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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Consortium Public/Privé Recherche - Développement - Innovation sur le Biocontrôle

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Projet VISA

Utilisation de la technologie LAMP PCR pour développer un système d’aide à la prise de décision et à la gestion des maladies du vignoble basé sur un réseau de capteurs de la sporée aérienne sur vigne.

VISA
© Marc Raynal
Le projet VISA cherche à implémenter la technologie LAMP PCR ("Loop mediated AMPlification Polymerase Chain Reaction") pour détecter et quantifier rapidement l’ADN des principaux bioagresseurs de la vigne à partir de l’analyse de l’air, afin de réduire fortement l’utilisation des pesticides en développant un système d’aide à la prise de décisions pour améliorer la gestion locale des stratégies phytosanitaires sur les vignobles français et en promouvant le développement de stratégies plus respectueuses de l’environnement.

Contexte

Le projet VISA a pour objectif d’établir un réseau de suivi de la sporée arienne du vignoble à partir du développement des nouveaux évaluateurs et indicateurs de risque épidémique en utilisant la technologie LAMP PCR pour détecter et quantifier de manière précoce et rapide les principaux bioagresseurs des vignes (Mildiou, Oïdium, Black rot, Botrytis) en milieu aérien. Dans un deuxième temps, ce projet vise à déployer un réseau de capteurs sur le vignoble pour caractériser la spatialisation de la sporée aérienne en lien avec les itinéraires climatiques. Ce suivi contribuera à l’amélioration des indicateurs de risques épidémiques sur le vignoble et des outils d’aide à la prise de décision pour optimiser les stratégies de traitement à l’échelle de l’exploitation viticole.

L’évaluation du risque phytosanitaire en France est principalement basée sur des notations visuelles recueillies par des réseaux d’épidémio-surveillance. La prévision du risque épidémique est estimée à l’aide de modèles épidémiologiques qui n’intègrent en général que des données météorologiques (détection d’évènements contaminants) ou concernant les stades phénologiques de la plante, corrélés à la sensibilité de la plante. Les travaux en cours sur la détection précoce des contaminations (imagerie hyperspectrale) ou la quantification des symptômes (domaine visible), débutent à peine et, bien que prometteurs, restent difficiles à transposer au champ.

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L'aérobiologie est l’étude du mouvement des particules telles que bactéries, spores fongiques, et/ou pollen dans l’air. Différentes techniques de capture, actives ou passives, sont décrites dans la littérature scientifique et sont notamment adaptées à la taille des particules à suivre. En épidémiologie végétale, des études ont permis de caractériser les cycles de développement des principaux agents pathogènes, et les périodes de risque. Cependant, la détection de ces agents pathogènes est principalement réalisée par des dénombrements visuels, très chronophages.

La méthode LAMP PCR est une technique d’amplification des acides nucléiques utilisée depuis une dizaine d’années dans le milieu médical pour le diagnostic précoce des maladies. Plus récemment, cette technique a été développée dans le domaine de l’agroalimentaire pour la détection et la quantification rapide de bioagresseurs dans l’air (spores, pollens allergènes…) ou dans des milieux solides ou liquides (aliments, eau…). Cette technique est facile à utiliser, ne nécessite pas de matériel de laboratoire sophistiqué, et est très précise. Elle est d’ores et déjà testée et mise à l’épreuve dans certains vignobles et grandes cultures à l’étranger (Canada, Chine, Angleterre…). Ces études, avancées sur le plan théorique, sont en phase de développement et de test pour optimiser le pilotage de stratégies de protection des cultures.

D’autre part, l’origine endogène (intraparcellaire) ou exogène (apporté sur la parcelle, par le vent par exemple) d’un inoculum reste à ce jour méconnue car aucune mesure ne permet aujourd’hui de quantifier la présence d’un inoculum, ni à l’état latent ni sous une forme active, dans les différentes spores dispersées par le vent. L’étude de la sporée en relation avec l’état sanitaire de la vigne à l’échelle du bassin de production apportera des éléments nouveaux dans la compréhension des mécanismes épidémiques sous-jacents et l’évaluation objective des risques de perte de récolte.

Objectives

1. Déterminer les techniques de capture et d’échantillonnage de la sporée aérienne les plus appropriées.

2. Analyser la spécificité et de la sensibilité de la quantification par LAMP PCR sur les principaux agents pathogènes de la vigne.

3. Mettre en place et déployer un réseau de capteurs. 

4. Définir des indicateurs de risque agro-météorologique.

Stratégies/Méthodes

Action 1. Systèmes de piégeage.

Évaluation de la performance des techniques de capture et de l’échantillonnage temporel.

Cette première action concerne l’analyse exhaustive de différentes techniques de piégeage des spores (actives par aspiration ou mouvement rotatif, ou passives par sédimentation sur des filtres fixes ou orientés) et des méthodes d’analyses disponibles. Le choix des modèles de capteurs se fera en fonction de : i) leur coût, ii) leur fiabilité et iii) leur complémentarité, dans l’optique de constituer un réseau de surveillance à l’échelle du vignoble. De même, le temps d’échantillonnage le plus approprié pour chaque technologie de piégeage (de quelques minutes à une capture en continue) sera évalué pour déterminer les périodes optimales de capture en fonction des cycles des bioagresseurs cibles. Ces différents capteurs ainsi que les méthodes d’échantillonnage seront testés sur les réseaux de sites expérimentaux d’INRAE et de l’IFV de manière à élaborer un protocole de suivi robuste et représentatif des dynamiques épidémiques qui sera déployé en une première étape à l’échelle régionale, puis étendu au plan national.

Action 2. Marqueurs moléculaires.

Développement d’outils pour une quantification précise, rapide et simple de l’inoculum aérien.

Parallèlement à la première action, nous effectuerons la recherche de marqueurs moléculaires spécifiques et déterminerons la spécificité et sensibilité de la méthode LAMP PCR pour détecter simultanément la présence de plusieurs agents pathogènes (mildiou, oïdium, black rot, botrytis, …). Ce travail visera également à affiner les seuils de détection de ces pathogènes, de manière à permettre d’élargir le champ d’utilisation de la méthode aux cinétiques de germination des formes de conservation hivernale des inocula ou à la détection précoce des premiers symptômes. Les méthodes proposées devront être exploitables au vignoble.

Action 3. Réseau de capteurs.

Développement d’un réseau de surveillance de l’inoculum aérien.

Cette action concerne la mise en place d’un réseau de surveillance, d’abord déployé sur le vignoble Bordelais en collaboration avec les exploitations viticoles, afin d’établir un réseau pilote visant à apporter une preuve de concept. Les données issues de ce projet et de ce réseau seront analysées statistiquement pour déterminer la portée spatiale des résultats et leur contribution potentielle à la définition de stratégies de lutte adaptées aux différentes échelles (locale et globale au niveau du bassin de production).

Action 4. Outils d’aide à la décision.

Élaboration des indicateurs de risque.

Cette partie du projet porte sur l’analyse des corrélations entre les mesures de la sporée aérienne, les itinéraires climatiques et les cycles épidémiques des différentes maladies relevés sur les réseaux de surveillance biologique du territoire. Ces analyses serviront au développement de nouveaux indicateurs de risque à destination des viticulteurs s’appuyant sur la concentration de l’inoculum aérien mesurées aux différentes échelles. La prise en compte de la sporée aérienne sera finalement intégrée aux outils d’aide à la décision pour améliorer le fonctionnement des modèles de prévisions des risques épidémiques.

Type de projet

Contrat doctoral de 36 mois

Coordinateur

MARC RAYNAL, Ingénieur en agriculture (animateur UMT SEVEN), marc.raynal@vignevin.com

Organisme d’accueil

IFV Institut Français de la Vigne et du Vin ; Laboratoire UMR SAVE 1065/UMT SEVEN ; Bordeaux/Villenave d’Ornon.

Partenaires

INRAE UMR SAVE et UMR EGFV, Bordeaux Sciences Agro, IFV