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Jul 05, 2023

La NASA aide à repérer la maladie du raisin de cuve depuis le ciel de Californie

La phytopathologiste Katie Gold, professeure adjointe à l'Université Cornell, inspecte les raisins malades dans un champ. L'équipe de Gold a utilisé un instrument développé par le JPL pour détecter les cultures infectées depuis l'air

La phytopathologiste Katie Gold, professeure adjointe à l'Université Cornell, inspecte les raisins malades dans un champ. L'équipe de Gold a utilisé un instrument développé par le JPL pour détecter les cultures infectées depuis l'air dans l'une des régions productrices de raisins de cuve les plus importantes de Californie.

Dans une étude de cas, les scientifiques ont détecté l’infection coûteuse dans les vignes de cabernet sauvignon avant qu’elles ne présentent des symptômes visibles à l’œil humain.

Les moisissures flétrissantes, les bactéries responsables de la pourriture des racines, les virus et autres agents pathogènes des plantes détruisent environ 15 à 30 % des récoltes mondiales chaque année. Une détection précoce peut faire la différence entre une culture ratée et une culture traitable. À l'aide d'un instrument scientifique aéroporté développé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient détecter avec précision les signes furtifs d'une maladie du raisin qui cause des milliards de dollars de dégâts annuels aux cultures. La technique de télédétection pourrait faciliter la surveillance au sol de cette culture et d’autres.

Dans deux nouvelles études, des chercheurs du JPL et de l’Université Cornell se sont concentrés sur une maladie virale appelée GLRaV-3 (abréviation de complexe 3 du virus associé à l’enroulement de la vigne). Principalement propagé par les insectes, le GLRaV-3 réduit les rendements et altère les fruits en développement, coûtant à l'industrie vitivinicole américaine quelque 3 milliards de dollars en dommages et en pertes par an. Il est généralement détecté par un dépistage intensif, vigne par vigne, et par des tests moléculaires coûteux.

L'équipe de recherche voulait voir si elle pouvait aider les producteurs à identifier les infections à GLRaV-3 de manière précoce et aérienne en utilisant l'apprentissage automatique et le spectromètre d'imagerie visible/infrarouge aéroporté de nouvelle génération de la NASA (AVIRIS-NG). Le capteur optique de l'instrument, qui enregistre l'interaction de la lumière solaire avec les liaisons chimiques, a été utilisé pour mesurer et surveiller les dangers tels que les incendies de forêt, les marées noires, les gaz à effet de serre et la pollution atmosphérique associée aux éruptions volcaniques.

Un drone a capturé un message de gratitude écrit parmi les vignes par des personnes de l'industrie vinicole qui ont collaboré à la recherche sur la détection d'agents pathogènes dans la région de Lodi, en Californie.

C'est lors d'une campagne de 2020 visant à cartographier les fuites de méthane en Californie que la phytopathologiste Dr Katie Gold et son équipe ont saisi l'occasion pour poser une question différente : AVIRIS-NG pourrait-il découvrir une infection secrète des cultures dans l'une des régions productrices de raisin les plus importantes de l'État. ?

"Comme les humains, les plantes malades peuvent ne pas présenter de symptômes immédiats, ce qui fait de la détection précoce le plus grand défi auquel sont confrontés les producteurs", a déclaré Gold, professeur adjoint à l'Université Cornell et auteur principal des nouvelles études. Dans le cas du virus de l'enroulement de la vigne, il peut s'écouler jusqu'à un an avant qu'une vigne ne trahisse les signes révélateurs de l'infection, tels qu'un feuillage décoloré et un fruit rabougri. Cependant, au niveau cellulaire, le stress est bien en cours avant cela, modifiant la façon dont la lumière du soleil interagit avec les tissus végétaux.

Monté dans le ventre d'un avion de recherche, AVIRIS-NG a observé environ 11 000 acres de vignobles à Lodi, en Californie. La région – située au cœur de la vallée centrale de la Californie – est un important producteur de raisins de qualité supérieure de l'État.

L’équipe a intégré les observations dans des modèles informatiques qu’elle a développés et formés pour distinguer les infections. Pour aider à vérifier les résultats, les collaborateurs de l'industrie ont inspecté plus de 300 acres de vignobles depuis le sol à la recherche de symptômes viraux visibles tout en collectant des échantillons de vigne pour des tests moléculaires.

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Gold a noté qu'il s'agissait d'un processus à forte intensité de main-d'œuvre, entrepris pendant une vague de chaleur en Californie. « Sans le travail acharné des producteurs, des collaborateurs de l’industrie et des équipes de dépistage, rien de ce que nous avons accompli n’aurait été possible », a-t-elle déclaré. Des efforts similaires se poursuivront dans le cadre du NASA Acres Consortium, dont Gold est l’un des principaux scientifiques.

Les chercheurs ont découvert qu’ils étaient capables de différencier les vignes non infectées des vignes infectées avant et après qu’elles soient devenues symptomatiques, les modèles les plus performants atteignant une précision de 87 %. Une détection précoce réussie du GLRaV-3 pourrait aider les viticulteurs à être avertis jusqu'à un an avant d'intervenir.