Les dommages causés aux plantes par la concurrence des mauvaises herbes et d'autres ravageurs, tels que les virus, les bactéries, les champignons et les insectes, compromettent considérablement leur productivité et peuvent, dans certains cas, détruire totalement une culture. Aujourd'hui, des rendements agricoles fiables sont obtenus grâce à l'utilisation de variétés résistantes aux maladies, à des pratiques de lutte biologique et à l'application de pesticides pour lutter contre les maladies des plantes, les insectes, les mauvaises herbes et autres ravageurs. En 1983, 1,3 milliard de dollars ont été dépensés en pesticides – hors herbicides – pour protéger et limiter les dommages causés aux cultures par les maladies, les nématodes et les insectes. Les pertes potentielles de récoltes en l'absence de pesticides dépassent largement ce montant.
Depuis une centaine d'années, la sélection végétale pour la résistance aux maladies est un élément important de la productivité agricole mondiale. Cependant, les succès obtenus par la sélection végétale sont largement empiriques et peuvent être éphémères. En effet, faute d'informations fondamentales sur la fonction des gènes de résistance, les études sont souvent aléatoires plutôt que des explorations ciblées. De plus, les résultats peuvent être éphémères en raison de la nature changeante des agents pathogènes et autres ravageurs, à mesure que de nouvelles informations génétiques sont introduites dans des systèmes agroécologiques complexes.
Un excellent exemple de l'effet du changement génétique est le caractère de stérilité du pollen, introduit dans la plupart des principales variétés de maïs pour faciliter la production de semences hybrides. Les plantes contenant un cytoplasme Texas (T) transmettent ce caractère de stérilité mâle par le cytoplasme ; il est associé à un type particulier de mitochondrie. À l'insu des sélectionneurs, ces mitochondries étaient également vulnérables à une toxine produite par le champignon pathogène.HelminthosporiummaydisLe résultat fut l’épidémie de brûlure des feuilles du maïs en Amérique du Nord à l’été 1970.
Les méthodes utilisées pour la découverte de pesticides chimiques sont également largement empiriques. Avec peu ou pas d'informations préalables sur leur mode d'action, les produits chimiques sont testés afin de sélectionner ceux qui tuent l'insecte, le champignon ou la mauvaise herbe ciblés, sans nuire à la plante cultivée ni à l'environnement.
Les approches empiriques ont connu d'énormes succès dans la lutte contre certains ravageurs, notamment les mauvaises herbes, les maladies fongiques et les insectes. Cependant, la lutte est permanente, car les modifications génétiques chez ces ravageurs peuvent souvent restaurer leur virulence face à une variété végétale résistante ou les rendre résistants à un pesticide. Ce qui manque à ce cycle apparemment sans fin de sensibilité et de résistance, c'est une compréhension claire des organismes et des plantes qu'ils attaquent. À mesure que les connaissances sur les ravageurs – leur génétique, leur biochimie et leur physiologie, leurs hôtes et leurs interactions – s'améliorent, des mesures de lutte plus ciblées et plus efficaces seront élaborées.
Ce chapitre identifie plusieurs approches de recherche permettant de mieux comprendre les mécanismes biologiques fondamentaux susceptibles d'être exploités pour lutter contre les agents pathogènes des plantes et les insectes. La biologie moléculaire offre de nouvelles techniques pour isoler et étudier l'action des gènes. L'existence de plantes hôtes sensibles et résistantes, ainsi que d'agents pathogènes virulents et avirulents, peut être exploitée pour identifier et isoler les gènes qui contrôlent les interactions entre l'hôte et l'agent pathogène. L'étude de la structure fine de ces gènes peut apporter des éléments sur les interactions biochimiques entre les deux organismes et sur leur régulation chez l'agent pathogène et dans les tissus de la plante. Il devrait être possible à l'avenir d'améliorer les méthodes et les possibilités de transfert de caractères de résistance souhaitables aux plantes cultivées et, inversement, de créer des agents pathogènes virulents contre certaines mauvaises herbes ou arthropodes nuisibles. Une meilleure compréhension de la neurobiologie des insectes et de la chimie et de l’action des substances modulatrices, telles que les hormones endocrines qui régulent la métamorphose, la diapause et la reproduction, ouvrira de nouvelles voies pour lutter contre les insectes nuisibles en perturbant leur physiologie et leur comportement à des stades critiques du cycle de vie.
Date de publication : 14 avril 2021