Macrophomina phaseolina

(Botryosphaeriaceae)

Macrophomina phaseolina est un Botryosphaeriaceae champignon pathogène de la plante Botryosphaeriaceae qui provoque l'amortissement, la brûlure de semis, la pourriture du col, la pourriture de la tige, la pourriture du charbon de bois, la pourriture de la tige basale et la pourriture des racines sur de nombreuses espèces de plantes.

Macrophomina phaseolina est un champignon phytopathogène tellurique majeur, responsable de la charcoal rot (pourriture charbonneuse), du stem/root rot et du seedling blight dans de nombreuses cultures. C’est l’un des pathogènes les plus polyphages et persistants en agriculture mondiale.

Identité et caractéristiques biologiques

• Champignon ascomycète, produisant des microscléroties noirs, très résistants, qui assurent sa survie dans le sol pendant plusieurs années.
• Décrit initialement en 1901 sous Macrophoma phaseolina, puis reclassé dans le genre Macrophomina en 1914.
• Pathogène thermophile : activité optimale entre 30–35 °C, favorisée par les stress hydriques (sol < 60 % humidité).

Macrophomina phaseolina

Spores de Macrophomina phaseolina poussant sur Pinus

Hôtes, symptômes et signes

Culture de Macrophomina phaseolina sur une plaque de PDA.

L'un des agents pathogènes les plus nocifs à base de graines et de sol, Macrophomina phaseolina est un champignon qui infecte près de 500 espèces végétales dans plus de 100 familles. Les hôtes comprennent: cacahuète, chou, poivre, pois chiche, soja, tournesol, patate douce, luzerne, sésame, pomme de terre, sorgho, blé et maïs, entre autres. L'identification des isolats de M. phaseolina est généralement basée sur la morphologie et les efforts visant à diviser l'agent pathogène en sous-espèce, mais parce qu'il existe de grandes variations intraspécifiques dans le phénotype des isolats, ces critères ne sont souvent pas fiables. L'incapacité de détecter et d'identifier correctement M. phaseolina à l'aide de techniques morphologiques conventionnelles basées sur la culture a conduit les scientifiques à développer des approches moléculaires à base d'acides nucléiques, telles que des méthodes à réaction en chaîne polymérase hautement sensibles et spécifiques. Chercheurs ont également récemment créé des amorces d'oligonucléotides spécifiques à l'espèce et des sondes marquées à la digoxigénine dans l'espoir de mieux identifier et détecter la M. phaseolina.

L'agent pathogène M. phaseolina affecte le système fibrovasculaire des racines et les internodes basaux de son hôte, empêchant le transport de l'eau et des nutriments vers les parties supérieures de la plante. En conséquence, le flétrissement progressif, la mort prématurée, la perte de vigueur et la réduction du rendement sont des symptômes caractéristiques de l'infection à M. phaseolina. Le champignon provoque également de nombreuses maladies comme l'amortissement, la brûlure de semis, la pourriture du col, la pourriture de la tige, la pourriture du charbon de bois, la pourriture de la tige basale et la pourriture des racines. Bien que des lésions brunes puissent se former sur les hypocotyles ou les semis émergents, de nombreux symptômes se produisent pendant ou après la floraison, y compris la décoloration grise de la tige et des racines du robinet, le déchiquetage du tissu végétal dans la tige et le haut de la racine du robinet, et le creusement de la tige. De petits points noirs peuvent se former sous l'épiderme de la tige inférieure et dans la racine du robinet, donnant aux tiges et aux racines un aspect saupoudré de charbon de bois. Lorsque l'épiderme est enlevé, les microscléroties petites et noires (un signe de la maladie) peuvent être si nombreuses qu'elles donnent une teinte gris-noir au tissu végétal. De plus, la décoloration brun rougeâtre et les stries noires peuvent se former dans les tissus pith et vasculaire de la racine et de la tige.

Plantes hôtes et importance agronomique

• Infecte au moins 500 espèces appartenant à plus de 100 familles botaniques.
• Cultures fortement touchées : soja, sorgho, arachide, maïs, coton, tournesol, légumineuses diverses.
• En conditions chaudes et sèches, les pertes de rendement peuvent être très importantes (jusqu’à 50 % dans certaines cultures selon les études).
• Pathogène particulièrement problématique dans les régions à climat méditerranéen, tropical et subtropical, mais désormais présent dans le monde entier.

Cycle de vie et mécanismes de pathogénicité

Les travaux récents détaillent un cycle complexe :

• Pénétration via les racines ou tissus affaiblis.
• Colonisation des tissus vasculaires, entraînant un blocage hydrique.
• Production de toxines, enzymes de dégradation de la paroi (cellulases, pectinases), et accumulation de microsclérotes.
• Forte capacité à exploiter les stress abiotiques de la plante (sécheresse, chaleur), ce qui augmente sa virulence.

Cycle de la maladie

Pycnidia et sclérotes de Macrophomina phaseolina sur fève mung.

La Macrophomine phaseoline a un cycle de maladie monocyclique.

Survie

Le champignon M. phaseolina a des agrégats de cellules hyphales, qui forment des microscléroties dans les racines du robinet et les tiges des plantes hôtes. La microsclérotie hiverne dans le sol et les résidus de culture et est la principale source d'inoculum au printemps. Il a été démontré qu'ils survivent dans le sol depuis trois ans. Ce sont des structures noires, sphériques ou oblongues qui permettent la persistance du champignon dans de mauvaises conditions, telles que de faibles niveaux de nutriments du sol et des températures supérieures à 30 C. Cependant, dans les sols humides, la survie des microscléroties est significativement plus faible, ne survivant souvent pas plus de 7 à 8 semaines, et le mycélium ne peut pas survivre plus de 7 jours. De plus, les graines infectées peuvent porter le champignon dans leurs pelages de graines. Ces graines infectées ne germent pas ou ne produisent pas de semis qui meurent peu après l'émergence.

Infection

La Macrophomine phaseolina est une maladie favorable à la chaleur et à la sécheresse, produisant de grandes quantités de microscléroties sous des potentiels d'eau relativement faibles et des températures relativement élevées. Dans le soja en particulier, la pourriture au charbon de bois se produit généralement lorsque les plantes subissent un stress de sécheresse important.

Lorsque les conditions sont favorables, les hyphes germent à partir de ces microscléroties. La germination de la microsclérotie se produit tout au long de la saison de croissance lorsque les températures sont comprises entre 28 et 35 C. Les microscléroties germent à la surface des racines et les tubes germinaux à l'extrémité de la microsclérotie forment des apprésors qui pénètrent dans les parois cellulaires épidermiques des hôtes à l'aide de la pression de la turgeur ou à travers des ouvertures naturelles.

Les hyphes infectent les racines de la plante hôte. Initialement, les hyphes pénètrent dans le tissu cortical et se développent intercellulairement, puis infectent les racines et le tissu Dans le tissu vasculaire, des mycélies et des sclérotes sont produites et bouchent les vaisseaux. Cela provoque la couleur gris-noir souvent observée chez les plantes infectées par M. phaseolina, et cela empêche également l'eau et les nutriments d'être transportés des racines vers les parties supérieures de la plante. Ainsi, en raison de cette infection systémique, les plantes malades se fanent souvent et meurent prématurément.

Variabilité génétique

• M. phaseolina présente une grande variabilité génétique, expliquant sa large gamme d’hôtes et sa capacité d’adaptation.
• Les études récentes montrent des différences importantes dans la virulence selon les isolats, influençant les stratégies de lutte.

Gestion

Comprendre le cycle de la maladie monocyclique de M. phaseolina peut aider les phytopathologistes à mieux comprendre l’agent pathogène lui-même, il peut aider les horticulteurs à développer des cultures résistantes aux maladies, et il peut aider les agriculteurs à comprendre à quel moment pendant le cycle de croissance appliquer des fongicides ou mettre en œuvre d’autres techniques de gestion.

Il existe plusieurs techniques actuellement utilisées pour gérer les infections fongiques de M. phaseolina. Souvent, les fongicides sont utilisés pour inhiber la croissance mycélienne. Ceux-ci comprennent le thiram, l'iprodione, le carbendazim, la pyraclostrobine, le fluquinconazol, le tolyfluanide et le métalaxyl et le penflufène + trifloxystrobine. Les ingrédients actifs carbendazim et penflufen + trifloxystrobine se sont montrés les plus puissants pour contrôler M. phaseolina. Dans cette même étude, l'isolat de M. phaseolina a montré une insensibilité aux principes actifs fluquinconazole, métalaxyl, thiram et tolyfluanide. Ainsi, les fongicides ne sont pas nécessairement un moyen efficace de gérer ce pathogène fongique.

Cependant, il existe des alternatives aux fongicides qui sont particulièrement préférées par les agriculteurs biologiques, comme une combinaison de solarisation du sol et d'amendement organique. La solarisation du sol est une méthode d'utilisation de l'énergie solaire pour contrôler les agents pathogènes dans le sol en palpitant le sol et en le recouvrant d'une grande bâche de polyéthylène, généralement transparente, pour piéger l'énergie solaire et chauffer le sol. Dans les études, cette méthode s'est avérée aussi efficace que les fongicides. En outre, la rotation des cultures peut être une pratique de gestion efficace. Selon les chercheurs, « la rotation du soja pendant trois ans peut réduire efficacement le nombre de microscléroties et est utile pour gérer la pourriture du charbon de bois » car « le maïs n'est pas aussi bon d'un hôte de M. phaseolina que le soja, de sorte que la rotation avec le maïs pendant trois ans peut aider à réduire les populations mais pas éliminer l'agent pathogène du sol. » Enfin, les pratiques de travail du sol peuvent réduire l'humidité dans le sol et rendre l'environnement moins favorable à l'agent pathogène.

Méthodes de lutte et gestion intégrée

Les approches actuelles se basent sur une combinaison de stratégies :

• Culturales : rotation longue, gestion de l’humidité, réduction du stress hydrique, semis précoces.
• Chimiques : efficacité limitée, surtout en raison de la persistance des microsclérotes.
• Biocontrôle : Trichoderma spp., Bacillus spp., champignons antagonistes (en développement).
• Génétique : recherche active de germplasmes résistants, mais résistance souvent quantitative et complexe.
• Approche intégrée recommandée, combinant pratiques culturales + biocontrôle + sélection variétale.

Infection humaine

On a signalé que cet organisme provoque une infection chez l'homme, en particulier chez les patients immunosupprimés. L'infection peut se présenter sous forme de cellulite cutanée ou de kératite oculaire.

Points clés pour la phytopathologie (adapté à ton profil scientifique)

• Pathogène modèle pour l’étude des interactions stress abiotiques ↔ virulence fongique.
• Microsclérotes = structure clé pour la persistance écologique.
• Importance croissante dans les systèmes agricoles soumis au réchauffement climatique.
• Forte pertinence pour les cultures du sud de la France (conditions chaudes/sèches estivales).