Un porte-greffe transgénique de vigne développé pour lutter contre le virus du court-noué ne présente aucun impact mesurable sur les microorganismes de l’environnement

Résumé

En l’absence de méthode curative de lutte contre le court noué de la vigne, des porte-greffes transgéniques (GM) ont été développés. Les données de métagénomique associées à des analyses approfondies de bioinformatique et statistique, montrent que la présence de culture de vigne GM sur un temps long (entre six et neuf ans) n'induit pas de transfert horizontal des séquences des transgènes du porte-greffe vers les virus ni vers les bactéries du sol. Cette culture de vigne ne modifie pas la composition des communautés bactériennes de la rhizosphère des plants transgéniques. De plus, l’expression du transgène est limitée au porte-greffe, car aucune signature transgénique n’a pu être détectée au sein des greffons non-transformés y compris les inflorescences.

Contexte et enjeux

Le court-noué est une maladie virale du sol présente dans la quasi-totalité des régions viticoles du monde, à l’origine d'un dépérissement du vignoble (inscrite au Plan National Dépérissement du Vignoble de 2017). Reflet d’une monoculture intensive sur plusieurs siècles, elle touche particulièrement les vignobles historiques et engendre des pertes de récolte pouvant atteindre 80%. La replantation de jeunes vignes dans les vignobles touchés aboutit souvent à une mortalité prématurée. Le principal agent responsable de cette maladie est le népovirus Grapevine fanleaf virus (GFLV), transmis au vignoble de cep à cep par le nématode Xiphinema index qui s'alimente au niveau des racines.

Depuis le retrait des produits de synthèse (très polluants et peu efficaces) utilisés pour contrôler les populations de nématodes, la lutte repose principalement sur la sélection sanitaire qui consiste à produire du matériel végétal certifié exempt des principaux virus, et sur le repos du sol sur des périodes supérieures à 8 années. Jusqu’à présent l’absence de gènes de résistance contre le GFLV dans les collections de ressources génétiques du genre Vitis a freiné la création de matériel végétal résistant, porte-greffes ou variétés, par les méthodes classiques de sélection variétale. Pour cette raison, des stratégies alternatives de développement de vignes résistantes via les biotechnologies ont été mises en place au cours des 3 dernières décennies. Dans une démarche responsable, les chercheurs de l’INRA se sont également préoccupés d’analyser les risques potentiels en termes de biosécurités des vignes transgéniques ainsi produites. Afin de mieux comprendre les mécanismes génétiques et l’impact des biotechnologies dans le contexte de la viticulture, l’équipe ViVe de l’INRA de Colmar, en collaboration avec des équipes de l’INRA de Bordeaux (UMR BFP 1332), du CNRS (Ecole Centrale de Lyon) et de l’IRD-CIRAD de Montpellier, a étudié en milieu confiné l’impact de porte-greffes génétiquement modifiés sur leur environnement biologique proche : les populations virales du GFLV et les bactéries du sol.

Résultats

Dès leur création, l’impact des organismes génétiquement modifiés (OGM) sur les microorganismes de leur environnement biologique proche a été largement étudié en termes de biosécurité. En particulier l’effet direct concernant le risque de transfert horizontal de gènes (HGT), qui peut être à l’origine de modifications dans le génome des virus de la vigne ou des bactéries du sol présentes dans l’environnement racinaire (rhizosphère), et l’effet indirect de l’expression du transgène sur les communautés microbiennes cibles et non-cibles.

Afin de promouvoir la résistance au GFLV en appliquant le concept de résistance dérivée du pathogène, des porte-greffes transgéniques exprimant le gène complet codant la capside du GFLV (CP-GFLV) ainsi qu’un gène marqueur de résistance à la kanamycine, ont été obtenus à l’UMR SVQV. De plus, l’équipe s’est focalisée sur la stratégie ‘rootstock-mediated resistance’ qui consiste au fait que seul le porte-greffe soit génétiquement modifié ; L’idée est que porte-greffe résistant génétiquement modifié (GM) protège un greffon sensible et non-transgénique de la virose transmise par les nématodes du sol. Ainsi, les raisins sont produits par une vigne non transgénique.

Toutefois peu d’études scientifiques portent sur l’impact de telles plantes transgéniques pérennes sur les différents micro-organismes de son environnement. En utilisant des approches de séquençage à haut débit (NGS) associées à de la bioinformatique et à des analyses de génétique de populations, nous nous sommes intéressés à la présence de recombinaison génétique au sein de 2 populations microbiennes associés à la culture de la vigne : les virus ainsi que les bactéries rhizosphétiques. Nous nous sommes aussi intéressés à de possibles modifications des communautés bactériennes liées à l’expression du transgène. Les résultats de l’étude montrent qu’après 6 années la culture de vigne GM (1) ne favorise pas le développement de bactéries du sol ayant acquis l’un ou l’autre des transgènes, (2) n’augmente pas le niveau de résistance du bacteriome à la kanamycine et (3) ne perturbe pas la composition des communautés bactériennes rhizosphériques non-ciblées. De même, après 9 années de culture, aucun nouvel isolat de GFLV recombinant ayant intégré le transgène viral n’a été observé. De plus, l’expression du transgène est limitée aux tissus GM car aucune signature transgénique n’a pu être détectée à partir des greffons non transformés, greffés sur les porte-greffes GM.

Perspectives

L’ensemble de ces résultats met en lumière le fait qu’au terme d’une décennie (ou presque), la culture de vigne génétiquement modifiée n’a pas eu d’impact sur son environnement biotique. Ils constituent également des éléments susceptibles d’alimenter les réflexions bioéthiques et politiques autour de l’évaluation des biotechnologies végétales. Enfin, ils soulignent l’intérêt des méthodologies mises en œuvre pour évaluer les éventuels impacts non-intentionnels des plantes GM.

Valorisation

Après avoir montré que la culture de vigne GM n’a pas eu d’impact sur deux populations microbiennes associées, l’équipe se penche sur l’exploitation du reste des données en se focalisant sur l’effet de l’expression des transgènes (du porte-greffe) sur le transcriptome du greffon (non-transformé). Cette étude viendra compléter l’étude de l’impact du transgène sur l’ensemble de son environnement.

Références bibliographiques

Jean-Michel Hily, Sandrine Demaneche, Nils Poulicard, Melanie Tannière, Samia Djennane, Monique Beuve, Emmanuelle Vigne, Gerard Demangeat, Veronique Komar, Claude Gertz, Aurelie Marmonier, Caroline Hemmer, Sophie Vigneron, Armelle Marais, Thierry Candresse, Pascal Simonet and Olivier Lemaire 2017. Metagenomic-based impact study of transgenic grapevine rootstock on its associated virome and soil bacteriome. Plant Biotechnol. J. (2017), doi: https://doi.org/10.1111/pbi.12761