L’électropénétrographie (EPG) a été développée pour l’étude de ravageurs comme les pucerons, qui ingèrent de la sève et transmettent des virus aux cultures comme le soya. Elle permet aussi de déterminer si un plant est résistant aux pucerons.

Qu’est-ce que l’EPG?

Tout le monde connaît l’électrocardiogramme ou l’électroencéphalogramme, qui sont respectivement des enregistrements de l’activité électrique du cœur et du cerveau. Toutefois, l’EPG est une technique de pointe beaucoup moins connue. Développée aux États-Unis puis en Europe, elle est utilisée par certains chercheurs en entomologie à travers le monde et sert principalement à enregistrer l’activité électrique associée à la prise alimentaire des insectes piqueurs-suceurs. Cette technique permet de caractériser les déplacements des pièces buccales et les comportements alimentaires invisibles qui se déroulent à l’intérieur des tissus végétaux. L’EPG constitue un circuit électrique dans lequel l’insecte est considéré comme un interrupteur. Lorsqu’un insecte insère ses pièces buccales dans les tissus végétaux pour se nourrir (pénétration, salivation et ingestion), le circuit électrique est fermé et l’EPG enregistre les variations de potentiel électrique en fonction du tissu végétal dans lequel l’insecte pique ou s’alimente. Ces variations reflètent des mécanismes de résistance et des forces électromotrices converties en signaux électriques. Chaque signal étant spécifique à un tissu, il est caractéristique d’une phase de prise alimentaire. Plusieurs paramètres (nombre, durée et fréquence des signaux) sont mesurés pour déterminer combien de temps l’insecte passe à s’alimenter et ce qu’il ingère.

La sélection variétale du soya

Selon l’organisme Soy Canada, la culture du soya est en pleine expansion et le Canada représente un chef de file pour la production de semences et l’exportation de grains pour l’alimentation humaine. Afin de maintenir son rang, le pays doit rester compétitif et fournir aux marchés internationaux des produits ayant de hauts standards de qualité. La sélection variétale permet d’obtenir des lignées plus performantes incluant des caractères de résistance aux insectes et aux maladies. Parmi les indésirables auxquels l’industrie canadienne du soya doit faire face, les pucerons du soya Aphis glycines (figure 3) représentent une menace depuis leur introduction en Amérique du Nord dans les années 2000. De fortes densités de ces pucerons et leur capacité à transmettre des virus peuvent conduire à une dépréciation de la qualité des grains et affecter les rendements. Comme il n’existe pas de traitement antiviral curatif, les semenciers et producteurs souhaitent obtenir des lignées exemptes de virus. La résistance du soya aux pucerons est donc l’un des critères pris en compte par les sélectionneurs. Toutefois, le développement de nouvelles variétés de soya résistantes aux pucerons est un processus long et coûteux. En effet, l’évaluation conventionnelle de la résistance à ces derniers nécessite de réaliser des comptages hebdomadaires des insectes sur les différentes lignées. La sélection variétale classique est également un processus qui dure plusieurs années.

Comment l’EPG pourrait-elle venir en aide aux sélectionneurs?

L’EPG a été développée pour l’étude de ravageurs comme les pucerons, qui ingèrent de la sève et transmettent des virus. Elle permet aussi de déterminer si un plant est résistant à ces insectes. En 2017, le Centre de recherche sur les grains (CÉROM) a reçu un financement d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) par le biais du Programme Agri-innovation pour réaliser un projet exploratoire visant à évaluer l’intérêt d’utiliser l’EPG dans un contexte d’amélioration de la sélection variétale du soya. Dans ce projet, l’EPG est utilisée pour caractériser le comportement du puceron du soya, placé sur diverses lignées de soya utilisées au CÉROM dans le cadre de programmes de sélection variétale. Ces lignées sont issues de croisements de parents qui expriment un ou plusieurs gènes de résistance. Grâce à l’EPG et en fonction du temps passé dans chacun des tissus végétaux, il est possible en quelques heures de déterminer si les pucerons sont capables de s’alimenter et s’ils apprécient ou non les plants. Par exemple, si un puceron pénètre difficilement les tissus végétaux (cellules ou vaisseaux) et qu’il salive beaucoup, cela est signe de l’expression d’une certaine résistance. En revanche, si l’insecte arrive rapidement à atteindre les vaisseaux de phloème qui constituent sa principale source de nourriture et à s’en alimenter, alors le plant est considéré comme sensible.

Contrairement à l’évaluation conventionnelle réalisée au champ, cette technique de laboratoire peut être utilisée tout au long de l’année, à condition d’avoir un élevage de pucerons et des serres pour la production de plants. Un petit nombre de plants et moins de temps sont requis pour évaluer la résistance de chaque lignée relativement aux pucerons. Cela constitue des avantages dans un processus de sélection variétale développé à grande échelle. Au Canada, le CÉROM et AAC possèdent une expertise unique dans le domaine de l’EPG et l’étude des comportements de prise alimentaire des insectes piqueurs-suceurs. Ensemble, ils pourraient entamer de nouvelles collaborations avec l’industrie pour améliorer le processus de sélection variétale de plusieurs cultures en ayant recours à cette technique et tester la résistance à d’autres insectes. Les producteurs bénéficieront indirectement de cette technique en ayant accès à des lignées performantes qui présentent une résistance aux pucerons.

Julien Saguez¹*, Louise O’Donoughue¹, Sébastien Boquel¹, Charles Vincent², Annie-Ève Gagnon² et Philippe Giordanengo³,⁴

^1. CÉROM, Saint-Mathieu-de-Beloeil, Québec, Canada.
^2. AAC, Centre de recherche et développement de Saint-Jean-sur-Richelieu, Saint-Jean-sur-Richelieu, Québec, Canada.
^3. Université Côte d’Azur, Institut national de la recherche agronomique, Centre national de la recherche scientifique, Institut Sophia Agrobiotech, France.
^4. Université de Picardie Jules Verne, Unité de formation et de recherche des sciences, Amiens, France.

Cet article est paru dans la revue Grains de mai 2018.