Biopesticides bactériens : une découverte pour produire des toxines insecticides sans formation de spores

Bacillus thuringiensis, également connu sous le nom de Bt, est une bactérie sporulante produisant des toxines hautement efficaces, notamment contre de nombreux insectes lépidoptères ravageurs de cultures comme la pyrale du maïs et la noctuelle de la tomate. Elle détenait 74 % de la part de marché des biopesticides bactérien en 2024. Depuis les années 1980, des études ont montré une étroite corrélation entre la production de ces toxines Cry sous forme de cristaux et le processus de sporulation des souches de Bt.

Des scientifiques d’INRAE remettent en cause ce paradigme en montrant que le régulateur VipR contrôle la production de ces toxines Cry dans une souche parente de souches commerciales. En utilisant des souches modifiées qui ne sporulent pas, l’équipe de recherche montre de plus que la production de ces toxines Cry sous le contrôle de VipR est indépendante du processus de sporulation. 

Les scientifiques ont réalisé une étude génomique complémentaire qui révèle que ce régulateur est bien présent dans les souches Bt qui entrent dans la composition des biopesticides les plus vendus, suggérant que ce mécanisme de production des toxines Cry est généralisable à ces souches. 

Les chercheurs avaient précédemment montré que le régulateur VipR contrôle aussi la production de Vip3, une toxine insecticide également produite par la souche Dipel® qui est la plus utilisée commercialement. Cette toxine Vip3 ne se retrouve pas dans les préparations de biopesticides du fait de sa production précoce (avant sporulation) et son absence de cristallisation.

La production concomitante des deux types de toxines (Cry et Vip3) dans des bactéries non sporulantes permettra d’élargir le spectre d’activité insecticide des préparations de biopesticides mais aussi de réduire les risques d’apparition d’insectes résistants.

D’un point de vue environnemental et sanitaire, la possibilité de produire des toxines insecticides sans sporulation permet d’éviter la dissémination de spores dans l’environnement en contribuant à limiter un risque de toxi-infection alimentaire, lié à la proximité phylogénétique de Bt avec Bacillus cereus.

L’identification du régulateur VipR et des séquences de régulation qui fonctionnent dans des souches non sporulantes a permis le dépôt d’un premier brevet pour la production de protéines d’intérêt dans ce contexte génétique. Un second brevet est en cours de dépôt sur le développement d’une souche de Bt génétiquement modifiée non sporulante et qui ne lyse¹ pas. Ainsi, les toxines produites par la souche sont conservées dans la cellule bactérienne, ce qui limite la dégradation par les UV et permet donc une action prolongée des toxines. De manière générale, ces travaux ouvrent la voie à l'amélioration génétique des souches de Bt utilisées comme biopesticides commerciaux.

1. Destruction de la membrane d’une cellule par l’action d'un agent (physique, chimique ou biologique) menant à la mort de la cellule.