vendredi 2 novembre 2018

140- El espíritu de las plantas -14- Bajo influencia

EL ESPÍRITU DE LAS PLANTAS – BAJO INFLUENCIA


El asunto de hoy casi es fuera de tema, pero me parece interesante clasificarlo en esta serie.
Es que ocurre a veces que plantas no tengan un comportamiento normal, ni siquiera coherente, porque pueden haber sido puestas bajo influencia, pueden mostrar comportamientos contra su naturaleza, y aparece que no lo pueden evitar, que “actúan contra su voluntad”.


Un artículo recientemente publicado en el periódico digital The Conversation en su versión francesa, y redactado por Véronique Brault, directora de investigación en virología en el INRA (Instituto Nacional francés de Investigación Agronómica) , con la participación de Simon Bourdin, estudiante en master “comunicación científica” en la universidad de Estrasburgo, nos explica como determinados virus, para asegurar su propagación, son capaces de interferir en el comportamiento de sus huéspedes, y en el caso que nos preocupa, de las plantas que los albergan.



Estos virus que manipulan las plantas
12 de Octubre de 2018



Ratones que ya no temen a los gatos, crustáceos que se dejan flotar en la superficie del agua en vez de quedar escondidos por debajo de la piedras, hormigas que se disfrazan de bayas para que las aves las devoren, humanos que emiten olores que atraen a los mosquitos… estos comportamientos inesperados, que a veces parecen un suicidio, parecen casi de fantasía.

Sin embargo son presentes en la naturaleza, y todos tienen un punto en común: son el resultado de infecciones parasitarias. Es que numerosos parásitos llamados “manipuladores” son capaces de alterar el comportamiento e incluso la fisionomía de su huésped para hacer más fácil su supervivencia y su propagación.

Las plantas no son diferentes. Los virus que las contaminan se muestran a menudo muy ingeniosos para compensar su inmovilidad, usando para esto organismos intermediarios móviles denominados vectores.

La unidad de virología del INRA de Colmar ha recientemente podido poner de evidencia un caso de manipulación de la planta Camelina sativa por el virus TuYV (Turnip Yellows Virus). Este virus tiene la particularidad de ser transportado de planta en planta únicamente por un vector aéreo, el pulgón. En consecuencia, el virus se propaga de modo más efectivo si los pulgones están atraídos hacia las plantas infectadas antes de que las mismas mueran de la infección. 



Hacer que la planta sea más sabrosa
Los investigadores han demostrado que el TuYV provoca en la planta la emisión de olores que atraen al pulgón. El mismo virus modifica también la composición química de la planta, haciéndola más apetecible – es decir más sabrosa- para el pulgón. Ya que dispone de un alimento más adaptada, este se alimenta más e ingiere por lo tanto una mayor cantidad del virus, lo que es un beneficio neta para el parásito que puede acumularse en el pulgón y ser más fácilmente propagado hacia nuevas plantas.

Existen muchos ejemplos de semejantes “manipulaciones” de las plantas por los virus, y los estudios revelan que esas alteraciones de la planta inducidas por el virus pueden variar según el virus y según el modo de transporte por los vectores.

Por ejemplo, el TuYV es un virus llamado “circulante”: para que sea eficazmente transmitido, el pulgón debe aterrizar en la planta infectada y alimentarse de manera prolongada para ingerir el virus que circula por la savia. El patógeno esta vehiculado con la sabia en el tracto digestivo del insecto, luego atraviesa las células del intestino, antes de llegar a las glándulas salivares, de donde será inyectado a una nueva planta.

Los virus circulantes tienen  interés en inducir modificaciones en la planta para poder atraer los pulgones y estimular su alimentación.

Ilustración enseñando la atracción de los pulgones por las Camelinas infectadas, y no las Arabidopsis infectadas. Véronique Brault/INRA


Optimizar la transmisión
Existe otra estrategia de virus de planta, llamados “no-circulantes”, que no atraviesan las células del insecto pero se mantienen en el aparato bucal a nivel del estilete o del esófago del vector.

En este grupo se encuentra por ejemplo le CMV (Cucumber Mosais Virus), también transmitido por un pulgón. Este virus provoca en las plantas infectadas la producción de sustancias volátiles que atraen a los pulgones pero reduce la calidad nutricional de la planta, obligando los pulgones a emigrar rápidamente.

Esos dos fenómenos contrastados son perfectamente adaptados al modo de transmisión del CMV. Este último solo requiere breves picaduras en las células superficiales de la planta para que el vector se quede con él. El virus optimiza su proceso de transmisión llamando el pulgón a aterrizar en las plantas infectadas, luego empujándoles a irse rápidamente después de solo haberlas probado.

Más sorprendente aún, ha sido observado que pulgones de la especie Rhopalosiphum padi portadores del virus BYDV (Barley Yellow Dwarf Virus) prefieren las plantas no infectadas, cuando los pulgones no portadores del virus son atraídos por las plantas infectadas (Ingwell y coll., 2012).

Este ejemplo demuestra que el virus puede no solo manipular indirectamente la planta para atraer el pulgón, pero también actuar directamente en los pulgones para modificar su comportamiento.



En la pista de las moléculas involucradas
Estas observaciones levantan muchas preguntas todavía sin resolver.

¿Porque estos ejemplos de manipulaciones no se aplican a todas las plantas infectadas por un mismo virus?
¿Por qué existen también variaciones de comportamiento según la especie de pulgón considerada incluso frente a una misma planta infectada?

Los estudios en curso intentan identificar las moléculas en la planta infectada responsables de los cambios de comportamiento de los vectores, que se trate de compuestos que atraen a los pulgones o de los que la hacen más atractiva. Esta identificación permitiría considerar nuevos métodos de lucha destinados a inhibir la producción de las moléculas en cuestión por las plantas infectadas, para que estas pierdan este poder de atracción para los pulgones.

Hoy por hoy, el empleo de insecticidas sigue siendo el mejor método para los agricultores para reducir las poblaciones de los vectores y limitar las pérdidas debidas a los virus que transportan.

Un nuevo método de lucha basado en la no-atracción, o incluso en la repulsión de los pulgones permitiría la reducción de la propagación de los virus en el campo. Para parar la dispersión de los virus circulantes, también se podría pensar en la selección de variedades de plantas que producen naturalmente cantidades pequeñas o nulas de los compuestos responsables de la ingestión prolongada de savia necesaria a la adquisición de esos virus.

La comprensión de los mecanismos finos que permiten a los virus transmitidos por pulgones de manipular u planta huésped para ayudar a su transmisión representa un frente científico prometedor para la elaboración de nuevos métodos de lucha más respetuosos de la salud humana y del medioambiente.”

Imagen: https://zoom.disneynature.fr/sites/default/files/styles/node__article__main_image__full/public/legacy_files/2015/4/news/images/01447504.jpg?itok=R2Luq8ao

140- L'esprit des plantes -14- Sous influence

L’ESPRIT DES PLANTES – SOUS INFLUENCE


Le thème d’aujourd’hui est en quelque sorte hors sujet, mais il me semble intéressant de le classer dans cette série.
Il arrive en effet que des plantes n’aient pas un comportement normal, ni même cohérent car elles peuvent être mises sous influence, elles peuvent  montrer des comportements contre nature, et il apparait qu’elles ne peuvent l’éviter, qu’elles « agissent contre leur volonté ».


Un article publié récemment dans le périodique digital The Conversation dans sa version française, et rédigé par Véronique Brault, directrice de recherche en virologie à l’Inra (Institut National français de Recherche Agronomique), avec la participation de Simon Bourdin, étudiant en master « Communication scientifique » à l’université de Strasbourg, nous explique comment certains virus, afin d’assurer leur propagation, sont capables d’interférer sur le comportement de leurs hôtes, et dans le cas qui nous intéresse, des plantes dans lesquels ils se trouvent.



« Ces virus qui manipulent les plantes
12 octobre 2018

  

Des souris qui n’ont plus peur des chats, des crustacés qui se laissent flotter à la surface de l’eau au lieu de s’abriter sous les roches, des fourmis qui se déguisent en baies pour se faire dévorer par les oiseaux, des humains qui émettent des odeurs attirant les moustiques… ces comportements inattendus, parfois suicidaires, paraissent presque fantaisistes.

Ils sont pourtant présents dans la nature, et ils ont tous un point commun : ils sont le résultat d’infections parasitaires. En effet, de nombreux parasites dits « manipulateurs » sont capables d’altérer le comportement et même la physionomie de leur hôte pour faciliter leur survie et leur propagation.

Les plantes n’échappent pas à la règle. Les virus qui les parasitent se montrent souvent très ingénieux pour passer outre leur immobilité, utilisant à cette fin des organismes intermédiaires mobiles appelés vecteurs.

L’unité de virologie de l’INRA de Colmar a ainsi récemment mis en évidence un cas de manipulation de la plante Camelina sativa par le virus de la jaunisse du navet (Turnip yellows virus ou TuYV). Ce virus possède la particularité d’être transporté de plante en plante uniquement par un vecteur aérien, le puceron. Le virus se propage donc plus efficacement si les pucerons sont attirés vers les plantes infectées avant que celles-ci ne succombent à l’infection.



Rendre la plante plus goûtue
Les chercheurs ont en effet démontré que le TuYV provoque chez les plantes l’émission d’odeurs qui attirent le puceron. Ce même virus modifie également la composition chimique de la plante, la rendant plus appétante – en un mot, plus goûtue – pour le puceron. Disposant d’une nourriture plus adaptée, ce dernier s’y nourrit plus et ingère ainsi plus de virus, un bénéfice net pour le pathogène qui peut alors s’accumuler dans le puceron et être plus efficacement propagé vers d’autres plantes.

Les exemples abondent de telles « manipulations » des plantes par les virus, et les études révèlent que ces altérations de la plante induites par le virus peuvent varier selon le virus en question et surtout selon leur mode de transport par les vecteurs.

Par exemple, le TuYV est un virus dit « circulant » : pour qu’il soit efficacement transmis, le puceron doit atterrir sur la plante infectée et se nourrir de manière prolongée pour ingérer le virus qui chemine dans la sève. Le pathogène est ensuite entraîné avec la sève dans le tractus digestif de l’insecte puis traverse les cellules de l’intestin, avant de rejoindre les glandes salivaires, d’où il est réinjecté à une nouvelle plante.

Les virus « circulants » ont tout intérêt à induire des modifications dans la plante permettant d’attirer les pucerons et de stimuler leur alimentation.

Illustration montrant l’attraction des pucerons par les Camelines infectées et non les Arabidopsis infectées.  Véronique Brault/INRA


Optimiser la transmission
Il existe une autre catégorie de virus de plante, dits « non-circulants », qui ne traversent pas les cellules de l’insecte mais sont retenus dans l’appareil buccal au niveau du stylet ou de l’œsophage du vecteur.

Dans ce groupe se trouve, par exemple, le virus de la mosaïque du concombre (Cucumber mosaic virus, CMV) également transmis par puceron. Ce virus entraîne chez les plantes infectées la production de substances volatiles qui attirent les pucerons mais réduit la qualité nutritionnelle des plantes infectées, poussant les pucerons à émigrer rapidement.

Ces deux phénomènes contrastés sont cependant parfaitement adaptés au mode de transmission du CMV : ce dernier ne requiert en effet que de brèves piqûres dans les cellules superficielles de la plante pour être retenu par le vecteur. Le virus optimise donc son processus de transmission en encourageant dans un premier temps les pucerons à se poser sur les plantes infectées, puis en les incitant à quitter ces plantes rapidement après les avoir juste goûtées.

Plus surprenant encore, il a été observé que des pucerons de l’espèce Rhopalosiphum padi porteurs du virus de la jaunisse nanisante de l’orge (barley yellow dwarf virus ou BYDV) préfèrent les plantes non-infectées, alors que les pucerons dépourvus de virus sont attirés par les plantes infectées (Ingwell et coll., 2012).

Cet exemple démontre que le virus peut non seulement manipuler indirectement la plante pour attirer les pucerons, mais aussi agir directement sur les pucerons pour modifier leur comportement.



Sur la piste des molécules impliquées
Ces observations soulèvent de nombreuses questions toujours non résolues.

Pourquoi ces exemples de manipulation ne s’appliquent-ils pas à toutes les plantes infectées par un même virus ? Pourquoi existe-t-il également des variations de comportement selon l’espèce de puceron considérée même vis-à-vis d’une même plante infectée ?

Les études en cours visent donc à identifier les molécules dans la plante infectée responsables des changements de comportement des vecteurs, qu’il s’agisse des composés attirant les pucerons ou de ceux qui la rendent plus appétissante. Cette identification permettrait d’envisager de nouvelles méthodes de lutte visant à inhiber la production des molécules en question par les plantes infectées, pour que celles-ci ne présentent plus ce pouvoir attractif pour les pucerons.

À ce jour, l’utilisation d’insecticides reste la méthode de choix des agriculteurs pour réduire les populations de vecteurs et limiter les pertes liées aux virus qu’ils transportent.

Une nouvelle méthode de lutte basée sur la non-attraction, voire la répulsion des pucerons, pour les plantes infectées permettrait de réduire la propagation des virus au champ. Pour enrayer la dispersion des virus circulants, il serait également envisageable de sélectionner des variétés de plantes produisant naturellement peu, voire pas, de composés responsables de l’ingestion soutenue de sève nécessaire à l’acquisition de ces virus.

La compréhension des mécanismes fins permettant aux virus transmis par puceron de manipuler leur plante hôte pour faciliter leur propagation représente un front de science prometteur pour l’élaboration de nouvelles méthodes de lutte plus respectueuses de la santé humaine et de l’environnement. »

Image: https://zoom.disneynature.fr/sites/default/files/styles/node__article__main_image__full/public/legacy_files/2015/4/news/images/01447504.jpg?itok=R2Luq8ao

140- The spirit of plants -14- Under influence

THE SPIRIT OF PLANTS - UNDER INFLUENCE


Today's theme is somewhat irrelevant, but it seems interesting to me to classify it in this series.
It happens that plants do not have a normal behavior, nor even coherent, because they can be put under influence, they can show unnatural behaviors, and it appears that they can't avoid it, that they "act against their will".



An article recently published in the digital periodical The Conversation in its French version, and written by Véronique Brault, director of research in virology at INRA (French National Institute for Agronomic Research), with the participation of Simon Bourdin, master student in "Scientific Communication" at the University of Strasbourg, explains how certain viruses, in order to ensure their propagation, are able to interfere with the behavior of their hosts, and in this case, the plants in which they are found.




"These viruses that manipulate plants
October 12, 2018



Mice that are no longer afraid of cats, crustaceans that float on the surface of the water instead of sheltering under the rocks, ants that disguise themselves as berries to be eaten by birds, humans who emit odors attracting mosquitoes ... these unexpected behaviors, sometimes suicidal, seem almost fanciful.

They are, however, present in nature, and they all have one thing in common: they are the result of parasitic infections. Indeed, many so-called "manipulative" parasites are able to alter the behavior and even the physiognomy of their host to facilitate their survival and propagation.

Plants do not escape the rule. Viruses that parasitize them are often very ingenious to overcome their immobility, using for this purpose mobile intermediate organisms called vectors.

The virology unit of the INRA in Colmar has recently highlighted a case of manipulation of the plant Camelina sativa by Turnip Yellows Virus (TuYV). This virus has the particularity of being transported from plant to plant only by an aerial vector, the aphid. The virus spreads more effectively if aphids are attracted to infected plants before they succumb to the infection.

Picture: https://www.nexles.com/articles/wp-content/uploads/2018/03/camelina-camelina-sativa.jpg


Make the plant more palatable
Researchers have shown that TuYV causes plants to emit odors that attract aphids. This same virus also changes the chemical composition of the plant, making it more palatable - in a word, more tasty - for the aphid. Having a more adapted food, the latter feeds more and ingests more viruses, a net benefit for the pathogen that can accumulate in the aphid and be more effectively propagated to other plants.

Examples abound of such "manipulations" of plants by viruses, and studies reveal that these alterations of the plant induced by the virus can vary according to the virus in question and especially according to their mode of transport by the vectors.

For example, TuYV is a "circulating" virus: for its efficient transmission, the aphid must land on the infected plant and feed for a long time to ingest the virus that travels through the sap. The pathogen is then carried with the sap in the digestive tract of the insect and then through the cells of the intestine, before joining the salivary glands, where it is reinjected to a new plant.

"Circulating" viruses have a strong interest in inducing changes in the plant to attract aphids and stimulate their diet.

Illustration showing the attraction of aphids by infected Camelins and not infected Arabidopsis. Véronique Brault/INRA


Optimize transmission
There is another category of so-called "non-circulating" plant viruses that don't pass through the insect cells but are retained in the oral tract at the stylet or esophagus of the vector.

In this group is, for example, the Cucumber Mosaic Virus (CMV) also transmitted by aphid. This virus causes infected plants to produce volatile substances that attract aphids but reduce the nutritional quality of infected plants, causing aphids to emigrate quickly.

These two contrasting phenomena are however perfectly adapted to the mode of transmission of CMV: the latter requires only brief punctures in the surface cells of the plant to be retained by the vector. The virus thus optimizes its transmission process by first encouraging the aphids to land on the infected plants and then encouraging them to leave these plants quickly after just tasting them.

More surprisingly, Rhopalosiphum padi aphids with Barley Yellow Dwarf Virus (BYDV) prefer non-infected plants, while non-infected aphids are attracted to infected plants (Ingwell et al., 2012).

This example demonstrates that the virus can, not only indirectly manipulate the plant to attract aphids, but also act directly on aphids to alter their behavior.



On the track of involved molecules
These observations raise many unresolved questions.

Why do not these examples of manipulation apply to all plants infected with the same virus? Why are there also variations in behavior according to the species of aphid considered even towards the same infected plant?

Current studies are therefore aimed at identifying in infected plants the molecules that are responsible for vector behavior changes, be they compounds that attract aphids or those that make them more appetizing. This identification would make it possible to envisage new control methods aimed at inhibiting the production of the molecules in question by infected plants, so that they no longer have this attractive power for aphids.

To date, the use of insecticides remains the best method for farmers to reduce vector populations and limit the losses associated with the viruses they carry.

A new control method based on the non-attraction or even repulsion of aphids for infected plants would reduce the spread of viruses in the field. To stop the dispersion of circulating viruses, it would also be possible to select plant varieties naturally producing little or no compounds responsible for the sustained ingestion of sap necessary for the acquisition of these viruses.

Understanding the fine mechanisms by which aphid-transmitted viruses manipulate their host plant to facilitate their spread represents a promising science front for the development of new control methods that are more respectful of human health and the environment. "

Picture: https://zoom.disneynature.fr/sites/default/files/styles/node__article__main_image__full/public/legacy_files/2015/4/news/images/01447504.jpg?itok=R2Luq8ao