AGROBACTERIUM: CARACTÉRISTIQUES, MORPHOLOGIE ET MALADIES - LA BIOLOGIE - 2025

Agrobacterium est un genre de bactéries à Gram négatif capables de provoquer des maladies chez les plantes par transfert d'ADN. Le transfert d'ADN permet de modifier la plante receveuse pour permettre l'expression de l'information génétique de la bactérie. Pour cette raison, les bactéries de ce genre sont parfois appelées «ingénieurs génétiques de la nature».

Le genre Agrobacterium est actuellement considéré comme invalide et les espèces qui le contenaient ont été déplacées, pour la plupart, vers le genre Rhizobium. Ce dernier genre a été à l'origine érigé pour contenir des bactéries endosymbiotiques végétales. Ces bactéries aident à fixer l'azote par les plantes associées, principalement les légumineuses.

Mécanisme de transmission de l'information génétique d'Agrobacterium. Tiré de commons.wikimedia.org

caractéristiques

Ils ne forment pas de spores, ils sont à Gram négatif, aérobies. Ils produisent une réaction acide en présence de mannitol. Ils ne produisent ni acide ni gaz dans un milieu glucose-peptone.

Ils sont capables d'induire l'auto-prolifération des tumeurs chez les plantes. Cette capacité est due au transfert génétique d'une petite région d'ADN portée dans les gènes inducteurs de tumeur (Ti) ou inducteurs de racine (Ri).

Les espèces d'Agrobacterium envahissent par les blessures, la couronne, les racines et les tiges de nombreux dicotylédones et de certaines plantes gymnospermes. Le transfert de gène entraîne l'expression dans la plante receveuse de propriétés particulières de la bactérie.

Morphologie

Les bactéries de ce genre sont petites, en forme de bâtonnet court (0,5-1,0 x 1,2-3,0 μm). Ils sont mobiles en raison de la présence de 1 à 4 flagelles situés latéralement. S'ils présentent un seul flagelle, leur fixation peut être latérale ou polaire.

Taxonomie et systématique

Le genre Agrobacterium a été proposé par Conn (1942) pour inclure deux espèces pathogènes précédemment attribuées à Phytomonas: A. tumefaciens et A. rhizogenes et une espèce non pathogène, A. radiobacter.

Par la suite, les espèces Agrobacterium rubi, A. vitis et A. larrymoorei ont été ajoutées en raison de leur capacité à provoquer des maladies des plantes.

Les études génétiques de diverses espèces d'Agrobacterium ont montré que la capacité de provoquer des maladies d'A. Tumefaciens (producteur de tumeur) ou d'A. Rhizogenes (producteur de racines) pouvait être transférée entre les souches d'Agrobacterium, ou perdue. Plus tard, il a été montré que cette capacité à produire des maladies provient du transfert de plasmides.

Les espèces Agrobacterium et Rhizobium sont très similaires les unes aux autres. La seule différence systématique enregistrée entre ces genres est leur interaction pathogène, dans le cas d'Agrobacterium, ou symbiotique (ceux du genre Rhizobium) avec les plantes.

Ceci et le fait que la capacité d'Agrobacterium à produire des maladies peut être perdue ou transférée, a conduit de nombreux auteurs à unir les deux genres en un seul (Rhizobium).

Maladies qu'il provoque

Les espèces d'Agrobacterium peuvent avoir une grande capacité à produire des maladies sur les plantes. Ils produisent deux types principaux de maladies.

Agrobacterium tumefaciens (actuellement Rhizobium radiobacter) produit des tumeurs ou des galles sur les racines et le tronc de nombreuses espèces de gymnospermes, de plantes monocotylédones et dicotylédones, dont au moins 40 espèces d'intérêt commercial.

Agrobacterium rhizogenes (maintenant Rhizobium rhizogenes), par contre, provoque une croissance inhabituelle des racines chez certaines plantes dicotylédones (maladie des racines velues ou maladie des racines velues).

Maladie biliaire in uvero. Tiré de commons.wikimedia.org

Formes de contagion

La propagation de maladies peut se produire à la fois par les sols contenant des souches pathogènes et par la propagation de matières contaminées. Pour que les souches aient la capacité de produire des maladies, elles doivent posséder des plasmides particuliers. Ces plasmides sont appelés plasmides Ti (inducteurs de tumeur) ou plasmides Ri (inducteurs de croissance racinaire).

Au cours du processus d'infection, un segment du plasmide Ti ou Ri, appelé ADN-T (ADN de transfert), est transporté de la bactérie à la plante receveuse.

L'ADN-T bactérien pénètre dans le noyau des cellules de la plante et s'intègre à l'ADN de la plante. En conséquence, les cellules végétales sont génétiquement transformées, ce qui permet l'expression d'informations génétiques à partir de l'ADN-T de la bactérie. L'expression de l'ADN bactérien entraîne une croissance tumorale ou un enracinement anormal.

Les tumeurs ou galles produites par A. tumefaciens n'ont dans certains cas pas d'effets nocifs sur les plantes. Dans d'autres cas, ils peuvent entraîner une réduction de la croissance et même la mort de la plante infectée.

Cette maladie a proliféré ces dernières années en raison de l'échange et de la commercialisation de plantes atteintes de la maladie mais sans signes visibles de celle-ci.

L'effet de la maladie des racines velues sur la plante infectée est mal compris. Certains auteurs ont montré que la formation de racines secondaires induite par A. rhizogenes peut avoir des effets bénéfiques sur la plante infectée.

Traitement

Le traitement de la maladie des branchies doit être préventif. En cas d'infection, le développement de la maladie progressera parfois indépendamment de la présence de la bactérie à l'origine de la maladie.

L'application de produits antibactériens à base de cuivre et d'eau de Javel peut réduire les populations d'A. Tumefaciens à la surface des plantes. Un autre mécanisme de traitement préventif est l'application de souches non pathogènes des bactéries qui entrent en compétition avec les souches pathogènes.

Des produits chimiques à base de créosote, des solutions à base de cuivre et des oxydants puissants peuvent être utilisés pour le traitement curatif de la maladie de la galle du collet.

Puisqu'il n'y a aucune preuve des effets nocifs de la maladie des racines velues sur la plante infectée, il n'y a pas de traitement spécifique contre elle.

Pathogénicité chez l'homme

Bien qu'Agrobacterium soit connu principalement pour être pathogène pour les plantes, il peut éventuellement affecter les humains. Chez l'homme, il est considéré comme un organisme polluant ou ayant une faible capacité à produire des maladies.

Cependant, A. tumefaciens peut être responsable d'infections nosocomiales chez les patients dont le système immunitaire est affaibli. Parmi les maladies causées par cette bactérie figurent les infections associées aux cathéters veineux centraux, la péritonite, les infections du sang, l'inflammation de l'endocarde, l'inflammation de la vésicule biliaire et les infections des voies urinaires.

Agrobacterium peut être résistant à plusieurs antibiotiques, dont le cotrimoxazole et la tétracycline. Le seul traitement efficace à ce jour est le céfotaxime pour le traitement de l'inflammation de la vésicule biliaire.

La capacité d'Agrobacterium à transférer des gènes aux plantes et aux champignons a été utilisée comme outil de génie génétique pour apporter des améliorations génétiques aux plantes.

Cependant, cette capacité à transformer les organismes hôtes n'est pas limitée aux plantes. De nombreux autres organismes eucaryotes et même procaryotes peuvent être manipulés dans des conditions de laboratoire pour être génétiquement transformés par Agrobacterium.

De nombreuses espèces de levures et de champignons ont été transformées en laboratoire à l'aide d'Agrobacterium. Les chercheurs ont également réalisé la transformation d'algues, de cellules de mammifères et de la bactérie Gram-positive Streptomyces lividans.

Références

1. Agrobacterium. Sur Wikipedia. Récupéré le 13 septembre 2018 sur wikipedia.org.
2. T. Tzfira, V. Citovsky, Eds (2008). Agrobacterium: de la biologie à la biotechnologie. Springer, New York. 1-735.
3. R. Cain (1988). Un cas de septicémie causée par Agrobacterium radiobacter. Le journal de l'infection.
4. M. Hulse, S. Johnson, P. Ferrieri (1993). Infections à Agrobacterium chez l'homme: expérience dans un hôpital et examen. Maladies infectieuses cliniques.
5. A. Ziemienowicz (2001). Odyssée de l'ADN-T d'Agrobacterium. Acta Biochimica Polonica.
6. H. Hwang, SB Gelvin, EM Lai (2015). Éditorial: "La biologie des agrobactéries et son application à la production de plantes transgéniques" Frontiers in Plant Science.
7. W. Nester (2015). Agrobacterium: ingénieur génétique de la nature. Frontiers in Plant Science.