Soutenance mémoire
La maladie de la mosaïque du manioc (CMD : Cassava Mosaic Disease) est une des préoccupations majeures des pays africaines qui cultivent et consomment principalement le manioc. Madagascar n’est pas exclu de cette situation puisque le manioc est une plante vivrière qui représente une denrée de réserve pour lutter contre la malnutrition. Aussi, il fait partie intégrante du régime alimentaire de la population paysanne malgache. Actuellement, cette maladie se répand dans toutes les régions de l’île avec une très forte incidence. L’effet néfaste le plus direct de la CMD est la diminution du rendement en tubercules. Le coût de la maladie de la mosaïque du manioc en Afrique est estimé à 1.9-2.7 milliards de dollars par an, avec un impact humain particulièrement important et la mise en place de coûteux programmes de réhabilitation de la culture (Legg et Fauquet, 2004). Cette maladie est due à une infection virale de la plante.
Les virus sont responsables de la plupart des maladies émergentes dans le monde animal et végétal. Les géminivirus et plus précisément les virus du genre bégomovirus transmis par l’aleurode Bemisia tabaci sont coupables de la grande majorité des épidémies virales actuellement dans le monde sur des cultures aussi essentielles que le manioc, le coton et la tomate. La présence de plusieurs espèces virales, les possibilités de recouvrement des aires de répartition de ces espèces virales et d’infections mixtes représentent un risque épidémiologique majeur pour la culture du manioc. En effet, cela permet les échanges de composants génomiques et la recombinaison qui jouent un rôle important dans la diversification de la population (Padidam et al., 1999). Dans les années 1988, une épidémie très sévère de CMD s’est déclarée dans le nord-est de l’Ouganda, avec une progression permanente vers le sud et l’ouest du continent Africain. Les analyses moléculaires ont permis de mettre en évidence que la sévérité de la maladie était liée à deux paramètres majeurs : l’échange de matériel génétique par recombinaison entre les virus et les phénomènes de synergie liés à l’infection par plusieurs espèces virales. La recombinaison interspécifique est la stratégie qui contribue de façon significative à l’évolution des géminivirus. Elle a directement été impliquée dans de nombreuses épidémies à begomovirus avec l’émergence de variants sévères avec des propriétés biologiques nouvelles (Zhou et al, 1997).
L’identification des espèces virales impliquées dans une maladie et l’étude de leur diversité dans une région particulière fournissent d’importantes et indispensables informations pour élaborer des stratégies de contrôle des maladies en général (Bull et al., 2006). Des données sérologiques et moléculaires de diagnostic des agents pathogènes impliquées dans la CMD à Madagascar obtenues sur un échantillonnage réduit suggèrent la présence des trois principaux types de CMGs : l’ACMV (African Cassava Mosaic Virus), l’EACMV (East African Cassava Mosaic Virus) et le SACMV (South African Cassava Mosaic Virus) (Ranomenjanahary et al., 2002). Face aux risques épidémiologiques encourus par la présence d’un complexe viral, le recensement global des populations virales présentes sur les cultures de manioc de Madagascar s’avère être étape indispensable. D’autre part, seul un inventaire complet de la pression parasitaire virale permettra d’initier avec clairvoyance des programmes de sélection et d’assainissement des variétés locales de manioc. Les principales approches qui ont été utilisés pour contrôler les maladies virales des plantes et la CMD en Afrique sont l’utilisation des plantes hotes résistantes (Nichols, 1947 ; Jennings, 1957 ; Hahn et al., 1980 ; Thresh et al., 1998b), l’assainissement par la chaleur et la production de plantes issues de la culture in vitro des méristèmes (Thresh et Cooter, 2005). Néanmoins, il est important d’appliquer des méthodes qui soient simples, peu coûteuses et adaptées aux peu de moyens des cultivateurs concernés (Thresh et Cooter, 2005).
RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
Le manioc
Le manioc Manihot esculenta Crantz est un arbuste vivace appartenant à la famille des Euphorbiaceae. Il est cultivé surtout pour ses racines tuberifiées riches en amidon. Cet arbrisseau pérenne de 2 à 5 mètres de hauteur se ramifie généralement par trichotomie (Massala, 1984). C’est une plante qui a une grande faculté d’adaptation au milieu. En effet, elle est cultivée depuis la zone soudano-sahélienne (500mm de pluie) jusqu’au cœur de la zone équatoriale (5000mm de pluie) (Massala, 1984). Il préfère cependant les sols légers, meubles, profonds, à pente faible et riches en humus et en matière minérale. Son implantation exige une température entre 25 à 30°C (Dostie et al., 1999). Sa multiplication se fait majoritairement par bouturage.
Le manioc est une plante originaire d’Amérique du sud, en particulier du plateau des Guyanes (Jones, 1959). Elle a été importée par les navires Portugais du Brésil à l’île de La Réunion en 1736 puis en Afrique de l’Est par Madagascar et l’île de Zanzibar (Fauquet et Fargette, 1990). Il est parvenu dans la grande île avant 1790 (Raison, 1972). Sa culture se serait répandue sur le territoire de Madagascar au début du 20ème siècle (Legg et Thresh, 2000).
Le manioc tient une place importante dans la vie des malgaches en tant que deuxième source calorique après le riz, avec une contribution moyenne d’environ 14% de la ration calorique annuelle (Dostie et al., 1999). Ses racines tuberifiées servent de substitut au riz lorsque les stocks alimentaires ménagers diminuent. Ses feuilles sont aussi consommées comme complément du riz, surtout dans les régions d’Imerina, d’Antandroy et de Betsimisaraka. La consommation de manioc la plus importante est observée chez les couches défavorisées de la population et dans la région du Sud où elle représente 27% des calories consommées (Dostie et al., 1999). Il sert aussi de matière première pour le tapioca, la farine, l’emballage-colle, et le sirop de glucose.
La production annuelle mondiale de manioc est estimée à 200 millions de tonnes par an (FAO, 2006). Toutefois, la production de manioc demeure très faible à Madagascar, à raison de 2,4 millions de tonnes par an (FAO, 2007). Le pays se trouve au quinzième rang parmis les pays producteurs de manioc selon le classement de la FAO.
En Afrique et à Madagascar, comme la culture de manioc représente une des principales sources alimentaires, les pertes de rendement liées à des maladies provoquent des effets considérables pour la population. Depuis ces vingt dernières années, la maladie qui affecte le plus sévèrement la culture du manioc en Afrique et à Madagascar est « la maladie de la mosaïque du manioc ». Cette maladie provoque des pertes de rendement considérables et les symptômes de cette maladie ont été décrits dans toutes les régions de Madagascar .
La maladie de la mosaïque du manioc
La mosaïque du manioc ou CMD (pour Cassava Mosaic Disease) est une maladie virale due à l’infection par des begomovirus. Elle se manifeste principalement par l’apparition de symptômes de mosaïques sur les feuilles, accompagnés ou non de déformations et de nanismes foliaires, qui peuvent varier selon la gravité de la maladie. Pour estimer l’ampleur de la maladie, l’échelle de Cours est généralement utilisée (Cours, 1951). Elle consiste à une évaluation visuelle de l’intensité des symptômes en notant de 0 pour une plante sans symptômes, jusqu’à 5 pour une plante ayant des feuilles réduites aux nervures (Cours, 1951) (annexe1). L’incidence de la maladie correspond au nombre de plantes malades au sein d’une parcelle ou au nombre de plantes malades sur une unité de surface pendant une période donnée (OECD Publishing, 1999). L’incidence est généralement le rapport entre le nombre de plantes malades et le nombre total des plantes dans un champ donné. Elle est évaluée en pourcentage.
L’importance de la CMD a été reportée à Madagascar pour la première fois dans les années 1932 (François, 1937) et notamment lors des épidémies sévères des années 1930s et 1940s (Cours et al., 1951 ; Legg et Thresh, 2000). Avant les années 1930s, la CMD était considérée comme une maladie relativement peu importante (Legg et Thresh, 2000), mais la situation a changé à partir de 1934 lorsqu’une épidémie sévère originaire de la partie nord-est des Hauts Plateaux s’est propagée et a affecté la plupart des zones de culture du manioc du pays (Cours, 1951). Une augmentation de la gravité des symptômes de la CMD a été décrite allant jusqu’à l’arrêt de la croissance des plantes et l’abscission des feuilles pour les cultivars les plus sensibles. Les pertes de rendement ont été particulièrement fortes dans les régions côtières de basse altitude (Legg et Thresh, 2000). Actuellement, presque tous les champs de manioc de toutes les régions du pays sont atteints par la CMD.
Les virus responsables de la mosaïque du manioc
Les CMGs (Cassava mosaic viruses) font partie de la famille des Geminiviridae genre Begomovirus. Cette famille comprend 3 autres genres: les Mastrevirus, les Topocuvirus et les Curtovirus. La grande majorité des begomovirus comporte un génome bipartite avec deux composants génomiques (A et B). Cependant il existe des begomovirus ne contenant qu’un seul composant génomique, tel que les Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCVs) et les Tomato Leaf Curl Virus (ToLCVs).
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Table des matières
I. INTRODUCTION
II. RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
II.1. Le manioc
II.2. La maladie de la mosaïque du manioc
II.3. Les virus responsables de la mosaïque du manioc
II.3.1. Structure du génome
II.3.2. Cycle viral
II.3.3. Classification des Begomovirus
II.3.4. L’évolution des génomes viraux
II.3.5. Répartition actuelle des CMGs
II.3.6. Effets de l’activité des CMGs au niveau de la plante
II.4. Le vecteur des begomovirus : l’aleurode Bemisia tabaci
II.5. Méthodes de détection des particules virales
II.6. Méthodes d’études de la phylogénie des virus
II.6.1. Le séquençage d’ADN
II.6.2. Introduction à la phylogénie
II.6.3. Les méthodes de distance
II.6.4. Evaluation des arbres phylogénétiques : le bootstrap
II.7. Les méthodes d’assainissement du matériel végétal
III. MATERIELS ET METHODES
III.1. Matériel végétal virosé
III.2. Extraction d’ADN et détection de l’ADN viral
III.2.1. Extraction d’ADN
III.2.2. Détection de l’ADN viral
III.2.3. Électrophorèse
III.3. Clonage
III.3.1. Préparation de l’insert
III.3.1.1. Amplification de l’ADN viral avec la polymérase Phi 29
III.3.1.2. Digestion Phi 29 par l’enzyme BamHI
III.3.1.3. Purification de l’ADN
III.3.2. Ligation
III.3.3. Transformation
III.3.4. Tri des colonies blanches
III.4. Séquençage partiel ou complet des génomes viraux
III.4.1. Séquençage partiel
III.4.2. Séquençage complet
III.5. Analyse informatique des séquences obtenues
III.6. Application de la thermothérapie
III.6.1. Traitement des boutures à l’eau chaude
III.6.2. Culture sous serre
III.6.3. Suivi et évaluation des boutures
IV.RESULTATS
IV.1. Diagnostic viral, séquençage partiel et répartition géographique des CMGs à Madagascar
IV.1.1. Séquençage partiel des produits PCR et diagnostic viral
IV.1.2. Etude phylogénétique des séquences obtenues
IV.1.3. Répartition géographique des CMGs à Madagascar
IV.2. La thermothérapie
IV.2.1. Evaluation de l’efficacité de la thermothérapie des boutures
IV.2.2. Caractérisation des virus présents dans les échantillons foliaires de la variété impliquée dans la thermothérapie
IV.2.2.1. Clonage et Séquençage complet du génome viral
IV.2.2.2. Analyse phylogénétique à partir des génomes complets
V. DISCUSSION
VI.CONCLUSION
