Bacillus thuringiensis (Bt)

Une alternative aux produits phytosanitaires chimiques de synthèse est l’utilisation de molécules produites naturellement par certaines espèces, animales ou végétales.On peut alors les introduire en veillant toutefois à ce qu’elles ne perturbent pas en profondeur l’écosystème.

Dans le cas des insecticides, nous allons nous centrer sur Bacillus thuringiensis (Bt), une bactérie utilisée comme insecticide naturel.

Découverte en 1911, il s’agit d’une bactérie du sol présente dans la poussière et sur les feuilles. Il en existe 100 000 souches différentes. Cette bactérie fut le premier microorganisme mondialement reconnu comme biopesticide dans les années 1960-70. Il s’agit du microorganisme le plus employé dans la lutte biologique.

Usage de la bactérie

processionnairepin06-09-WEBNous pouvons alors nous demander quels sont ces individus visés ? En France, Bacillus thuringiensis est notamment utilisée contre la chenille processionnaire du pin. Certains de ses gènes ont également été introduits dans le génome de certaines plantes comme le maïs par génie génétique. D’où l’OGM maïs Bt par exemple, qui peut se défendre seul contre les insectes ravageurs en sécrétant lui-même la toxine insecticide de Bacillus thuringiensis.

En effet, il se cultive facilement en fermenteurs, ses molécules actives produites se conservent bien et ont une action très spécifique, ce qui leur permet de ne pas endommager la plante.

Alors comment agit Bacillus thuringiensis ?

BTElle forme des spores avec un cristal de prototoxines. Une fois libérées dans l’organisme de l’individu visé, ces dernières vont, par divers moyens, entraîner sa mort.

Nous allons expliquer tout au long de l’article ces divers processus, ainsi que la composition et la formation des spores et du cristal.

Fonctionnement détaillé de Bacillus thuringiensis

En conditions favorables, la sporulation a lieu. La bactérie produit alors une inclusion parasporale, c’est-à-dire un cristal. Celui-ci est composé de prototoxines, les δ-endotoxines. Ce sont ces cristaux protéiques qui ont une activité insecticide.

En effet, une fois ingérés par une larve d’insecte, ils sont hydrolysés par les protéases digestives des sucs digestifs de la larve à pH alcalin. Cette hydrolyse libère des toxines polypetidiques actives comme la protéine Cry. Ce sont les insecticides.

Mode d'action des endotoxines sécrétées par BT

Mode d’action des endotoxines sécrétées par Bacillus Thuringiensis (Bt)

(Notons bien que le cristal et le spore se situent dans l’épithélium intestinal, et non sur la peau de l’animal comme dans le schéma situé ci-dessus.)

Or les cellules épithéliales larvaires ont des récepteurs spécifiques à ces endotoxines activées. Une fois fixées, celles-ci provoquent donc une intoxication visible rapidement par des lésions intestinales et une paralysie du tube digestif. La larve ne peut alors plus se nourrir et meurt dans les 2 jours après l’ingestion des cristaux.

Composition de la bactérie

Bacillus thuringiensis est donc une bactérie à Gram positif, ce qui induit des caractéristiques spécifiques à sa membrane.

Cette bactérie contient des endospores et des δ-endotoxines.

endospore

Une endospore est composée d’un exosporium, d’une tunique et d’un cortex.

Structure d'une endosporeLe premier est lâche, fragile et peut ne pas être présent chez toutes les espèces contenant des spores. La tunique est formée de plusieurs couches protéiques. Elle est épaisse et imperméable. Elle induit alors la résistance des spores aux produits chimiques. Enfin, le cortex peut occuper plus de la moitié du volume de la spore. Il contient un peptidoglycane particulier et entoure les structures classiques, c’est-à-dire la membrane plasmique, les ribosomes et le nucléoïde.

Le peptidoglycane est constitué d’une partie glucidique et d’une partie peptidique. Son rôle est d’assurer le maintien de la forme des cellules en formant leur paroi. Il assure également une protection mécanique contre la pression osmotique de la cellule.

Processus de formation d’une endospore : la sporulation

Il dure entre 7 et 10 heures. Il s’agit d’un mécanisme de différenciation cellulaire faisant intervenir plus d’une cinquantaine de gènes.

En conditions défavorables à la reproduction, la spore est une forme de dormance. Au retour des conditions favorables, cette dormance est levée. Cela se fait alors en trois étapes :

  • Activation : La tunique sporale est lysée, détruite par un agent mécanique, que ce soit un choc, une abrasion ; un agent physique comme la chaleur ; ou encore chimique tel que l’acidité.
  • Initiation : Le cortex est éliminé. Il y a également hydratation de l’endospore.
  • Excroissance, aussi appelée émergence : on entre dans la phase active de la biosynthèse (fabrication d’ADN et de protéines). Une nouvelle cellule apparaît alors et la croissance végétative reprend.
Processus de sporulation

Processus de sporulation