Caractéristiques de Bacillus thuringiensis, morphologie, cycle de vie

Bacillus thuringiensis C'est une bactérie appartenant à un grand groupe de bactéries à Gram positif, certaines pathogènes et d'autres totalement inoffensives. C'est l'une des bactéries les plus étudiées en raison de leur utilité dans l'agriculture.

Cette utilité réside dans le fait que cette bactérie a la particularité de produire pendant sa phase de sporulation des cristaux contenant des protéines qui se révèlent toxiques pour certains insectes qui constituent de véritables ravageurs pour les cultures.

Parmi les caractéristiques les plus remarquables de la Bacillus thuringiensis Sa haute spécificité, la sécurité pour les humains, les plantes et les animaux, ainsi que sa résidualité minimale sont trouvés. Ces attributs lui ont permis de se positionner comme l'une des meilleures options pour le traitement et la lutte contre les ravageurs des cultures.

L'utilisation réussie de cette bactérie est devenue évidente en 1938 lorsque le premier pesticide fabriqué avec ses spores est apparu. À partir de là, l’histoire a été longue et a ratifié le Bacillus thuringiensis comme l'une des meilleures options en matière de contrôle des ravageurs agricoles.

Index

• 1 taxonomie
• 2 morphologie
• 3 Caractéristiques générales
• 4 cycle de vie
  • 4.1 La toxine
• 5 Utilisations dans la lutte contre les ravageurs
  • 5.1 Mécanisme d'action de la toxine
  • 5.2 Bacillus thuringiensis et pesticides
  • 5.3 Bacillus thuringiensis et aliments transgéniques
• 6 effets sur l'insecte
• 7 références

Taxonomie

La classification taxonomique de Bacillus thuringiensis est:

Domaine: Les bactéries

Phylum: Firmicutes

Classe: Bacilli

Commande: Bacillales

Famille: Bacillaceae

Genre: Bacillus

Espèce: Bacillus thuringiensis

Morphologie

Ce sont des bactéries qui ont la forme de barres aux extrémités arrondies. Ils présentent un motif de flagellation périphérique, avec des flagelles répartis sur toute la surface cellulaire.

Il a des dimensions de 3-5 microns de longueur et 1-1.2 microns de largeur. Dans leurs cultures expérimentales, on observe des colonies circulaires ayant un diamètre de 3 à 8 mm, avec des bords réguliers et un aspect "en verre dépoli".

En observant le microscope électronique, on observe les cellules allongées typiques, reliées par de courtes chaînes.

Cette espèce de bactérie produit des spores qui ont une forme ellipsoïdale caractéristique et sont situées dans la partie centrale de la cellule, sans provoquer de déformation de celle-ci.

Caractéristiques générales

Tout d'abord, le Bacillus thuringiensis est une bactérie à Gram positif, ce qui signifie que lorsqu'elle est soumise au processus de coloration de Gram, elle acquiert une coloration violette.

De même, c'est une bactérie caractérisée par sa capacité à coloniser des environnements divers. Il a été possible de l’isoler dans tous les types de sol. Sa répartition géographique est très large, même en Antarctique, l’un des environnements les plus hostiles de la planète.

Il a un métabolisme actif, capable de fermenter des glucides tels que le glucose, le fructose, le ribose, le maltose et le tréhalose. Il peut également hydrolyser l'amidon, la gélatine, le glycogène et la N-acétyl-glucosamine.

Dans ce même ordre d'idées, le Bacillus thuringiensis Il est positif à la catalase, capable de décomposer le peroxyde d'hydrogène dans l'eau et l'oxygène.

Lorsqu'il a été cultivé en milieu agar-sanguin, un schéma d'hémolyse bêta a été observé, ce qui signifie que cette bactérie est capable de détruire complètement les érythrocytes.

En ce qui concerne ses exigences environnementales pour la croissance, il faut des plages de température allant de 10-15 ° C à 40-45 ° C. De même, son pH optimal se situe entre 5,7 et 7.

Le Bacillus thuringiensis C'est une bactérie aérobie stricte. Obligatoire doit être dans un environnement avec une disponibilité suffisante d'oxygène.

La particularité de Bacillus thuringiensis est que pendant le processus de sporulation, génère des cristaux constitués d'une protéine appelée toxine delta. Au sein de ces deux groupes ont été identifiés: le Cry et le Cyt.

Cette toxine est capable de causer la mort de certains insectes qui sont de véritables ravageurs pour divers types de cultures.

Cycle de vie

B. thuringiensis Il présente un cycle de vie en deux phases: l'une caractérisée par la croissance végétative, l'autre par la sporulation. La première se produit dans des conditions favorables au développement, telles que des environnements riches en nutriments, la seconde dans des conditions défavorables, avec une pénurie de substrat alimentaire.

Les larves d'insectes telles que les papillons, les scarabées ou les mouches, entre autres, peuvent manger des endoespores de la bactérie en se nourrissant des feuilles, des fruits ou d'autres parties de la plante. B. thuringiensis.

Dans le tube digestif de l'insecte, en raison des caractéristiques alcalines de l'insecte, la protéine cristallisée de la bactérie se dissout et s'active. La protéine se lie à un récepteur dans les cellules intestinales de l'insecte, formant un pore qui affecte l'équilibre électrolytique, provoquant la mort de l'insecte.

Ainsi, la bactérie utilise les tissus de l’insecte mort pour son alimentation, sa multiplication et la formation de nouvelles spores qui infecteront de nouveaux hôtes.

La toxine

Les toxines produites par B. thuringiensis ils présentent une action hautement spécifique chez les invertébrés et sont inoffensifs chez les vertébrés. Les inclusions parasporales deB. thuringensis ils ont des protéines différentes avec une activité diversifiée et synergique.

B. thuringiensis Il a de nombreux facteurs de virulence qui comprennent en plus du delta Cry et Cyt endotoxines, Exotoxines certains alpha et bêta, chitinases, entérotoxines, phospholipases et hémolysines, qui améliorent l'efficacité comme entomopathogènes.

Les cristaux protéiques toxiques de B. thuringiensis, ils sont dégradés dans le sol par l'action microbienne et peuvent être dénaturés par l'incidence du rayonnement solaire.

Utilisations dans la lutte antiparasitaire

Le potentiel entomopathogène de Bacillus thuringiensis est fortement exploité depuis plus de 50 ans dans la protection des cultures.

Merci au développement de la biotechnologie et les progrès dans ce domaine, il a été possible d'utiliser l'effet toxique par deux voies principales: le développement des pesticides utilisés directement sur les cultures et la création d'aliments transgéniques.

Mécanisme d'action de la toxine

Afin de comprendre l’importance de cette bactérie dans la lutte contre les ravageurs, il est important de savoir comment la toxine attaque l’organisme de l’insecte.

Son mécanisme d'action est divisé en quatre étapes:

Solubilisation et traitement des protoxines Cry: les cristaux ingérés par la larve d'insecte se dissolvent dans l'intestin. Par l'action des protéases présentes, elles se transforment en toxines actives. Ces toxines passent par la membrane dite péritrophe (membrane protectrice des cellules épithéliales intestinales).

Union aux récepteurs: les toxines se lient à des sites spécifiques situés dans les microvillosités des cellules intestinales de l'insecte.

Insertion dans la membrane et formation des poresLes protéines Cry sont insérées dans la membrane et provoquent la destruction totale des tissus par la formation de canaux ioniques.

La cytolyse: mort des cellules intestinales. Cela se produit par plusieurs mécanismes, le plus connu étant la cytolyse osmotique et l'inactivation du système qui maintient l'équilibre du pH.

Bacillus thuringiensis et les pesticides

Une fois que l'effet toxique des protéines produites par la bactérie a été vérifié, son utilisation potentielle dans la lutte contre les ravageurs des cultures a été étudiée.

De nombreuses études ont été menées pour déterminer les propriétés pesticides de la toxine produite par ces bactéries. En raison des résultats positifs de ces enquêtes, Bacillus thuringiensis Il est devenu l'insecticide biologique le plus utilisé dans le monde pour lutter contre les insectes nuisibles et affecter négativement les différentes cultures.

Bioinsecticides basés sur Bacillus thuringiensis Ils ont évolué avec le temps. Etant donné que les premier ne contenant que des spores et des cristaux, à ceux qui sont connus en tant que troisième génération des bactéries recombinantes contenant la toxine Bt produite et présentent des avantages pour atteindre les tissus végétaux.

L'importance de la toxine produite par la bactérie est qui est non seulement efficace contre les insectes, mais aussi contre d'autres organismes tels que les nématodes, trématodes et protozoaires.

Il est important de préciser que cette toxine est totalement inoffensive chez d'autres types d'êtres vivants tels que les vertébrés, groupe auquel appartient l'être humain. En effet, les conditions internes du système digestif ne sont pas propices à sa prolifération et à ses effets.

Bacillus thuringiensis et aliments transgéniques

Merci à la technologie, en particulier le développement des progrès de la technologie de l'ADN recombinant, il a été possible de créer des plantes qui sont génétiquement à l'abri de l'effet des insectes ravagent les cultures. Ces plantes sont connues sous le nom générique d'aliments transgéniques ou d'organismes génétiquement modifiés.

Cette technologie consiste à identifier dans le génome de la bactérie la séquence de gènes codant pour l'expression de protéines toxiques. Par la suite, ces gènes sont transférés dans le génome de la plante à traiter.

Lorsque la plante grandit et se développe, elle commence à synthétiser la toxine qui était auparavant produite par le Bacillus thuringiensis, étant alors immunisé à l'action des insectes.

Il existe plusieurs usines dans lesquelles cette technologie a été appliquée. Parmi ceux-ci figurent le maïs, le coton, les pommes de terre et le soja. Ces cultures sont connues comme le maïs bt, le coton bt, etc.

Bien entendu, ces aliments génétiquement modifiés ont suscité certaines inquiétudes au sein de la population. Cependant, dans un rapport publié par l'Agence de l'environnement des États-Unis, il a déterminé que ces aliments, jusqu'à ce jour, n'a pas montré de toxicité ou de dommages, ou les êtres humains ou les animaux supérieurs.

Effets sur l'insecte

Les cristaux de B. thuringiensis ils se dissolvent dans l'intestin de l'insecte avec un pH élevé et les protoxines, ainsi que d'autres enzymes et protéines sont libérés. Ainsi, les protoxines deviennent des toxines actives qui s'attachent aux molécules réceptrices spécialisées des cellules de l'intestin.

La toxine de B. thuringiensis produit dans l'insecte cesser l'ingestion, la paralysie de l'intestin, des vomissements, des déséquilibres dans l'excrétion, une décompensation osmotique, une paralysie générale et finalement la mort.

En raison de l'action de la toxine, de graves dommages empêchent son fonctionnement dans les tissus intestinaux, affectant l'assimilation des nutriments.

On a considéré que la mort de l'insecte pouvait être causée par la germination des spores et la prolifération des cellules végétatives dans l'hémocèle de l'insecte.

Cependant, on pense que la mortalité dépendrait davantage de l’action des bactéries commensales qui habitent l’intestin de l’insecte et que, après l’action de la toxine de B. thuringiensis ils seraient capables de causer la septicémie.

La toxine B. thuringiensis il n'affecte pas les vertébrés, car la digestion des aliments dans ces derniers est effectuée dans des milieux acides, où la toxine n'est pas activée.

Souligne sa haute spécificité chez les insectes, surtout connus pour les lépidoptères. Il est considéré comme sûr pour la majeure partie de l'entomofaune et n'a aucune action nocive sur les plantes, c'est-à-dire qu'il n'est pas phytotoxique.

Références

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