent de la même manière).
Référence
- Bekircan Eski, D. , Eski, A. & Darcan, C. (2022). The Future of Phage-Mediated Biocontrol of Tomato bacterial Diseases . Journal of Agricultural Biotechnology , 3 (1) , 11-24 .
- Nakayinga R, Makumi A, Tumuhaise V, Tinzaara W. Xanthomonas bacteriophages: a review of their biology and biocontrol applications in agriculture. BMC Microbiol. 2021 Oct 25;21(1):291. doi: 10.1186/s12866-021-02351-7. PMID: 34696726; PMCID: PMC8543423
- Gartemann KH, Kirchner O, Engemann J, Gräfen I, Eichenlaub R, Burger A. Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis: first steps in the understanding of virulence of a Gram-positive phytopathogenic bacterium. J Biotechnol. 2003 Dec 19;106(2-3):179-91. doi: 10.1016/j.jbiotec.2003.07.011. PMID: 14651860
- Nandi M, Macdonald J, Liu P, Weselowski B, Yuan ZC. Clavibacter michiganensis ssp. michiganensis: bacterial canker of tomato, molecular interactions and disease management. Mol Plant Pathol. 2018 Mar 12;19(8):2036–50. doi: 10.1111/mpp.12678. Epub ahead of print. PMID: 29528201; PMCID: PMC6638088.
- Nakayinga, R., Makumi, A., Tumuhaise, V. et al. Xanthomonas bacteriophages: a review of their biology and biocontrol applications in agriculture. BMC Microbiol 21, 291 (2021). https://doi.org/10.1186/s12866-021-02351-7
- Wittmann J, Eichenlaub R, Dreiseikelmann B. The endolysins of bacteriophages CMP1 and CN77 are specific for the lysis of Clavibacter michiganensis strains. Microbiology (Reading). 2010 Aug;156(Pt 8):2366-2373. doi: 10.1099/mic.0.037291-0. Epub 2010 May 6. PMID: 20447991.
- E3S Web Conf. Volume 265, 2021 Actual Problems of Ecology and Environmental Management (APEEM 2021) 04009 Environmental Management https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126504009
- ↑ Ephytia https://ephytia.inra.fr/fr/C/5044/Tomate-Clavibacter-michiganensis-chancre-bacterien
- ↑ Nandi et al., 2018
