Champignons entomopathogènes : comment Beauveria et Metarhizium contrôlent les ravageurs insectes de manière naturelle

L’utilisation de champignons entomopathogènes a été associée à la lutte contre les insectes nuisibles en agriculture, par des méthodes non chimiques. Ces champignons commencent à jouer un rôle de plus en plus important dans l’agriculture durable, car ils offrent une solution biologique aux ravageurs, complétant ainsi l’emploi d’insecticides chimiques. Les étapes du processus de bio‑infection de ces espèces fongiques naturelles chez les insectes comprennent l’attachement à la cuticule de l’insecte, la pénétration, la colonisation à l’intérieur de l’insecte, puis sa mort. Deux espèces de Beauveria, B. bassiana et B. tenella, ainsi que deux espèces de Metarhizium, M. anisopliae et M. hof állt, figurent parmi les plus étudiées ; elles sont utilisées comme agents biologiques dans les programmes de gestion intégrée des ravageurs en agriculture et en protection biologique.

Contrairement aux insecticides traditionnels, qui ciblent principalement des voies biochimiques et physiologiques spécifiques, le premier point de contact auquel l’infection se produit est la surface externe de l’hôte insecte, lorsqu’il est exposé à un champignon entomopathogène. Ce processus revêt une grande importance pour les producteurs, les agronomes, les distributeurs de produits de lutte biologique, les chercheurs en agriculture, les spécialistes de la protection intégrée des cultures, ainsi que pour les étudiants et toute personne intéressée par les applications de la biocontrôle microbienne.

Les champignons entomopathogènes constituent un groupe de champignons qui affecte les insectes.

Les significations

Les champignons entomopathogènes sont des champignons qui infectent naturellement les insectes et les arthropodes, entraînant leur mort. On les trouve dans les sols agricoles, les forêts, sur les surfaces végétales et au sein des écosystèmes naturels ; on pense qu’ils participent à la régulation des ravageurs insectes. Ils jouent un rôle écologique et sont particulièrement utiles en lutte biologique contre les ravageurs, car ils constituent un élément essentiel de l’interaction naturelle entre les micro-organismes et les insectes.

Ces champignons peuvent être utilisés dans les programmes de lutte intégrée contre les ravageurs en tant qu’insecticides microbiens, puisqu’ils constituent à la fois des agents de contrôle biologique des nuisibles. Ils peuvent être transmis aux insectes par contact direct, ce qui dispense d’ingérer la matière végétale traitée.

Pourquoi Beauvaria bassiana et Metarhizium anisopliae comptent-ils

Comment la BEAUVERIA BASSIANA tue-t-elle les insectes ? Deux espèces fongiques importantes, qui ont été étudiées et développées pour la lutte intégrée contre les ravageurs, sont le processus d’infection de la BEAUVERIA BASSIANA et du METARHIZIUM ANISOPLIAE. On sait qu’elles possèdent un large spectre d’activité, permettant d’agir contre une grande variété de ravageurs agricoles, et qu’elles peuvent être utilisées dans les programmes de lutte biologique intégrée (LBI).

BEAUVERIA BASSIANA est reconnu comme un agent de lutte biologique contre les ravageurs des cultures situés au-dessus du sol, et METARHIZIUM ANISOPLIAE est considéré comme un agent de lutte biologique particulièrement important pour la maîtrise des insectes associés au sol. Toutefois, en raison de leurs caractéristiques écologiques distinctes, il convient d’adapter le mécanisme d’infection par BEAUVERIA BASSIANA lors de la conception de stratégies de lutte biologique adaptées à des combinaisons spécifiques de culture et de ravageur.

Quelles sont les étapes du processus par lequel les champignons entomopathogènes infectent les insectes ?

La meilleure explication de l’action de ces champignons est le processus d’infection, considéré comme l’explication du processus propre au cycle de vie des champignons. Lorsque les spores fongiques pénètrent dans l’insecte susceptible, plusieurs étapes biologiques et mécaniques interviennent dans ce processus.

Étape 1 : Identification du site d’adhésion des spores à la cuticule de l’insecte

La première étape survient lorsque la couche externe protectrice du corps de l’insecte (la cuticule) est mise en contact avec une spore du champignon. L’adhésion est essentielle, car sans elle, le champignon ne pourrait ni germer ni établir une infection avant de se détacher de son hôte.

Les spores utilisent des molécules de surface ainsi que des protéines liées à l’adhésion pour choisir et adhérer à la surface appropriée sur un insecte. La spore fixée peut ou non germer, selon les facteurs environnementaux (humidité relative et température).

Un mécanisme d’infection par BEAUVERIA BASSIANA qui affecte les insectes sans qu’ils ingèrent le champignon est celui dépendant du contact. Il est essentiel de comprendre cette première étape de l’infection par BEAUVERIA BASSIANA afin de saisir le mécanisme d’infection de BEAUVERIA BASSIANA.

Étape 2 : La construction d’un outil hydraulique de pénétration visait à créer l’appressorium.

Parmi les familles d’infections fongiques les plus originales figurent la formation de structures spécifiques qui facilitent la pénétration du cuticule de l’insecte par le champignon. Une fois germé, le tube germinatif peut se différencier en un appressorium, une structure d’infection spécialisée d’origine fongique, associée à la pénétration.

Au fur et à mesure de l’élaboration de l’appressorium, celui-ci se remplit de substances (glycérol) qui augmentent la pression de turgescence interne. Cette pression permet au champignon de générer une force mécanique importante au niveau du point de contact avec la surface de l’insecte. Cela peut ensuite donner naissance à un peg d’intrusion, capable de percer la cuticule.

Ce processus montre que l’activation d’une substance chimique toxique chez un insecte n’est pas la seule manière dont les champignons peuvent exercer un contrôle sur cet insecte. Il est probable que la force mécanique générée par le corps du champignon responsable de l’infection joue un rôle crucial dans le franchissement de la barrière physique de l’insecte.

Étape 3 : Briser la cuticule de l’insecte

La cuticule de l’insecte est constituée de plusieurs structures, telles que la chitine et des protéines. Le champignon y parvient par pression mécanique, mais aussi en affaiblissant et en dégradant la matière cuticulaire grâce aux enzymes qu’il possède pour décomposer la cuticule.

Les chitinases sont des enzymes capables de dégrader la chitine, tandis que les protéases peuvent décomposer les protéines présentes dans la cuticule. Ces enzymes interviennent, conjointement avec la force mécanique exercée par l’appareil d’invasion, pour faciliter l’entrée du champignon dans l’hôte.

En conclusion, l’activité biochimique et enzymatique, associée à une activité mécanique, constitue une caractéristique des infections fongiques. Cela suggère également que cette infection n’est pas nécessairement liée à une ingestion obligatoire et explique pourquoi les champignons entomopathogènes peuvent infecter les ravageurs par simple contact externe.

Étape 4 : Colonisation du corps de l’insecte

Après avoir franchi la cuticule, le champignon pénètre dans la cavité corporelle interne de l’insecte (l’hémocèle). Le champignon devra alors surmonter ou contourner le système immunitaire de l’insecte. 
Le champignon forme des structures spécialisées, telles que des corps hyphaux, qui sont transportés et multipliés à l’intérieur de l’insecte, selon l’espèce et l’hôte. À mesure que la biomasse fongique augmente, les processus vitaux normaux de l’hôte sont perturbés.

En outre, le champignon peut produire des métabolites aux effets stressants, déstabilisants et létals pour l’hôte. Toutefois, dans la plupart des cas, l’infection globale est plus justement considérée comme la conséquence de la pénétration, de l’activité enzymatique, de l’interaction avec le système immunitaire et de la croissance interne du champignon, plutôt que comme la résultante d’une toxine unique.

Une fois les spores formées et un nouveau cycle d’infection amorcé, elles suivent les mêmes étapes. Ces spores passent par les mêmes processus lorsque débute un nouveau cycle d’infection.

Le champignon peut se développer dans l’organisme de l’hôte après sa mort (en fonction des conditions environnementales). De nouvelles spores apparaissent à la surface de l’hôte mort, d’où elles peuvent être disséminées et entrer en contact avec d’autres insectes susceptibles d’être infectés.

Cela offre la possibilité de survenance d’infections supplémentaires. Toutefois, l’influence des autres facteurs — conditions environnementales, densité de l’hôte, souche fongique et survie des spores hors de l’hôte — est très marquée dans la propagation naturelle.

La pénétration mécanique est si efficace, pourquoi ?

Les champignons entomopathogènes présentent un avantage biologique considérable par rapport aux insecticides, qui reposent principalement sur l’ingestion ou sur l’action d’une cible biochimique, en étant capables de pénétrer mécaniquement les tissus des insectes. Lorsque les insectes sont infectés à la surface, les champignons peuvent compromettre l’activité d’un ravageur, qu’il s’agisse d’un insecte broyeur, d’un suceur de sève végétale ou d’un insecte développant dans le sol.

Cela est particulièrement vrai pour les insectes piqueurs-suceurs, tels que les pucerons et les aleurodes, qui peuvent consommer une quantité moindre de tissus végétaux traités que les insectes broyeurs. Une infection peut toutefois s’établir par contact direct entre un pathogène fongique et la cuticule de l’insecte.

La progression du processus infectieux peut également conférer un avantage en matière de lutte biologique contre les ravageurs, en renforçant la résistance des populations. Les pesticides conventionnels agissent souvent selon des mécanismes spécifiques et, lorsqu’ils sont appliqués de manière successive sur plusieurs générations, les populations peuvent développer une résistance à ces produits. Bien que la résistance aux agents microbiens soit une possibilité, celle-ci devrait s’intégrer dans une approche responsable de la lutte biologique, qui doit prendre en compte les différentes étapes biologiques par lesquelles l’infection fongique peut évoluer.

BEAUVERIA BASSIANA vs. METARHIZIUM ANISOPLIAE : quelle est la différence ?

Cela ne signifie pas que chaque espèce ne prospère qu’à l’intérieur d’un environnement donné. Il a été démontré que les deux champignons exercent une activité contre plusieurs groupes d’insectes ; leur pertinence dépendra de la souche fongique, de la formulation, de l’insecte cible, de la culture, de l’environnement et du mode d’action.

Microbiomes d’insectes avec infection fongique

Des recherches récentes ont permis d’approfondir la compréhension des interactions entre les champignons entomopathogènes et les microbiomes des insectes. Une grande diversité de micro-organismes est associée aux insectes, tant au niveau des organes internes que sur leur cuticule. Ces micro-organismes peuvent moduler le système immunorégulateur de l’hôte et influencer sa susceptibilité aux infections fongiques.

Les microbiotes de surface peuvent conférer une certaine résistance à la colonisation, soit par compétition avec les spores fongiques, soit par modification de l’environnement proche de la cuticule de l’insecte. Les micro-organismes intestinaux de l’insecte peuvent influencer sa nutrition, son immunité et ses réponses physiologiques, ce qui peut à son tour affecter le développement des pathogènes.

À cette fin, on étudiera l’effet de la perturbation du microbiome des insectes sur l’étendue de l’infection fongique, ainsi que le rôle du microbiome dans la lutte biologique, qui pourrait offrir des perspectives prometteuses pour améliorer la situation. Une meilleure compréhension de la conception des peptides antimicrobiens ou d’autres technologies microbiennes pourrait, à terme, contribuer au développement de nouvelles stratégies de biocontrôle plus ciblées.

Les succès de ces avancées mettent en évidence l’importance des interactions entre l’agent microbien, l’insecte hôte, l’environnement végétal et la communauté microbienne de la plante pour la mise au point d’agents de lutte biologique efficaces.

Champignons entomopathogènes pour une utilisation en agriculture durable

Les champignons entomopathogènes peuvent être intégrés à divers systèmes de production agricole. En tant qu’agents de lutte antiparasitaire logiques, ils peuvent être utilisés conjointement avec des pratiques culturales, mécaniques, biologiques et chimiques, mais également en l’absence de ces dernières.

Agents de lutte biologique fongiques Ils peuvent être intégrés aux programmes de lutte intégrée contre les ravageurs, non seulement pour y ajouter un nouveau mode d’action, mais aussi pour apporter de la diversité aux stratégies de gestion des nuisibles. Ils sont également adaptés aux systèmes d’agriculture biologique, qui prévoient l’utilisation de matières biologiques autorisées dans le cadre de leur programme de lutte biologique contre les ravageurs.

Une autre application qui pourrait s’adapter localement concerne les serres, car les producteurs peuvent contrôler de manière raisonnable les conditions environnementales en matière de température, d’humidité, ainsi que l’état des cultures et des ravageurs. Les pathogènes fongiques peuvent contribuer à la gestion de certaines populations de ravageurs lorsque les conditions sont favorables, tant au niveau de l’environnement que de la conduite des cultures, par exemple dans les grandes cultures et en sylviculture.

BEAUVERIA BASSIANA ou METARHIZIUM ANISOPLIAE : les solutions d’insecticides biologiques de Novobac

Le processus d’infection par BEAUVERIA BASSIANA et METARHIZIUM ANISOPLIAE devra être comparé, et pour cela, la décision initiale devrait tenir compte du ravageur et de son habitat. BEAUVERIA BASSIANA pourrait constituer un agent de lutte biologique naturel adapté à de nombreux insectes nuisibles vivant au-dessus du sol, notamment les pucerons, les aleurodes et d’autres espèces sensibles. Les insectes nuisibles qui habitent le sol (comme les larves) ainsi que d’autres insectes présents dans la zone racinaire seraient peut-être mieux ciblés par METARHIZIUM ANISOPLIAE.

Lorsqu’il s’agit d’applications pour les cultures en serre, il convient de déterminer les modalités en fonction de la localisation des ravageurs, de l’humidité, de la température, de la canopée végétale et du niveau de couverture. Dans le cas des cultures en plein champ, les propriétés du sol, la biologie des ravageurs, les précipitations ainsi que le moment d’application constituent quelques-uns des facteurs clés.

Les solutions d'insecticide biologique de Novobac , grâce à la biotechnologie microbienne, peut s’intégrer à ces diverses stratégies de gestion des ravageurs. La solution la plus adaptée n’est pas toujours l’utilisation d’une espèce fongique donnée sur l’ensemble des cultures, mais plutôt le choix de l’espèce et de la méthode de lutte biologique en fonction du ravageur concerné, de la culture, de l’environnement et du programme de protection intégrée.

Conclusion

La lutte biologique contre les ravageurs peut s’exercer grâce à un mécanisme d’infection avancé — au lieu de la toxicité chimique — mis en œuvre par les champignons entomopathogènes. La plupart des pathogènes fongiques recourent à une combinaison de processus biologiques pour infecter les insectes sensibles, tels que l’adhésion des spores, le développement d’appressoriums, la pénétration mécanique, la dégradation enzymatique, l’évasion de la reconnaissance flagellaire et/ou du système immunitaire, la colonisation interne ainsi que la sporulation.

Le processus d’infection par BEAUVERIA BASSIANA et le mécanisme d’infection par METARHIZIUM ANISOPLIAE aident les producteurs et les spécialistes de l’agriculture à mieux décider du moment opportun pour appliquer des méthodes de lutte biologique contre les ravageurs. L’utilisation de ces champignons comme alternatives aux produits insecticides conventionnels n’est pas une solution universelle, mais ils peuvent constituer des outils biologiques précieux lorsqu’ils sont employés en fonction de la nature biologique des ravageurs et des conditions environnementales.

Grâce aux recherches continues menées sur la biologie fongique, les microbiomes des insectes, les métabolites microbien et les technologies de formulation microbienne, ces pesticides biologiques revêtiront une importance accrue dans l’agriculture durable. Ils sont particulièrement efficaces lorsqu’ils sont associés à d’autres outils de la protection intégrée des cultures, tels que la surveillance, les pratiques culturales, la gestion de la résistance et d’autres moyens de lutte contre les ravageurs, afin de mettre en place un programme de gestion des ravageurs plus complet et plus performant.

Référence :

• Mudrončeková, Silvia, Marián Mazáň et Marek Nemčovič. « Les espèces de champignons entomopathogènes BEAUVERIA BASSIANA (Bals.) et METARHIZIUM ANISOPLIAE (Metsch.) utilisées comme mycoinsecticides efficaces dans la lutte biologique contre Ips typographus (L.). » Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences 2.6 (2013) : 2469-2472.
• Gul, Hafiza Tahira, Shafqat Saeed et FZ Ahmad Khan. « Les champignons entomopathogènes comme stratégie efficace de gestion des ravageurs insectes : une revue. » Appl. Sci. Bus. Econ 1.1 (2014) : 10-18.