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Pseudomonas syringae

Pseudomonas syringae (Pseudomonas syringae syringae, TAX: 208964) est une bactérie du genre Pseudomonas qui est un complexe comptant plus de 60 espÚces en bùtonnet, toutes à Gram négatif et munies de flagelles polaires, capables de se multiplier sur des milieux variés.

Pseudomonas syringae
Description de cette image, également commentée ci-aprÚs
Chancre du Marronnier (Pseudomonas syringae).

EspĂšce

Pseudomonas syringae
Van Hall[1], 1902

Certaines souches de Pseudomonas sont symbiotes de plantes et de la microflore du sol, mais dans certaines conditions, certains Pseudomonas sont des pathogÚnes mortels pour l'animal et l'Homme, ce qui explique qu'une partie des données sur P. syringae soient publiées par des revues médicales (Exemple)

Face Ă  l'arbre, Pseudomonas syringae semble « opportuniste », infectant des plantes dĂ©jĂ  affaiblie par la pollution, un stress hydrique, de mauvaises conditions de plantation, une autre maladie, des blessures, un systĂšme racinaire contraint ou asphyxiĂ©. La restauration d'un environnement sain semble le meilleur traitement prĂ©ventif. Pseudomonas syringae ayant une bonne rĂ©sistance aux antibiotiques et forte capacitĂ© de mutation, ces derniers sont dĂ©conseillĂ©s. Parmi les premiers cas observĂ©s, l'arbre rapidement fragilisĂ©, mourrait en 2 Ă  3 ans, mais il est possible que certaines souches soient gĂ©nĂ©tiquement plus rĂ©sistantes. Des travaux scientifiques en cours visent Ă  acquĂ©rir plus d'information sur cette maladie Ă©mergente.

Description

Comme tous les Pseudomonas (sauf un), Pseudomonas syringae est trĂšs mobile grĂące Ă  des flagelles (ou cils) polaires. Solitaire, en petits groupements, ou prĂ©sent en biofilm, il est peu exigeant et ubiquiste. Une batterie d’enzymes (gĂ©latinase, collagĂ©nase, lĂ©cithinase, protĂ©ases, Ă©lastase, et pour quelques types saprophytes ou pathogĂšnes opportunistes d'animaux : Arginine dihydrolase) lui permettent en effet de dissoudre et digĂ©rer une grande variĂ©tĂ© de substances et matiĂšres organiques qu’il trouve dans le sol ou dans l’eau, Ă  la surface des feuilles ou dans les cellules de vĂ©gĂ©taux quand il peut s'y introduire.

P. syringae peut dans certaines conditions produire des pigments possédant une oxydase, mais incapables de fermenter le glucose.

Il produit des exotoxines (toxines extra-cellulaires), dont l’exotoxine S et l’exotoxine A, proche de la toxine diphtĂ©rique (convergence Ă©volutive) dĂ©tectĂ©e chez 90 % des souches de P. aeruginosa, et dont la production est exacerbĂ©e lorsque la bactĂ©rie ne dispose pas de fer). Ces toxines inhibent la synthĂšse protĂ©ique de la cellule infectĂ©e, la tuant. Les Pseudomonas produisent aussi des endotoxines et souvent, mais pas toujours (cela dĂ©pend notamment du milieu de culture) des pigments toxiques ou Ă  propriĂ©tĂ©s antibiotiques qui les dĂ©fendent contre d'autres Pseudomonas. Ces endotoxines sont : fluorescĂ©ine (= pyoverdine) (pigment jaune-vert, soluble dans l'eau), phĂ©nazines, pyocyanine, (pigment bleu-vert, soluble dans le chloroforme), pyorubine (pigment brun), oxyphĂ©nazine (produit de dĂ©gradation de la pyocyanine).

Importance pour le climat

Cette bactĂ©rie produit des protĂ©ines qui accĂ©lĂšrent la nuclĂ©ation de l'eau, passage vers la formation de glace, ce qui entraĂźne des dommages sur les plantes-hĂŽtes mĂȘme lorsque la tempĂ©rature est supĂ©rieure Ă  0°C. Cela empĂȘche aussi l'eau de rester liquide Ă  des tempĂ©ratures nĂ©gatives par surfusion[2].

Or, il existe un gradient thermique dans l'atmosphÚre et donc la présence de cette bactérie va jouer sur l'altitude de formation du nuage. Avec, le nuage se formera autour de 3500 m, sans, il devra s'élever à 8300m. Un nuage aura un effet radiatif qui variera fortement avec l'altitude. Avec, il fera -90 watt/m2, sans il fera +60 watt/m2. Le CO2 et autres gaz à effet de serre représentent 2.6 Watt/m2.

Dynamique des populations

P. syringae est réputé peu actif en été ou par trÚs grands froids, mais il est néanmoins parfois abondant sur la surface des feuilles en été.

Il serait principalement diffusé par le vent et la pluie, notamment par temps venteux, froid et trÚs humide en fin d'hiver et début de printemps, en zone tempérée. C'est à cette période que la contagion serait maximale, sans nécessité de vecteur animal ou inoculateur.

DotĂ© d'une membrane externe rĂ©sistance aux ultra-violets et aux oxydants, et impermĂ©able Ă  de nombreux antibiotiques, ce bacille est rĂ©putĂ© ĂȘtre un aĂ©robie strict. (Il conviendrait cependant de vĂ©rifier que certaines souches de P. syringae n'aient pas hĂ©ritĂ© d'autres souches une capacitĂ© Ă  extraire l'oxygĂšne de nitrates (NO3−) du sol ou en solution, ce qui les rendrait alors aussi capables de respirer le nitrate (Certains Pseudomonas le font sans difficultĂ© en condition expĂ©rimentale, dans une gĂ©lose enrichie en nitrates). Sachant que les sols et l'eau et mĂȘme l'air sont de plus en plus riches en nitrates perdus par les Ă©gouts, stations d'Ă©puration et surtout par les engrais agricoles, et sachant qu'en ville, certains pieds d'arbres sont abondamment arrosĂ©s d'urine et d'excrĂ©ments, de chiens principalement, cette propriĂ©tĂ© pourrait avoir une importance, d'autant que depuis les annĂ©es 1980, plusieurs souches de Peudomonas ont Ă©tĂ© appliquĂ©es sur des graines de cĂ©rĂ©ales ou directement sur les sols pour concurrencer d'autres microbes et champignons pathogĂšnes.

La production de pyoverdine est chez certains pseudomonas testés, dopée par une teneur élevée en phosphate, qui est un autre produit (engrais, contenant souvent des résidus radioactifs et de cadmium ; deux facteurs de stress pour la plante) que l'agriculture utilise massivement. Enfin, certains pseudomonas sont capables de profiter des oxydes d'azote pour en extraire le dioxygÚne, or, les oxydes d'azote sont aussi des polluants trÚs présents dans les villes et banlieues, émis par les véhicules, le chauffage et l'agriculture périurbaine.

Habitat

Les Pseudomonas sont un groupe large et trĂšs ubiquiste. Se contentant de peu et pouvant se nourrir sur de nombreux substrats, cette bactĂ©rie se multiplie jusque dans des environnements trĂšs pauvres (jusque dans de l’eau bi-distillĂ©e !). On en trouve dans le sol, dans l’air et dans les eaux douces, salĂ©es et saumĂątres ainsi et sur de nombreuses surfaces (vĂ©gĂ©tales notamment). On en a trouvĂ© dans l'air jusque dans les nuages (oĂč le vent les transporte et oĂč ils semblent jouer un rĂŽle pour la nuclĂ©ation des gouttes d'eau, mais surtout dans la formation de cristaux de glace).

De nombreux Pseudomonas jouent un rĂŽle majeur pour la fertilitĂ© du sol, notamment en dissĂ©minant les oxydes d'azote[3] et en limitant les populations de bactĂ©ries ou champignons pathogĂšnes. Pseudomonas spp. fluorescents semblent ĂȘtre des symbiotes des plantes dans la rhizosphĂšre, mais survivent mal en contexte d'agriculture intensive. Certains variants de P. syringae se montrent efficaces en lutte biologique. Ils sont impliquĂ©s notamment dans le cycle du fer et de l'azote, et semblent contribuer Ă  repousser d’autres pathogĂšnes.

Présence

Quatre cents souches de Pseudomonas syringae ont Ă©tĂ© analysĂ©es avant la fin 2006 rien qu’en Belgique, sur la base de caractĂšres phĂ©notypiques (phytotoxines, sidĂ©rophores et BactĂ©riocines), et sur des bases gĂ©nĂ©tiques (analyses de type PCR qui ont rĂ©vĂ©lĂ© une centaine de profils diffĂ©rents, permettant de diffĂ©rencier les souches entre et au sein des pathovars).

P. syringae a Ă©tĂ© retrouvĂ© presque partout, avec une large diversitĂ© interspĂ©cifique, dont gĂ©nĂ©tique dans ceux des vergers de poirier, cerisier doux, cerisier acide et prunier qui ont Ă©tĂ© Ă©tudiĂ©s dans les rĂ©gions belges de Gembloux et de Gorsem. Les deux principaux pathovars de l’espĂšce connus sur ces cultures (pathovars syringae et morsprunorum, les deux races du pathovar morsprunorum), mais aussi diverses souches de Pseudomonas syringae de pathovars indĂ©terminĂ©s et de Pseudomonas viridiflava atypiques ont Ă©tĂ© identifiĂ©s 169 fois dans ces vergers, avec des dĂ©gĂąts et symptĂŽmes variĂ©s, parfois graves.

À partir de 235 collectes en vergers fruitiers dans toute la RĂ©gion wallonne, des tests par Bio-PCR ont permis par exemple de rassembler 501 nouvelles souches du groupe Pseudomonas syringae (pour 41 nouvelles souches d’Erwinia amylovora).
Source

Le cas du chancre et dépérissement du marronnier (historique)

Tronc de marronnier malade.
Détail du plan de coupe d'un tronc (mort depuis plus d'un an). On distingue les indices d'une forte activité fongique.

Le chancre bactĂ©rien responsable du dĂ©pĂ©rissement du marronnier est une maladie Ă©mergente[4] aux causes probablement multiples. On a d’abord cru qu’une succession d’hiver trĂšs doux, d’étĂ©s chauds et de printemps humides et d’autres facteurs (pollution, contamination par la taille, etc.) avaient favorisĂ© les infections de marronniers par des organismes pathogĂšnes proches des champignons, appartenant au complexe Phytophthora trouvĂ©s dans des chancres observĂ©s depuis la fin des annĂ©es 1990 sur diverses espĂšces d'arbres. Mais en 2005, alors qu'au Royaume-Uni, la Commission des forĂȘts (Forestry commission) estimait que 35 000 Ă  50 000 arbres Ă©taient malades et plusieurs milliers dĂ©jĂ  morts de cette maladie nouvelle, l’analyse d’échantillons de tissus attaquĂ©s (venant du sud de l'Angleterre) a systĂ©matiquement mis en Ă©vidence un complexe de bactĂ©ries Pseudomonas syringae. Dans le Hampshire, sur 230 marronniers Ă©tudiĂ©s, 50 % environ prĂ©sentait des symptĂŽmes de la maladie[5]. Trois espĂšces au moins sont touchĂ©es, et lĂ  oĂč de jeunes marronniers ont Ă©tĂ© plantĂ©s Ă  la place de ceux qui sont morts, ils ont prĂ©sentĂ© des traces de l'infection en quelques annĂ©es.

Aux Pays-Bas en 2005, des bactĂ©ries Pseudomonas syringae ont Ă©galement Ă©tĂ© trouvĂ©es sur les arbres malades Ă©tudiĂ©s. De mĂȘme Ă  Bruxelles et dans toute la Belgique centrale en 2006 (mais pas dans le Sud-Est du pays (Ardennes belges et Gaume) oĂč les marronniers semblent curieusement Ă©pargnĂ©s par la maladie). Ces "P. syringae" semblent proche de l’agent du chancre bactĂ©rien du cerisier et d'autres fruitiers (bactĂ©ries qui sont un des principaux sujets de recherche du laboratoire de bactĂ©riologie du centre wallon de recherche agronomique (CRA-W) en Belgique, depuis le milieu des annĂ©es 1990. Le , la bactĂ©rie est isolĂ©e Ă  partir des troncs de deux marronniers malades de l’avenue de Tervueren Ă  Bruxelles puis plusieurs dizaines de souches seront isolĂ©es Ă  partir de 6 sites bruxellois et 11 sites wallons, qui seront Ă©tudiĂ©es, y compris pour leurs empreintes gĂ©nĂ©tiques (par REP-PCR) par le CRA-W (Ă  partir de ). La mise en culture et le test de ces bactĂ©ries par le CRA-W ont montrĂ© une virulence inhabituelle sur le marronnier, et que l'infection des tissus corticaux de marronniers par la bactĂ©rie provoquait bien des chancres tels qu'observĂ©s chez cet arbre depuis quelques annĂ©es.

Un groupe nĂ©erlandais de travail (Aesculaap) a Ă©tĂ© crĂ©Ă© quand le dĂ©pĂ©rissement des marronniers est apparu ĂȘtre un problĂšme national aux Pays-Bas. Un premier programme nommĂ© « Red de kastanje voor Nederland », ce qui signifie « Sauver les marronniers de Hollande » a travaillĂ© avec plusieurs villes pour cartographier la progression du phĂ©nomĂšne, avant de lancer en 2005 une enquĂȘte nationale, pour notamment identifier les pathogĂšnes potentiellement en cause et juger d’une Ă©ventuelle coresponsabilitĂ© de la mineuse du marronnier, invasif rĂ©cent dans les zones touchĂ©es par le chancre. On Ă©tudie les processus biochimiques de l’infection, et Ă  Houten, des lĂ©sions ont Ă©tĂ© expĂ©rimentalement traitĂ©es avec diffĂ©rents produits pour tester leur capacitĂ© Ă  traiter la maladie. Des Ă©chantillons de bois, d'Ă©corce, de fleurs, de racines et de sol sont rassemblĂ©s et Ă©tudiĂ©s, ainsi que les dĂ©fenses naturelles du marronnier pour produire d’éventuels moyens de lutte et des conseils pratiques. Les chercheurs vĂ©rifient aussi que les chancres bactĂ©riens trouvĂ©s sur d’autres espĂšces d’arbres ne sont pas dus Ă  des infections par P. syringae.

Alors que le nombre de régions touchées augmentait dans le pays et en Europe, un nouveau programme « Behoud de kastanje » (« Préserver le marronnier ») a été lancé en 2006, associant plus de la moitié des villes du pays (carte). Les chercheurs y ont confirmé que Pseudomonas syringae était bien responsable de cette maladie. Il étudie les défenses naturelles du marronnier et les facteurs de stress qui pourraient favoriser la maladie et continue à chercher des solutions..

Au Royaume-Uni, la revue Forestry & British Timber, concluait Ă©galement, en (p. 20), que P. Syringae est presque certainement le responsable de la maladie et non pas les champignons phytophtora comme on l’avait d’abord cru.

Dans plusieurs pays, l’identification de souches prĂ©sentant des caractĂ©ristiques particuliĂšres est en cours, ainsi que des analyses phylogĂ©nĂ©tiques.

Les premiers marronniers malades sont trĂšs souvent des arbres jeunes (15 Ă  30 ans), stressĂ©s et mal plantĂ©s, ou qui auraient pu ĂȘtre contaminĂ©s en pĂ©piniĂšre ou par des outils de taille

Partout, il semble que la plupart des premiers arbres malades et morts sont ùgés de 10 à 30 ans. Des P. syringae ont été trouvés (été 2006 à Bruxelles) dans les tissus corticaux de marronniers plus vieux, mais qui ne semblent pas induire de chancre.

Les zones de dĂ©parts d'Ă©pidĂ©mie de chancre du marronnier sont souvent des zones de pollution industrielle, urbaine, automobile et agricole, et pour le cas des fruitiers, et des marronniers), il semble que les arbres malades sont souvent des arbres stressĂ©s ou mal plantĂ©s (dans les 10 Ă  30 derniĂšres annĂ©es), ou ayant tous les mĂȘmes pĂ©piniĂšres comme origine ; le fait qu’ils soient infectĂ©s les premiers plaide pour une responsabilitĂ© anthropique. Quelques cas atypiques (marronniers ĂągĂ©s touchĂ©s dans un des parcs privĂ©s isolĂ©s...) pourraient aussi ĂȘtre expliquĂ©s par une contamination portĂ©e par des outils non dĂ©sinfectĂ©s lors de coupes ou tailles d’entretien les annĂ©es prĂ©cĂ©dentes (Pseudomonas est de plus, connu pour rĂ©sister Ă  certains dĂ©sinfectants).

Une éventuelle dispersion accrue par la mineuse du marronnier est étudiée depuis 2006.

SymptĂŽmes

Chez le marronnier, cerisier ou fruitiers : Les symptĂŽmes sont nombreux et atypiques s'ils sont pris sĂ©parĂ©ment : dĂ©bourrement ralenti puis bloquĂ©, suivi d'un dessĂšchement des feuilles et des Ă©corces ou des fleurs, Ă  diffĂ©rentes hauteurs ou Ă  des stades divers de vĂ©gĂ©tation, qui entraĂźne un retard ou arrĂȘt de la croissance. Un seul rameau peut ĂȘtre touchĂ©, ou une ou plusieurs branches maĂźtresses ou tout l'arbre (y compris les racines par exemple dans le cas de la nectarine infectĂ©e) ou toute la plante (dans le cas d'annuelles). Des taches et nĂ©croses se forment sur les feuilles (taches d'apparences trĂšs diverses selon les souches et les hĂŽtes concernĂ©s). Selon certains auteurs, les attaques sur les feuilles surviennent souvent aprĂšs de fortes pluies et des coups de vent.

Les chancres apparaissant sur les écorces (ici de marronniers, à Lille, dans le Nord de la France, en 2006) sont généralement les premiers symptÎmes. Les marronniers meurent souvent dans les 2 à 3 années qui suivent

La dessiccation est accompagnĂ©e ou prĂ©cĂ©dĂ©e de nĂ©croses chancreuses d'oĂč s'Ă©coule un exsudat brunĂątre Ă  rougeĂątre. Les chancres d'oĂč coule un exsudat foncĂ© sont un des symptĂŽmes les plus caractĂ©ristiques. Ils s'accompagnent souvent de longues fentes verticales (chez le marronnier) et/ou d'un dĂ©collement de l'Ă©corce chez les arbres. Sous l'Ă©corce des taches rougeĂątres Ă  brunĂątre se dĂ©veloppent. Parfois des coulĂ©es importantes d'exsudat colorent l'Ă©corce, marquant un Ă©coulement le long du tronc, avec une diffusion horizontale sur les micro-algues et micro-lichens Ă©piphytes par exemple. Divers champignons opportunistes ou insectes saproxylophages peuvent alors coloniser le bois malade ou mort. Dans les annĂ©es 2000-2006, La prĂ©sence de chancres avec Ă©coulements sur des arbres de 10 Ă  20 ans semblent systĂ©matiquement annoncer la mort de l'arbre, souvent en 1 an ou deux.

Rem : Confusion possible avec Pseudonomas viridiflava.

peu aprĂšs l'apparition des chancres, l'Ă©corce se fend et meurt

Virulence

De trÚs nombreux variants (phénotypes) de cette bactérie existent probablement. Plus de 40 pathovars sont connus, voire trÚs étudiés car cause de pertes économiques importantes en attaquant divers arbres fruitiers et plantes potagÚres (ex : tomate, tabac, concombre, haricot, pois, abricotier, pommier, poirier, citronnier, soja. Ses effets ont aussi été étudiés chez une plante modÚle de laboratoire : Arabidopsis. Chaque pathovar est désigné par le sigle pv. et un nom et numéro (Ex : P. syringae pv. syringae B728a) qui attaque le haricot.

Pour la plupart des plantes étudiées on trouve des cultivars résistants à P. syringae.

Il n'y a pas encore de consensus sur les processus d'infection et de contagion. Dans le cas des plantes annuelles cultivées, on pense que le bacille est présent dans le sol ou sur la graine, qu'il colonise d'abord l'extérieur de la plante (phylloplane). Il peut infecter les cellules de surface (il est alors pathogÚne) ou simplement coloniser le phylloplane de maniÚre épiphyte sans endommager le végétal qui n'est alors qu'un support. Il peut dans les deux cas pénétrer par des blessures (ou par les stomates des feuilles ?). Le bacille peut alors entamer une seconde phase de croissance dans l'apoplaste (l'ensemble des espaces intercellulaires de la feuille, de la peau du fruit), ou dans les tissus sous-corticaux (sous-écorce) quand il s'agit d'un arbre. Certains auteurs évoquent aussi des infections racinaires.

Une Ă©quipe au moins travaille sur l'hypothĂšse d'une interaction complexe entre bacille-insectes-hĂŽte.

Les cellules de plantes rĂ©sistantes aux Pseudomonas pathogĂšnes dĂ©clenchent un programme de suicide cellulaire aprĂšs l'avoir dĂ©tectĂ© dans la cellule. Mais certains pathovars de pseudomonas semblent en mesure d'inhiber ce programme. Une Ă©tude amĂ©ricaine rĂ©cente (2019) a montrĂ© que la bactĂ©rie peu se dĂ©guiser pour tromper par le systĂšme systĂšme immunitaire de l'hĂŽte qu'elle infecte et y dĂ©sarmer la protĂ©ine shock 90 (HSP90), une protĂ©ine connue pour ĂȘtre essentielle parmi les moyens de dĂ©fense des vĂ©gĂ©taux et de animaux (elle aide Ă  assembler et configurer des molĂ©cules qui dĂ©tectent l’invasion de pathogĂšnes et combattent l’infection.)[6]. Pseudomonas syringae sĂ©crĂšte une protĂ©ine de virulence baptisĂ©e HopBF1 qui imite les molĂ©cules vĂ©gĂ©tales qui se lient Ă  HSP90. HSP90 peut ainsi ĂȘtre dĂ©sactivĂ©e par HopBF1, au dĂ©triment de l'immunitĂ© de la plante qui n'arrive alors plus Ă  combattre la bactĂ©rie. Selon les auteurs de cette Ă©tude, mieux connaitre les composĂ©s dĂ©sactivant HopBF1 pourraient aider Ă  contrĂŽler les agents pathogĂšnes des cultures[6]. De plus il se trouve que HSP90 favorise la croissance et la survie de beaucoup de types de cellules tumorales ou cancĂ©reuses[7], ce qui laisse espĂ©rer qu'on pourrait un jour utiliser HopBF1 pour bloquer la croissance de ces tumeurs[6].

Chez les plantes annuelles les dĂ©gĂąts peuvent ĂȘtre importants en pĂ©riode humide et fraĂźche, et sont stoppĂ©s avec l'arrivĂ©e de la belle saison.

Les populations de ce bacille coĂ©voluent avec de nombreuses plantes depuis probablement trĂšs longtemps. Il est possible que la mise en contact de bacilles et de plantes qui ont connu une Ă©volution divergente sur des continents diffĂ©rents favorise des souches qui paraissent hautement virulentes, faute de protection gĂ©nĂ©tiquement programmĂ©e chez leurs hĂŽtes, mais ça ne reste en 2006 qu'une hypothĂšse. Depuis les annĂ©es 1990, avec une forte aggravation dans les annĂ©es 2000, quelques souches particuliĂšrement virulentes de P. syringae semblent responsables de mortalitĂ© importantes de marronniers d'Inde dans le centre de l'Europe de l'Ouest. Des Ă©tudes ont Ă©tĂ© entreprises en 2006 pour mieux comprendre cette nouvelle virulence sur le marronnier, mais des Ă©tudes antĂ©rieures concernant d'autres espĂšces cibles se poursuivent (ex Berkeley, Cornell University(USA), UniversitĂ© du Wisconsin (USA), UC-Riverside (USA) Ă  l’INRA en France ou en Belgique, et ailleurs, certains chercheurs plaidant pour un sĂ©quençage de diffĂ©rentes souches pour identifier les gĂšnes impliquĂ©s dans la virulence du bacille et pour produire des tests rapides sous forme de biopuces (micro-array) identifiant les souches de la bactĂ©rie. Au sein d'une mĂȘme espĂšce-hĂŽte cible, il existe des gĂ©notypes qui protĂšgent certaines souches de plantes contre cette bactĂ©rie. L'universitĂ© de Berkeley a identifiĂ© de nombreux gĂšnes qui ne s'expriment que lorsque la bactĂ©rie est sur une plante ou l'infecte, et non en milieu de culture. Ces gĂšnes jouent un rĂŽle encore inconnu ou mal compris.

Selon les travaux du Dr. Matthias Ullrich, de l'UniversitĂ© de BrĂȘme (Allemagne), il semble qu'une protĂ©ine composĂ©e de deux Ă©lĂ©ments de la bactĂ©rie puisse changer de forme lorsque la tempĂ©rature baisse. Cette molĂ©cule jouerait Ă  la fois le rĂŽle d'un thermostat qui activerait le gĂšne qui commande la production de coronatine qui est un phytotoxique, au moment oĂč la plante y est plus vulnĂ©rable quand il fait froid et gris.

Assez diffĂ©rente de l'espĂšce-type Pseudomonas aeruginosa un sous-type de la bactĂ©rie semble ne s'attaquer qu'Ă  une seule espĂšces de vĂ©gĂ©taux, voire Ă  une sous-population ayant des caractĂ©ristiques gĂ©nĂ©tiques de susceptibilitĂ© Ă  ce Pseudomonas particulier. Il peut aussi se dĂ©velopper sur eux en Ă©piphyte, sans poser de problĂšme pathologique apparent. Un marronnier qui semble sain peut ĂȘtre gravement touchĂ© l'annĂ©e suivante et mort deux ans plus tard[8].

Génétique

Le gĂ©nome de Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 a Ă©tĂ© sĂ©quencĂ©, de mĂȘme que celui de P. putida et P. aeruginosa (disponibles en 2006 sur Internet sur la base de donnĂ©es gĂ©nĂ©tiques KEGG) (voir aussi http://leah.haifa.ac.il/~hosid/Curved_Promoters/Table1.html) Le pathovar Psy B728a dĂ©codĂ©e en 2005 dispose de 5217 gĂšnes[9].

Rem: la plupart des pseudomonas sont lysogÚnes ou multilysogÚnes, c'est-à-dire que leur génome contient un ou plusieurs génomes de virus, ce qui serait une des explications de la virulence de certaines souches, et de leur facilité à muter.

Des travaux sont en cours sur les souches qui dĂ©ciment les marronniers dans certains parcs, jardins ou zones urbaines au centre de l’Europe de l’Ouest.

Habitat

Plant de tomate infecté par P. Syringae.
DĂ©tail de la tige.
DĂ©tail du fruit.

Cette bactérie est normalement et largement présente dans l'environnement en zone tempérée et tropicale. On la trouve sur de nombreuses plantes, pathogÚne ou non selon la souche et selon les espÚces végétales qui savent ou non s'en protéger.

Les Pseudomonas sont réputés apprécier les environnements frais et/ou humides. On peut les trouver dans le sol, dans les eaux douces, salées ou saumùtres et thermales comme à la surface des feuilles. Elles seraient moins présentes dans les eaux riches en matiÚres organiques, notamment stagnantes, probablement en raison de la concurrence d'autres espÚces plus adaptées, supportant des taux d'oxygÚne plus bas.

On en a trouvé jusque dans les nuages. Le vent, la pluie et les embruns routiers sont réputés pouvoir la disperser. Présente dans les réservoirs d'eau pluviale, elle peut lors de l'arrosage des fleurs ou légumes les contaminer (pour les espÚces phytopathogÚnes).

Certains variants pathogÚnes (pathovar) ne sont connus qu'en quelques pays, ou ont été découverts en deux points opposés de la planÚte, dont par exemple Pseudomonas syringae pv. persicae (voir carte mondiale) qu'on a trouvé en Croatie, en France, au Royaume-Uni et en Nouvelle-Zélande. (Rappel : la non présence sur la carte peut résulter d'un défaut de surveillance ou de déclaration, et ne concerne que la région EPPO).

Phytopathogénicité

Lorsque les tempĂ©ratures sont nĂ©gatives la bactĂ©rie, par son pouvoir glaçogĂšne semble pouvoir pĂ©nĂ©trer dans les bourgeons et/ou franchir la barriĂšre de l’écorce sur les branches ou l’écorce du tronc et les nĂ©croser. Selon Vigouroux (1989), les cycles gel-dĂ©gel peuvent Ă©galement faciliter la pĂ©nĂ©tration de la bactĂ©rie. Les plaies rĂ©sultant de la taille sont des voies de pĂ©nĂ©tration faciles pour Pseudomonas syringae 2 pv persicae sur le pĂȘcher, surtout si la taille est faite en hiver et sur des tissus sensibles par des outils polluĂ©s par la bactĂ©rie (Luisetti et al., 1981).

Au printemps, Ă  partir des organes contaminĂ©s, la bactĂ©rie peut coloniser la surface de l’écorce et des feuilles en Ă©piphyte (Gardan et al., 1972), avec une Ă©ventuelle production de taches foliaires favorisant au printemps d'un important inoculum. Ce seraient cependant les feuilles et les pĂ©tioles, abondamment colonisĂ©es par la bactĂ©rie en automne, qui seraient l'inoculum responsable des lĂ©sions rĂ©alisĂ©es au travers des plaies pĂ©tiolaires. À noter que l’éclairage artificiel en retardant la chute des feuilles pourrait peut-ĂȘtre avoir un impact sur la cicatrisation des plaies pĂ©tiolaires.

P. syringae est couramment trouvĂ©e en Ă©piphyte sur les feuilles sans qu'il infecte celle-ci. Il doit pĂ©nĂ©trer l'intĂ©rieur des cellules pour devenir pathogĂšne. Il pourrait peut-ĂȘtre aussi ĂȘtre opportuniste (comme chez l'Homme ou l'animal) et profiter de plaies, de fissures dans les Ă©corces avant d'inhiber les mĂ©canismes naturels de dĂ©fense des plantes qui y sont sensibles. La capacitĂ© de Pseudomonas Ă  produire du givre avant que la tempĂ©rature ne descende Ă  zĂ©ro degrĂ© pourrait-elle l’aider Ă  infecter certaines plantes ? Cela reste Ă  Ă©claircir.

Usage

Une des propriétés de P. syringae a fait qu'on l'utilise pour augmenter les rendements de la production de neige artificielle

Quelques souches non pathogÚnes de pseudomonas sont utilisées en lutte biologique pour protéger certains fruits en antagoniste des microorganismes qui provoquent des moisissures et la pourriture. Au moins deux souches de Pseudomonas sont vendues comme bio-fongicides. La souche P. syringae ESC-11 (anciennement nommée L-59-66) vendue sous le nom commercial BioSaveTM 110 est utilisée pour protéger les poires et les pommes, aprÚs récolte. P. syringae ESC-10 est vendue sous le nom de BioSaveTM 100 pour contrÎler la pourriture du citron récolté[10]. Un programme de recherche de la Commission Européenne n° QLRT-2001-00914 vise à explorer différentes génomes de ces bactéries pour mieux les utiliser.

Cette bactérie présente dans l'air joue un rÎle dans l'apparition de neige ou du givre à une température proche de 0 °C[11]. Plusieurs souches de P. syringae ont été utilisées expérimentalement puis industriellement par l'Industrie des biotechnologies pour leur capacité à nucléer les gouttes d'eau pour former un noyau de cristal de glace lorsque la température approche 0 °C, par exemple, sous forme de bactéries lyophilisées pour la production de neige artificielle pour les pistes de ski ou le cinéma. Un produit commercial Snomax est vendu à cet effet.

On a ainsi créé des ßles artificielles de glace pour faciliter des forages pétroliers sur l'océan Arctique.

On a envisagĂ© d'utiliser Pseudomonas comme activateur de nuclĂ©ation de glace pour produire en hiver d'Ă©normes blocs de glace qui pourraient ĂȘtre utilisĂ©s en Ă©tĂ© pour la climatisation de grands bĂątiments industriels, bureaux, patinoires.. voire pour accĂ©lĂ©rer - tout en consommant moins d'Ă©lectricitĂ© - la congĂ©lation de divers aliments, dont des Ă©mulsions surgelĂ©es (crĂšme glacĂ©e par exemple).

L'industrie des biotechnologies s'intéresse notamment au génome de Pseudomonas fluorescens[12].

RĂ©sistance aux antibiotiques

Les Pseudomonas sont connus pour leur multirĂ©sistance aux antiseptiques et Ă  nombre d'antibiotiques. P. Syringae rĂ©siste Ă  de nombreux inhibiteurs bactĂ©riens : Par exemple, une mutation (acquise ou spontanĂ©e ?) Ă  la Rifampicine a Ă©tĂ© trouvĂ©e chez une souche infectant les haricots dans le Wisconsin[13]. Un gĂšne confĂ©rant une rĂ©sistance Ă  de hautes doses d'antibiotiques, mĂ©diĂ©e par la fosfomycine a Ă©tĂ© trouvĂ© chez Pseudomonas syringae (souche PB-5123)[14]. Dans ce cas deux mĂ©canismes pourraient expliquer cette rĂ©sistance : Soit la bactĂ©rie dispose d'inducteurs d'impermĂ©abilitĂ© Ă  la fosfomycine exogĂšne, soit elle peut phosphoryler ces antibiotiques et les rendre inactifs. Le gĂšne responsable de cette derniĂšre activitĂ© serati fosC, suivi d'une autre sĂ©quence qui prĂ©sente des similitudes aux sĂ©quences codant le glutathion S-transfĂ©rases. Le fosC utilise l'ATP comme cosubstrat dans une rĂ©action d'inactivation qui peut ĂȘtre renversĂ©e avec une phosphatase alcaline). D'autres nuclĂ©otides triphosphates ne peuvent pas ĂȘtre substituĂ©s Ă  l'ATP dans cette rĂ©action. Aucune relation entre le fosC et les gĂšnes de rĂ©sistance antĂ©rieurement dĂ©crits pour la fosfomycine n'a Ă©tĂ© trouvĂ©e[14].

Divers Pseudomonas rĂ©sistent Ă  de nombreux agents chimiques dĂ©sinfectants, pouvant mĂȘme parfois croĂźtre et Ă  se reproduire dans des flacons de solutions antiseptiques ou des environnements habituellement biocides tel que l’eau des piscines, des solutions d'antiseptique ou d'antibiotique (chlorhexidine aqueuse, Ă©osine, polymyxine B, CĂ©trimide) et mĂȘme savon liquide).

Une bactérie proche (Pseudomonas pickettii|P. pickettii) fait preuve d'une remarquable capacité à biodégrader une large variété de composés toxiques (chlorophénols, HAP, acide 2,4-dichlorophénoxyacétique, composés benzéniques, dont triterpénoïdes, tout en faisant preuve d'une grande résistance aux métaux lourds[15](dont cadmium, cuivre et zinc[15], dont les propriétés biocides sont connues). Tout comme P. syringae, cette espÚce peut survivre dans un milieu oligotrophe et d'utiliser le carbone ou l'azote de composés organiques toxiques comme sources d'énergie[15]. On peut supposer que les sols pollués par les métaux et traités par certains biocides favorisent les souches les plus résistantes, qui pourraient - par phénomÚne de transferts horizontaux - transmettre leur résistance à des bactéries génétiquement proches (voire éloignées).

C’est pourquoi les Pseudomonas qui infectent l'Homme et l'animal sont classĂ©s Ă  haut-risque nosocomial, en particulier P. aeruginosa.

Cette rĂ©sistance est elle naturelle ou acquise ? On l'ignore, mais cette bactĂ©rie commune dans l’eau est frĂ©quemment en contact avec des rĂ©sidus de dĂ©sinfectants, biocides et antibiotiques, qui peuvent avoir gĂ©nĂ©rĂ© des adaptations sĂ©lectives multiples. La rĂ©sistance provient de phĂ©nomĂšnes d’impermĂ©abilisation de la membrane externe Ă  ces molĂ©cules (modification des porines) et/ou Ă  la production d'enzymes inactivantes. Dans plusieurs pays dĂ©veloppĂ©s, aux États-Unis notamment, des antibiotiques tels que streptomycine et oxytĂ©tracycline ont Ă©tĂ© utilisĂ©s durant 40 ans comme phytopharmaceutiques, essentiellement au moment de la floraison, contre les bactĂ©ries se dĂ©veloppant sur des fruitiers ou fruits (ce qui a pu contribuer Ă  sĂ©lectionner des souches rĂ©sistantes)[16] - [17]

Moyens de lutte

On n'en connait pas encore qui soient efficaces pour un marronnier dĂ©jĂ  infectĂ©. Pour les raisons Ă©voquĂ©es ci-dessus, les antibiotiques qui ont Ă©tĂ© utilisĂ©s sur des fruitiers ne sont pas recommandĂ©s (ou interdits), et de toute façon a priori inutiles chez les plantes une fois que l'infection est avancĂ©e. Leur usage risque de rapidement provoquer l’apparition de souches rĂ©sistantes.

P. syringae est apparemment habituellement opportuniste, c'est-à-dire infectant des plantes déjà affaiblie par la pollution, un stress hydrique, de mauvaises conditions de plantation, une autre maladie, des blessures, un systÚme racinaire contraint ou asphyxié.

On manque encore de donnĂ©es pour le confirmer ou l'infirmer, mais restaurer un environnement (eau, air, sol) de qualitĂ© semble prĂ©ventivement utile, de mĂȘme que planter dans des sols profonds correspondant aux besoins de la plante, avec une capacitĂ© en eau suffisante.

Des bouillies cupriques (à base de cuivre) sont parfois utilisées sur les arbres à la chute des feuilles, mais au moins certaines souches sont résistantes au cuivre grùce à une protéine qui piÚge et inerte le cuivre[18].

Précautions

Cette bactĂ©rie est rĂ©putĂ©e nĂ©cessiter des cellules vivantes pour vivre, sans donc pouvoir survivre dans le bois mort. BrĂ»ler ce dernier ne servirait alors Ă  rien. Par contre le transport de bĂ»ches, branches, feuilles mortes ou troncs malades fraĂźchement coupĂ©s pourrait contribuer Ă  diffuser la bactĂ©rie, qui semble nĂ©anmoins par ailleurs capable de se diffuser par le vent et la pluie. Mieux vaut composter les bois et feuilles sur place, Ă©ventuellement sous une couche de terre de 10 cm pour les feuilles et les Ă©corces.

On peut préventivement veiller aux bonnes conditions de développement de l'arbre. Le marronnier est à l'origine un arbre forestier qui apprécie un sol riche en humus et une place suffisante pour son développement racinaire.

L'Agence de recherche de la commission anglaise des forĂȘts recommande de ne pas replanter de marronniers lĂ  oĂč d'autres sont morts peu avant, l'expĂ©rience montrant qu'ils tombent malades en quelques annĂ©es.

Le marronnier rouge et le blanc se sont montrés également sensible au chancre bactérien, d'autres espÚces sont en cours d'évaluation (en 2006-2008).

Les bactéries stressées étant capables d'échanger certains de leurs gÚnes, on peut se demander si certains usages de Pseudomonas ont été bien évalués du point de vue des risques.

CaractÚres bactériologiques

Morphologie microscopique

Les Pseudomonas sont des bacilles Gram négatifs, fins, droits et trÚs mobiles grùce à un ou des flagelle(s) polaire (s) : ciliature monotriche. Ils sont dépourvus de spores et de capsules.

Ils apparaissent généralement isolés ou en diplobacilles.

Conditions de culture

Ils se dĂ©veloppent sur tous les milieux usuels, mĂȘme les plus simples, en Ă©tant trĂšs tolĂ©rant thermiquement autour d'un optimum de croissance de 24−35 °C (mĂ©sophile) en culture, mais supportant une large fourchette de tempĂ©rature : 4 Ă  42 °C voire plus temporairement. Un froid relatif ralentit leur mĂ©tabolisme, plus ou moins selon les espĂšces ou les variants gĂ©nĂ©tiques semble-t-il. Des souches dites psychrophiles se reproduisent Ă  basse tempĂ©rature (Ă  partir de 4 °C). Leur croissance n'est pas totalement entravĂ©e par l'hiver ni par la rĂ©frigĂ©ration. Elles sont tuĂ©es au micro-onde qui permet la dĂ©sinfection des gants et tissus.

Milieux de cultures utilisés

MĂ©tabolisme

P. Syringae réduit une oxydase et il dégrade le glucose par la voie d'Entner-Doudoroff, comme tous les Pseudomonas. La fluorescence sous UV, qui caractérise les Pseudomonas est un des moyens de la détecter et quantifier.

Production de pigments

De nombreux représentants de ce genre produisent un pigment. Citons ceux utilisés pour l'identification : Comme de nombreux Pseudomonas, P. Syringae produit de la pyoverdine (verte fluorescente, soluble dans l'eau). Il appartient donc au groupe dit fluorescens.

Annexes

Articles connexes

Liens externes

Littérature :

  • Pseudomonas Syringae and Related Pathogens: Biology and Genetic, Cindy E. Morris, Alan Collmer, David E. Stead, Giuseppe Surico, Jesus Murillo, John W. Mansfield, Matthias S. Ullrich, N.S. Iacobellis, N.W. Schaad, Steven W. Hutcheson. Ed : Kluwer Academic Pub () (SBN: 1402012276)

Cinéma : Film documéntaire Sciences et technique de 2021 du réalisateur Claude-Julie Parisot, intitulé "Le peuple des airs", reprogrammé le 24 avril 2023 sur la chaßne de télévision Ushuaïa. Ce film se termine par la présentation de Cindy E. Morris qui injecte la bactérie Pseudomonas Syringue dans un tube à essai rempli d'eau distillée qui est de suite transformée en glace aprÚs retournement. Cette bactérie glaçogÚne serait responsable de biopluie dans les nuages.

Notes et références

  1. (nl) CJJ Van Hall, Bijdragen tot de kennis der Bakterieele Plantenziekten. Inaugural Dissertation Amsterdam, Amsterdam, Cooperatieve drukkerij-vereeniging "Plantijn",
  2. « Vers un meilleur contrÎle de la formation de la glace », sur Techniques de l'Ingénieur (consulté le )
  3. « RÎle de la pyoverdine et de la nitrate réductase dans la compétence rhizosphérique et tellurique de la souche de Pseudomonas fluorescens C7R12 » (The role of pyoverdine and nitrate reductase in the rhizospheric and telluric competence of Pseudomonas fluorescens strain C7R12), Mirleau Pascal ; Lemanceau Philippe, Université de Dijon, Dijon (FRANCE), 2000.(NIST-CNRS, Cote INIST : T 135764)
  4. Bardoux, S., & Rousseau, P. (2007). Le dépérissement bactérien du marronnier. Phytoma - La Défense des végétaux, (605), 22-25 (résumé Inist-CNRS)
  5. (Straw and Green, donnĂ©es non publiĂ©es citĂ©es par « avec une carte pour le Royaume-Uni »(Archive.org ‱ Wikiwix ‱ Archive.is ‱ Google ‱ Que faire ?).
  6. The masquerade that helps ruinous microbes to invade ; A bacterial protein in disguise works to squelch an infected host’s immune system. BrĂšve publiĂ©e le 12 septembre par la revue Nature.
  7. Whitesell, L., & Lindquist, S. L. (2005). HSP90 and the chaperoning of cancer. | Nature Reviews Cancer, 5(10), 761.
  8. Jacobs University Bremen: Biosciences and Biotechnology
  9. « PPI Pss B728a - genome properties », sur pseudomonas-syringae.org (consulté le ).
  10. Janisiewicz, W. J., Jeffers, S. N. Efficacy of commercial formulation of two biofungicides for control of blue mold and gray mold of apples in cold storage. Crop Protection,16: 629-633. 1997.
  11. Gurian-Sherman, D., and S.E. Lindow. 1993. Bacterial ice nucleation: significance and molecular basis. The FASEB Journal 9:1338-1343
  12. JGI Pseudomonas syringae pv. syringae B728a Home
  13. Loper, J.E. and S.E. Lindow. 1987. Lack of evidence for in situ fluorescent pigment production by Pseudomonas syringae pv. syringae on bean leaf surfaces. Phytopathology 77:1449-1454.
  14. P Garcia, P Arca and J Evaristo Suarez, Product of fosC, a gene from Pseudomonas syringae, mediates fosfomycin resistance by using ATP as cosubstrate Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 07 1995, 1569-1573, Vol 39, No. 7 ; American Society for Microbiology
  15. Mark R. Bruins, Sanjay Kapil and Frederick W. Oehme ; Special Report Pseudomonas pickettii : A Common Soil and Groundwater Aerobic Bacteria with Pathogenic and Biodegradation Properties Alert This article is not included in your organization's subscription; Ecotoxicology and Environmental Safety ; Volume 47, Issue 2, Octobre 2000, Pages 105-111 ; doi:10.1006/eesa.2000.1951
  16. McManus. 2000. Antibiotic use and microbial resistance in plant agriculture. ASM News 66(8):448–9
  17. Vidaver AK. 2002. Uses of antimicrobials in plant agriculture. Clin Infect Dis 34:5107–10.
  18. Spine Targets: Structure Gallery
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