La technologie d’imagerie de pointe de la NASA peut détecter les premiers signes d’un virus végétal qui, s’il n’est pas traité, s’avère souvent dévastateur pour les établissements vinicoles et les viticulteurs.
Même si cette avancée est une bonne nouvelle pour l’industrie du vin et du raisin, qui perd des milliards de dollars chaque année à cause de la maladie qui détruit les récoltes, elle pourrait à terme aider l’agriculture mondiale dans son ensemble.
À l’aide d’images infrarouges complexes capturées par avion au-dessus de la vallée centrale de Californie, les chercheurs ont pu distinguer les vignes de Cabernet Sauvignon infectées mais ne présentant pas de symptômes – avant que les producteurs puissent détecter la maladie et y répondre.
La technologie, associée à l’apprentissage automatique et à l’analyse sur le terrain, a réussi à identifier les plantes infectées avec une précision de près de 90 % dans certains cas, selon
« C’est la première fois que nous démontrons notre capacité à détecter une maladie virale à l’échelle aéroportée », professeur adjoint de pathologie du raisin à l’Université Cornell et chercheur principal du projet. « La prochaine étape consiste à s’adapter à l’espace. »
Alors que le Jet Propulsion Laboratory de la NASA travaille à l’envoi de son instrument d’imagerie aéroporté – un spectromètre connu sous le nom de – dans l’espace, l’équipe de recherche espère que davantage d’images aériennes et de données de routine provenant de la machine lancée pourront être utilisées pour surveiller plus largement les cultures.
« La vision ultime est de pouvoir le faire depuis l’espace – et pas seulement pour les raisins et pas seulement pour cette maladie et pas seulement dans quelques endroits en Californie, mais d’être capable de le faire pour les agriculteurs du monde entier, pour de nombreux différentes cultures et de nombreuses maladies et ravageurs différents », a déclaré Ryan Pavlick, un technologue de recherche au JPL qui a travaillé sur le projet sur le raisin.
Les implications d’une telle entreprise – si elle réussit à l’échelle mondiale – pourraient « bénéficier à l’ensemble du système alimentaire », a déclaré Gold.
« Si nous pouvons détecter la maladie avant qu’elle ne devienne vraiment incontrôlable à ses débuts [and] « En effectuant une intervention ciblée, nous pouvons alors utiliser nos ressources de manière plus stratégique, réduire la quantité de produits chimiques que nous rejetons dans l’environnement et rendre l’ensemble de nos opérations plus durables, tant d’un point de vue environnemental que financier », a déclaré Gold.
Moins de maladies et de pertes de récoltes signifieraient une utilisation plus limitée des pesticides et une utilisation des terres pour l’agriculture – meilleure pour la santé humaine et terrestre – ainsi que des avantages financiers, a-t-elle déclaré.
Mais il s’agit encore d’une vision lointaine, a déclaré Pavlick, car de nombreuses recherches supplémentaires seront nécessaires avant que le spectromètre ne puisse se diriger vers l’espace à la fin de cette décennie. Cette dernière étude, axée sur les vignobles et le virus de l’enroulement de la vigne 3, ou GLRaV-3, est un exemple prometteur de la manière dont cette puissante technologie peut être exploitée, a-t-il déclaré.
Le virus de l’enroulement des feuilles se propage principalement dans les vignobles par la cochenille endémique, et une fois que la maladie s’est installée, le seul traitement est l’élimination, ce qui coûte à l’industrie vitivinicole américaine quelque 3 milliards de dollars en dommages et en pertes par an.
À l’heure actuelle, le virus n’est détecté par les producteurs que grâce à des analyses laborieuses vigne par vigne et à des tests moléculaires coûteux, qui fournissent généralement des résultats trop tard, une fois que le virus a déjà détruit les cultures et s’est propagé.
« Ce problème est tellement dévastateur financièrement », a déclaré le directeur de la recherche et de l’éducation de la Lodi Winegrape Commission, un groupe de défense des vignerons qui a contribué à la recherche. « Une fois qu’elle est perceptible, elle peut se généraliser dans tout un vignoble, dégradant la qualité des raisins et rendant les vignes complètement inutilisables.
C’est parce que le virus de l’enroulement a une période de latence d’un an, a expliqué Gold.
« Au moment où une vigne présente des symptômes, elle est déjà infectée depuis un an et elle propage le virus à tous ses voisins », a déclaré Gold.
Trouver un moyen d’identifier une infection précoce était donc essentiel, a-t-elle déclaré, un défi qui a conduit à la « tournée des vins » de 2020 dans les vignobles de Lodi, une collaboration entre le JPL et l’Université Cornell.
Les chercheurs ont piloté l’AVIRIS-NG, ou le spectromètre d’imagerie aéroporté visible/infrarouge de nouvelle génération développé au JPL, sur environ 11 000 acres de vignobles près de Lodi. Le spectromètre capture des données provenant de centaines de canaux de lumière, y compris ceux bien au-delà du spectre visible – « jusque dans l’ultraviolet et bien au-dessus de l’infrarouge », a déclaré Pavlick.
Lorsque la machine survole une zone, elle crée une carte de lignes ondulées, pleine d’informations sur la façon dont la lumière a été réfléchie, qui peuvent être utiles pour des applications telles que la détection, la mesure de la taille d’un flocon de neige ou la compréhension de la biochimie d’une canopée végétative.
« De la forme de chacune de ces lignes ondulées, nous pouvons déduire toutes sortes de choses sur la Terre », a déclaré Pavlick.
À l’aide de ces données, l’équipe de recherche a développé et formé des modèles informatiques pour distinguer l’infection, tandis que les collaborateurs du vignoble analysaient les symptômes des vignes et fournissaient des échantillons – inspectant plus de 300 acres de vignes pendant deux ans.
« Ce travail n’aurait pas été possible sans leur engagement », a déclaré Gold.
Bolton, de la Lodi Winegrape Commission, a déclaré que c’était un travail auquel les producteurs locaux de Lodi étaient ravis de participer.
« Les producteurs ici sont vraiment déterminés à apprendre et à résoudre leurs problèmes et à travailler en équipe », a déclaré Bolton à propos de la communauté d’environ 750 producteurs, dont beaucoup sont des familles d’agriculteurs. « Nous étions plutôt enthousiasmés par le potentiel. »
Les résultats de la recherche se sont concentrés uniquement sur les raisins rouges, mais Gold espère que la détection asymptomatique pourrait aider à détecter le virus dans les cépages blancs, qui sont également affectés par la maladie mais peuvent être plus difficiles à détecter les symptômes du virus de l’enroulement.
« Nous sommes vraiment à une renaissance dans l’utilisation de la télédétection en phytopathologie », a déclaré Gold. « Nous sommes enfin arrivés au point où nous pouvons réaliser ce dont nous rêvions, c’est-à-dire stopper la maladie avant qu’elle ne dégénère en épidémie, pour aider les producteurs à faire des choix plus durables. »
Bien que l’étude ait été couronnée de succès, Gold a déclaré qu’il n’était pas réalisable, d’un point de vue logistique ou financier, d’étendre le projet avec de nouveaux vols en avion au-dessus des milliers de vignobles de Californie – et du monde entier – et c’est pourquoi ses yeux sont tournés vers l’espace.
« L’espace offre la possibilité de surveiller l’échelle à laquelle la production a lieu », a déclaré Gold. « Ce n’est pas quelque chose qui se limite à un seul producteur, car les vignobles sont limitrophes… nous devons donc le gérer à l’échelle d’une communauté régionale. Et c’est l’espace qui offre cette opportunité car il couvre une zone beaucoup plus vaste.
