La protection phytosanitaire
du cotonnier en Afrique
Cas du coton
transgénique (Bt)
Thierry Brévault
UPR « Systèmes de culture annuels »
Cultures transgéniques insecticides
• Introgression d’un ou plusieurs gènes de la
bactérie Bacillus thuringiensis (Bt)
• La plante élabore une (ou plusieurs) toxines
spécifiques de certains lépidoptères
Cotonniers résistants aux insectes
Toxine(s)
Insectes-cibles
Nom commercial
Cry1Ac
(1996)
Helicoverpa spp. / Heliothis virescens Pectinophora gossypiella, Alabama
argillacea, Earias spp. Bollgard ® , Ingard ® (Monsanto)
Cry1Ac
+
Cry2Ab2
(2003)
Helicoverpa spp. / Heliothis virescens Pectinophora gossypiella, A.argillacea
+ Spodoptera spp. Bollgard II ® (Monsanto)
Cry1Ac
+
Cry1Fa2
(2005)
Helicoverpa spp. / Heliothis virescens Pectinophora gossypiella, A.argillacea
+ Spodoptera spp. WideStrike ® (DowAgrosciences)
Cry1Ab
mod
+Vip3A*
(200..?)
Helicoverpa spp. / Heliothis virescens Pectinophora gossypiella Spodoptera spp., Agrotis ipsilon, …
VipCot ®
(Syngenta)
Burkina, campagne 2008
• Maîtrise (voire suppression
régionale*) des ravageurs cibles
• Utilisation réduite d’insecticides,
diminution de la résistance
• Activité accrue des auxiliaires
Proportion Bt cotton
used between 1997-2000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100% Change i
n Spring De
nsity
from 1992-1995 to 1999-2001
-100 -50 0 50 100 150 200 250Carrière et al. 2003, adapted from PNAS
Effet “puits” du coton Bt
(Arizona)
Pectinophora gossypiella
Risques
• Evolution de résistance aux
toxines chez les insectes cibles
• Impacts sur les non cibles
(ravageurs secondaires, ennemis naturels, etc.)Pour le producteur:
- Le gène choisi est il adapté aux
contraintes parasitaires locales ?
- La toxine va-t-elle s’exprimer sous les
contraintes abiotiques (stress) locales ?
- Des traitements chimiques seront-ils
encore nécessaires ?
- Coexistence avec des cultures « bio »?
- Quel bilan produit généré / coût de la
technologie ?
• Helicoverpa zea, coton Cry1Ac/Cry2Ab, Etats-Unis, 2003
• Busseola fusca, maïs Cry1Ab, Afrique du sud, 2006
• Spodoptera frugiperda, maïs Cry1F, Puerto Rico, 2006
• H. punctigera, coton Cry1Ac/Cry2Ab, Australie, 2008
• Pectinophora gossypiella, coton Cry1Ac, Inde, 2009
Tabashnik et al. (2008) Nature Biotechnology
Tabashnik et al. (2009) Journal of Economic Entomology Carrière et al. (2010) Evolutionary Applications
Downes et al. (2010) Plos One Bagla (2010) Science
Evolution de la résistance
Coton Bt
RS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS RS SS SS SS SS SS SS RSCas d’une résistance dite “dominante”
Coton Bt
RS RS RR RS RS RS RS RR RSCas d’une résistance dite “récessive”
Coton Bt
RR RRLa stratégie “refuge”
Coton Bt
RR RR RS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SSRefuge
Modèle d’évolution de la résistance
RS SS RR
p
= pq (W
R- W
S) / W
mFréquence
des allèles R
Refuges
Héritabilité
Coûts
Intensité
Modèle d’évolution de la résistance
RS SS RR
p
= pq (W
R- W
S) / W
mFréquence
des allèles R
Refuges
Héritabilité
Coûts
Intensité
Rôle desrefuges « naturels »
Déplacement
Facteurs
Les plantes hôtes du paysage
servent de refuges « naturels »
Jun- Jul- Aug- Sep- Oct-
Nov-D Host plant sequence
Weeds (C3) Weeds (C3) Corn (C4) Cotton (C3/gossypol+) MR2 MR1
Moth emergence from cotton
0 25 50 75 100
Jun- Jul- Aug- Sep- Oct-
Nov-% moth s C Tcholliré 0 25 50 75 100
Jun- Jul- Aug- Sep- Oct-
Nov-% moth s B Djalingo 0 25 50 75 100
Jun- Jul- Aug- Sep- Oct-
Nov-%
m
oths
C4 plants Non-cotton C3 plants
Refuges
A Guider
Sites du Nord Cameroun
mais insuffisamment pour écarter le
risque de résistance…
0 10 20 30 Years t o res istanc eGuider Djalingo Tcholliré
A
DLC Cry2Ab=0.5
Un profil de migration asymétrique peut
retarder l’évolution de la résistance
0 10 20 30
0 5 20 50
Non-Bt cotton refuges (%)
Years t o res istanc e 0/0 0.9/0.1 0.9/0.9 0.1/0.9 0.1/0.1 MR1/MR2
La présence de plantes non Bt
accroît le risque de résistance
Coton 55-68 JAS 0 5 10 15 20 25 30 rr rs ss Su rvi va l (% ) Cry1Ac cotton Seed mixture (0.2) 20% de plantes non Bt
La diminution de l’expression des
toxines avec l’âge des plantes
accroît le risque de résistance
Bollgard II (DP164B2RF) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
pre-squaring early squaring early fruiting fruiting fruiting
C ry 1 A c c o n c ( µ g g -1 f re s h l e a f) 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
pre-squaring early squaring early fruiting fruiting fruiting
C ry 2 A b c o n c ( µ g g -1 f re s h l e a f) Cry1Ac Cry2Ab
Manipulation des coûts
• Certains types de refuges
• Certains ennemis naturels
(e.g., nématodes, virus)
peuvent augmenter les coûts
ou les rendre moins récessifs
La toxine Bt se fixe sur la cible
Résistance due à une modification de la cadhérine
Résistance due à une modification de la cadhérine
Ver rose (Pectinophora gossypiella) Noctuelle (Heliothis virescens) Noctuelle (Helicoverpa armigera)
cadhérine: assure l’adhésion entre cellules…
genotype ss r3r3 r1r3 r1r1 gossy pol 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
*
*
*
Pectinophora gossypiellaEffet d’une modification de la cadhérine
sur l’absorption du gossypol
Carrière et al. sous presse
C
ha
ng
e
in w
e
igh
t
-0.0010 -0.0005 0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025ss
r3r3
r1r3
r1r1
Effet sur la croissance larvaire
Un besoin de connaissances scientifiques
pour accompagner l’essor des cultures Bt
Sans oublier l’évaluation des impacts économiques et environnementaux …
Taille et qualité
des refuges, SIT
Ennemis naturels, plantes
refuges, conc./nb toxines
Lutte
complémentaire
Options pour retarder l’évolution de la résistance?
RS SS RR
p
= pq (W
R- W
S) / W
mFréquence
des allèles R
Refuges
Héritabilité
Coûts
Intensité
Vers le développement de nouvelles plantes
transgéniques “insect-proof”
• Nouvelles protéines insecticides
(Vip3, inhibiteurs de protéases, etc.)
• Toxines Bt modifiées
(Cry1Acmod, etc.)
• Gene silencing
(RNAi)
• VOCs
(composés organiques volatils)
