Le nématologue d'UC Riverside reçoit le prix du NIH pour avoir étudié les interactions parasite-hôte

Le nématologue d'UC Riverside reçoit le prix du NIH pour avoir étudié les interactions parasite-hôte

Pour étudier comment les parasites évoluent pour briser les défenses de leurs hôtes, les National Institutes of Health ont attribué au nématologue Simon "Niels" Groen d'UC Riverside un prix de chercheur exceptionnel de 1,9 million de dollars.

Les vers ronds infectent les humains, le bétail et les cultures. Comprendre pourquoi certains vers peuvent échapper à la protection immunitaire de l’hôte pourrait aider à prévenir une bombe à retardement : la baisse de l’efficacité des pesticides et des antibiotiques contre les infections.

La résistance des bactéries, des champignons et des parasites aux médicaments et aux pesticides rend plus difficile, voire parfois impossible, le traitement d'infections courantes telles que la pneumonie et la tuberculose chez l'homme, ainsi que les infestations de ravageurs dans les cultures. Les autorités sanitaires internationales préviennent que sans action urgente, nous nous dirigeons vers un avenir où les blessures et infections mineures peuvent être mortelles. La production végétale et animale sera également confrontée à des obstacles de plus en plus nombreux.

Lorsque les vers ronds infectent les humains, les animaux ou les plantes, ils commencent à injecter des protéines de leur salive dans les cellules hôtes pour supprimer la réponse immunitaire. Ces processus sont assez similaires d’un hôte à l’autre, ce qui nous permet d’étudier les courses aux armements coévolutives entre les plantes et les vers parasites et de tirer des conclusions sur l’évolution des infections par les vers chez l’homme.

Simon « Niels » Groen, nématologue à UC Riverside

Au cours des cinq prochaines années, Groen utilisera les fonds pour mener une étude en deux parties. La première partie du projet étudiera des centaines de plants de tomates et de riz, cultivés dans des fermes ou à l'état sauvage. Ce ne sont pas des plantes cultivées artificiellement pour obtenir une immunité. Cependant, Groen suppose que beaucoup d’entre eux ont développé des défenses contre les vers ronds infectieux, également appelés nématodes.

"Ces plantes constituent un laboratoire naturel dans lequel nous pouvons lier leurs gènes et les propriétés chimiques de leurs racines à leur résistance aux infections par les vers", a déclaré Groen.

"Nous en apprendrons davantage sur les mécanismes moléculaires par lesquels les plantes se défendent. Cela inclut la production de produits chimiques de défense, dont certains pourraient être utilisés comme nouveaux médicaments ou antibiotiques chez les humains et le bétail", a déclaré Groen. « Nous pouvons ensuite partager ces informations avec les chercheurs biomédicaux et les sélectionneurs de plantes. »

Cet aspect du projet contribuera également à accroître la sécurité alimentaire, en particulier dans certaines régions d'Afrique et d'Asie où les nématodes constituent un problème pour les agriculteurs. De nombreuses recherches ont été menées sur les insectes ravageurs aériens, mais moins de recherches ont été menées sous terre, où les infections par les nématodes affectent des cultures économiquement importantes.

"Les nématodes constituent la menace la plus dévastatrice pour le soja. Dans le riz et les tomates, les nématodes peuvent provoquer des pertes de rendement allant jusqu'à 20 %. Cela fait beaucoup de gens se retrouvent sans nourriture", a déclaré Groen.

Dans la deuxième partie du projet, l’équipe de recherche abordera le côté nématode de l’équation. « Comment évoluent-ils pour briser la résistance des plantes ? » demanda Groen.

Dans les tomates, il existe un gène, Mi-1, qui surveille l'intérieur des cellules végétales pour détecter les attaques entrantes. D’une manière qui n’est pas encore entièrement comprise, ce gène détecte quelque chose concernant les infections imminentes par les nématodes qui déclenche une réponse immunitaire efficace.

Mi-1 a été découvert dans des tomates sauvages dans les années 1940 et a depuis été cultivé dans des usines de transformation de tomates en Californie pour éloigner les nématodes. Groen a expliqué que ce système de sélection soumet les nématodes à galles à une énorme pression de sélection naturelle pour vaincre la résistance conférée par le gène.

Mais de plus en plus d’agriculteurs découvrent des nématodes dans leurs cultures de tomates prétendument résistantes. "Nous ne comprenons pas comment ils ont brisé la résistance. Y a-t-il une ou plusieurs façons d'y parvenir ? Nous allons essayer de déterminer combien de façons il existe d'écorcher un chat du point de vue d'un nématode", a déclaré Groen.

Grâce aux spécialistes d'UC Extension, l'équipe de Groen pourra comparer les gènes des vers collectés avant que la résistance ne devienne plus courante, ainsi que les gènes des vers qui ont réussi à surmonter les barrières immunitaires de la plante.

Une hypothèse est que lorsque le nématode pénètre dans la plante, il utilise sa salive pour injecter des protéines ayant des cibles différentes dans la cellule hôte. Lorsque Mi-1, qui flotte dans la cellule, rencontre l’une de ces protéines de nématode, il déclenche une réponse immunitaire qui tue le ver. Cependant, lorsque le ver cesse d’injecter cette protéine, Mi-1 ne sait pas que l’envahisseur est arrivé.

Il existe des protéines réceptrices telles que Mi-1 qui ont évolué de manière similaire chez les humains et surveillent les cellules pour détecter les attaques entrantes, ainsi que d'autres processus moléculaires similaires chez les humains et les plantes. Cependant, d’un point de vue éthique et logistique, lorsqu’on étudie les infections humaines, il est logique de commencer cette recherche par les plantes et les nématodes.

"Les vers ne sont qu'un système modèle pour étudier l'élimination de la résistance. Mais ils pourraient encore nous aider à trouver de nouvelles solutions à la résistance aux pesticides et aux antibiotiques", a déclaré Groen.

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