Visualisation des sites d’infection précoce de la maladie du souffle du riz (Magnaporthe oryzae) sur l’orge (Hordeum vulgare) à l’aide d’un microscope de base et d’un smartphone

Magnaporthe oryzae, le champignon de l’explosion du riz, infecte un assortiment de cultures céréalières, y compris l’orge, le blé et le riz¹. Cet agent pathogène provoque des maladies dévastatrices et constitue une menace mondiale pour ces cultures précieuses, causant une perte complète de récoltes si elle n’est pas contrôlée. De nombreux laboratoires à travers le monde se concentrent sur la maladie du riz en raison de sa menace mondiale et de ses attributs en tant qu’excellent modèle pour les interactions plantes-champignons². Il a été entièrement séquencé et la génétique de son cycle infectieux, en particulier les premiers événements, a été établie ^3,4. Le cycle de vie commence par la germination d’une spore sur la surface d’une feuille, formant la structure de pénétration spécialisée appelée appressorium. L’appressorium pénètre dans le tissu foliaire et l’infection se poursuit avec le développement de lésions qui déclenchent le processus de sporulation et propagent la maladie⁴. La prévention de l’un de ces événements précoces inhiberait considérablement cette maladie dévastatrice. Par conséquent, la plupart des recherches actuelles sur la maladie blastique se sont concentrées sur les étapes précoces de l’infection, des conidies germées formant un appressorium au développement des hyphes invasifs et du complexe interfacial biotrophique (BIC)⁵.

De nombreuses recherches sur la maladie des blastes ont été menées sur le riz, même si M. oryzae est un agent pathogène important pour diverses cultures, et que de nouvelles souches émergent comme une menace mondiale pour le blé⁶. Alors que le riz est l’une des trois principales cultures de base utilisées pour nourrir la population, avec le blé et le maïs, l’orge est la quatrième céréale en termes d’alimentation du bétail et de production de bière⁷. À mesure que l’industrie de la bière artisanale se développe, la valeur économique de l’orge augmente également. Il y a des avantages distincts à utiliser M. oryzae et l’orge comme pathosystème pour étudier la maladie blastique. Tout d’abord, il existe des souches de M. oryzae qui n’infectent que l’orge, ainsi que des souches qui peuvent infecter plusieurs espèces de graminées. Par exemple, 4091-5-8 n’infecte principalement que l’orge, tandis que Guy11 et 70-15 peuvent infecter à la fois l’orge et le riz⁸. Ces souches sont génétiquement similaires et le processus d’infection est comparable⁹. Deuxièmement, dans des conditions standard de laboratoire et de serre, l’orge est plus facile à cultiver, car elle n’a pas les exigences compliquées du riz (contrôle concis de la température, humidité élevée, spectres lumineux spécifiques). Il y a aussi des problèmes d’imagerie avec le riz en raison de l’hydrophobicité de la surface des feuilles, dont l’orge ne présente pas¹⁰.

Ce protocole présente une méthode simple pour isoler et utiliser efficacement les gaines de feuilles d’orge pour l’analyse microscopique de plusieurs stades d’infection, en utilisant des fournitures de laboratoire courantes et un smartphone pour la collecte de données. Cette méthode pour le dosage de la gaine des feuilles d’orge est adaptable aux laboratoires du monde entier car elle nécessite un minimum de fournitures, tout en fournissant une image claire de l’interaction microscopique entre l’agent pathogène et les premières cellules qu’il infecte. Alors que les tests de pathogénicité, tels que l’inoculation par pulvérisation ou par gouttelettes, peuvent fournir une vue macro de la capacité de l’agent pathogène à former des lésions, ce test permet au chercheur de visualiser des étapes spécifiques de l’infection précoce, des événements de prépénétration à la colonisation des cellules épidermiques. En outre, les chercheurs peuvent facilement comparer l’infection par le champignon de type sauvage à l’infection par un mutant réduit en virulence.