STAGIAIRE : CARACTÉRISATION DE LA VARIABILITÉ INTRA-ARBRE DE L’INFECTION EN HLB À PARTIR D’UNE APPROCHE ARCHITECTURALE, PHYSIOLOGIQUE ET SPECTRALE F/H

Descriptif du poste

Contexte :

Le citrus greening (ou huanglongbing, HLB) est l’une des maladies les plus dévastatrices des agrumes, affectant la production à l’échelle mondiale dans plus de 50 pays tropicaux et subtropicaux d’Asie et d’Afrique. Les symptômes et les changements physiologiques associés à cette maladie sont habituellement diagnostiqués par des observations de terrain et des analyses en laboratoire. Ces méthodes sont toutefois longues, coûteuses, et peu adaptées à une surveillance à large échelle.  

 À ce jour, il n’existe pas de méthode permettant d’estimer l’ampleur réelle de l’infection dès sa première détection. Les symptômes visuels n’apparaissent qu’à un stade avancé, plusieurs mois voire années après la contamination, ce qui complique la surveillance et l’intervention et favorise la propagation silencieuse du pathogène. Pourtant, plusieurs travaux ont montré que des changements physiologiques et biochimiques détectables au niveau foliaire apparaissent dès les stades asymptomatiques de l’infection (Vieira et al., 2024), suggérant que des proxys de détection précoce pourraient être mobilisés avant l’apparition des symptômes visibles.  

Le développement de tels proxys repose sur une compréhension fine de la manière dont l’infection se diffuse et s’organise au sein de l’arbre. Des études ont montré une forte hétérogénéité spatiale de l’infestation bactérienne au sein de l’arbre, rendant la détection et le suivi du HLB particulièrement complexes. La charge bactérienne peut varier considérablement d’une feuille à l’autre, certaines présentant des niveaux détectables alors que d’autres restent faibles ou indétectables, traduisant une distribution très irrégulière du pathogène (Folimonova et al., 2009 ; Kunta et al., 2014 ; Louzada-Vazquez et al., 2016).  

Cette hétérogénéité concerne à la fois la distribution bactérienne et l’expression des symptômes, qui ne sont pas nécessairement corrélées (Folimonova et al., 2009 ; Nehela & Killiny, 2020). La faible corrélation entre distribution bactérienne et expression des symptômes constitue un verrou majeur pour l’interprétation des signaux physiologiques mesurés à l’échelle foliaire, et donc pour la robustesse des approches dans le cadre d’un objectif de détection précoce du HLB à l’échelle de l’individu.  Dans ce contexte, le stage vise à décrire et comprendre l’organisation spatiale de l’infection par HLB à l’échelle de l’arbre et son effet sur la physiologie foliaire, afin de poser les bases scientifiques nécessaires au développement de méthodes de proxy-détection précoce basées sur l’analyse spectrale des plantes.  

Question de recherche  : Comment l’infection par Candidatus Liberibacter asiaticus, observée au niveau foliaire au travers de la charge bactérienne, de l’expression de symptômes visibles, mais aussi de changements physiologiques, se distribue-t-elle dans l’architecture de l’arbre ? En d’autres termes, comment chacun des critères énumérés plus haut évoluent-ils en fonction de l’âge et de la position des feuilles dans l’architecture de l’arbre ?  

Objectif, méthodes et résultats attendus : L’objectif du stage est de caractériser la variabilité intra-arbre de l’infection HLB à partir d’une approche architecturale, en combinant des mesures biologiques, physiologiques et visuelles.  

Objectifs spécifiques :

• Quantifier la variabilité de la charge bactérienne (HLB) au sein d’un arbre.  

• Compréhension des mécanismes de diffusion de la bactérie à l’intérieur du phloème foliaire.  

• Explorer les relations entre charge bactérienne, symptômes visuels, changements physiologiques, signature spectrale et position des feuilles dans l’arbre.  

• Étude de la signature spectrale d’un gradient d’infestation et de symptômes des feuilles 

Méthodes  :

La variété Lime de Tahiti connue pour être tolérante à la maladie et largement plantée par les agrumiculteurs guadeloupéens (souvent greffée sur le porte-greffe diploïde Citrumélo convenant bien à cette variété) sera étudiée dans ce stage. Une sélection de quelques limettiers sera effectuée dans un verger planté il y a 8 ans et intégralement infecté par le HLB.  

Plusieurs jeunes pousses feuillées (Unité de Croissance feuillée : UC) distribuées dans les différentes zones de l’arbre seront choisies, marquées, datées et caractérisées afin d’avoir l’historique de la diffusion de l’infection. Cet échantillonnage s’appuiera sur une cartographie architecturale de l’arbre qui fournira la filiation des différentes UCs échantillonnées. Cette approche architecturale pourrait permettre de mieux interpréter l’hétérogénéité intra-arbre observée pour les différents critères retenus (charge bactérienne, symptômes visuels, changements physiologiques, signature spectrale).   

Acquisition de données multi-source à l’échelle foliaire :  

• Descriptions visuelles de symptômes (d'asymptomatique à symptomatique selon 5 degrés d’intensité),  

• Caractérisation de la signature spectrale foliaire combinant spectroscopie (Infra rouge, NIRS...), imagerie multispectrale, et imagerie RGB.  

• Analyses de charge bactérienne (qPCR),  

Analyse statistique et modélisation :  

• Analyses descriptives et statistiques sous R,  

• Intégration des données dans des approches de machine learning / deep learning afin d’identifier des corrélations et variables clés traduisant l’hétérogénéité de l’infestation.  

Résultats attendus  

• Une description fine de l’hétérogénéité intra-arbre du HLB par une quantification fine des différents critères retenus.  

• Etablir les premières relations entre signature spectrale, charge bactérienne et niveau d’expression des symptômes.  

• Etablissement de l’existence ou non d’une compartimentation de l’infection et/ou des symptômes dans l’architecture de l’arbre  

• Fournir une base scientifique robuste pour définir des protocoles standardisés d’échantillonnage   

• Etablir des bases solides pour la mise en place de futurs modèles de proxydétection précoce de la maladie