Xanthomonas albilineans

Introduction

La bactérie Xanthomonas albilineans est l’agent responsable d’une maladie grave de la canne à sucre appelée échaudure des feuilles. Les symptômes de la maladie varient d’une simple ligne blanche sur les feuilles à la mort de la plante, en passant par des blanchiments et des nécroses du feuillage. X. albilineans sévit sous les tropiques dans plus de 60 pays producteurs de sucre de canne. Elle peut provoquer des pertes de rendement au champ et en usine (réduction de la quantité et de la qualité du jus extrait des cannes), mais aussi des pertes indirectes. En effet, sa capacité à détruire des récoltes entières en quelques mois rend nécessaire la fabrication de variétés de canne à sucre résistantes avant leur exploitation pour la production de sucre ou de sous-produits comme le rhum et l’éthanol. L’éthanol est notamment utilisé au Brésil comme biocarburant dans les véhicules automobiles. Mis à part sa contribution à l’alimentation, la canne à sucre est donc aussi une des sources majeures d’énergie naturelle et renouvelable qu’il convient de préserver.

Description

Xanthomonas albilineans est une bactérie Gram négatif, en forme de bâtonnet, aérobie et mobile grâce à un unique flagelle polaire. En conditions naturelles, elle ne s’attaque quasiment qu’à la canne à sucre (26 millions d’ha cultivés de par le monde). Pourquoi X. albilineans a-t-elle une préférence à attaquer et coloniser les tiges sucrées produites par cette plante ? Cette bactérie est d’autant plus originale et particulière qu’elle ne possède apparemment pas de gènes d’avirulence (avr) ou d’hypersensibilité et de pathogénie (hrp) que l’on retrouve habituellement chez les bactéries phytopathogènes. En revanche, elle produit une toxine appelée albicidine qui est extrêmement efficace pour provoquer les symptômes foliaires de la maladie. Les gènes impliqués dans la biosynthèse de l’albicidine ont par ailleurs déjà été clonés et séquencés, et l’analyse in silico de ces gènes a permis de proposer un modèle de biosynthèse du squelette de l’albicidine et de prédire partiellement sa structure.

Si l’albicidine est une composante majeure de la pathogénie de X. albilineans, elle n’est cependant pas la seule à intervenir. En effet, des souches de la bactérie ne produisant pas de toxine sont toujours capables de coloniser les tiges de canne à sucre, tout comme les souches productrices d’albicidine. D’autres gènes de pathogénie restent donc encore à identifier chez cet agent pathogène qui, d’un point de vue évolutif, se situe entre le groupe Xanthomonas campestris (un groupe de bactéries qui s’attaquent à plusieurs centaines de plantes des régions tempérées ou tropicales) et Xylella fastidiosa, une bactérie qui s’attaque également à de nombreuses plantes comme le café, la vigne, des arbres fruitiers (agrumes, amandier, olivier,...) et des arbres ou arbustes d’ornement (chêne, érable, laurier-rose,...).

Mode de transmission

X. albilineans est aussi une bactérie très variable pour laquelle plusieurs variants sérologiques, génétiques et de pathogénie ont été identifiés. Le vecteur principal de la bactérie est l’homme (utilisation d’instruments de récolte contaminés, transport et plantation de matériel végétal infecté), mais elle présente aussi la caractéristique d’être transmise par voie aérienne par des phénomènes encore inconnus (aérosols ?, insectes ?,...). Ainsi, des champs de canne à sucre mis en place avec des plantes saines peuvent devenir malades en quelques semaines ou mois, sans aucune intervention de l’homme.

Afin d’explorer le génome de X. albilineans, notre groupe a choisi une souche de X. albilineans (GPE PC73) qui a été isolée récemment en Guadeloupe. Cette souche provoque des symptômes sévères après inoculation d’une variété de canne à sucre sensible à la maladie. Par ailleurs, GPE PC73 fait partie du groupe de souches de X. albilineans qui est associé à la recrudescence de la maladie et aux épidémies qui ont eu lieu dans plusieurs zones géographiques (Cuba, Guadeloupe, Floride, Maurice, Texas, Taiwan,...) au cours des deux dernières décennies. Le déchiffrage du génome de X. albilineans devrait nous permettre d’identifier les mécanismes qui confèrent à cette bactérie la capacité de s’attaquer spécifiquement à la canne à sucre. Par ailleurs, une comparaison avec les génomes des trois espèces de Xanthomonas et de l’espèce X. fastidiosa déjà séquencés devrait permettre de mieux comprendre les phénomènes évolutifs qui conduisent à la spécialisation parasitaire des bactéries pathogènes des plantes.

Pour en savoir plus :

• Birch, R. G. 2001. Xanthomonas albilineans and the antipathogenesis approach to disease control. Molecular Plant Pathology 2:1-11.
• Champoiseau P., Daugrois J.-H., Girard J.-C., Royer M., Rott P.C., 2006. Variation in albicidin biosynthesis genes and in pathogenicity of Xanthomonas albilineans, the sugarcane leaf scald pathogen. Phytopathology 96:33-45.
• Rott P., Davis M.J., 2000. Leaf scald. In A guide to sugarcane diseases, P. Rott, R.A. Bailey, J.C. Comstock, B.J. Croft and A.S. Saumtally (Eds), Montpellier, France, CIRAD/ISSCT, p. 38-44.
• Royer M., Costet L., Vivien E., Bes M., Cousin A., Damais A., Pieretti I., Savin A., Megessier S., Viard M., Frutos R., Gabriel D.W., Rott P.C., 2004. Albicidin pathotoxin produced by Xanthomonas albilineans is encoded by three large PKS and NRPS genes present in a gene cluster also containing several putative modifying, regulatory and resistance genes. Molecular Plant-Microbe Interactions 17(4) : 414-427.