Alexines: nouvelle source de molécules antifongiques · XXIIèmes Rencontres Professionnelles 23 mai 2014 2Alexines, nouvelles sources d’antifongiques| Katia Gindro Alexines? Alex(i)

Département fédéral de l'économie,

de la formation et de la recherche DEFR

Agroscope

www.agroscope.ch I une bonne alimentation, un environnement sain

23 Mai 2014

Alexines: nouvelle source de molécules antifongiques en pathologie végétale et humaine

Katia Gindro

2 Alexines, nouvelles sources d’antifongiques| XXIIèmes Rencontres Professionnelles 23 mai 2014

Katia Gindro

Alexines?

Alex(i) – alex(i): repousser un agent malfaisant, protéger

contre un mal

Molécules issues du métabolisme secondaire, de bas poids

moléculaire INDUITES (synthétisées suite à un stress)

Agissent comme anti-microbiens GRAND INTERET AGRO-

PHARMA

Observées et nommées par Harry Marschall Ward 1891

L’infection par un pathogène dépend de

la présence d’enzymes, de toxines et

d’antitoxines chez le parasite et l’hôte.


Katia Gindro

Alexines: sources principales

Chez les plantes: nommées officiellement par Müller &

Börger en 1940

PHYTOALEXINES

Sur internet: > 1’000’000 d’entrées

Chez les champignons: nommées officiellement par Katia

Gindro et al. en 2010

MYCOALEXINES

Sur internet: 31 entrées

O

OO

12

4a4

2-Me

56

7

88a

5-OMe

3


Katia Gindro

1. Les projets Phytoalexines florilège

Plusieurs classes chimiques, plusieurs chemins

métaboliques différents.

Liées à une réaction de défense de la plante contre une

agression: ne se passe que chez des cellules vivantes

Molécules liées à la mort des cellules de l’hôte (dommage

collatéral)


Katia Gindro

Phytoalexines

Capsidiol (tabac, poivrier)

Terpenoïde

Pisatine (pois)

Pterocarpane

Camalexine (Arabidopsis)

Indole

Coniferol (Gymno-Angiospermes)

alcool

Brassinine (Choux)

Indole

Avenanthramide A (Avoine)

Polyphenol

6-methoxymelléine (carotte)

Composé phénolique

STILBENES


Katia Gindro

Stilbènes

Composés phénoliques naturels

Structure chimique de base commune (biphényl)

Famille de molécules

benzène biphényl Phénol

HO


Katia Gindro

Stilbènes?

1er stilbène identifié en 1939 par Prof. TAKAOKA (Japon) à

partir de Veratrum grandiflorum (Hellébore blanche)


Katia Gindro

Stilbènes?

Baptisé R E S V E R A T R O L

Classe de la molécule

Resorcinol

Plante d’origine

Vérâtre

Présence de

fonction alcool

-OH


Katia Gindro

H H

OH

R E S V E R A T R O L


Katia Gindro

Rôles des stilbènes chez les plantes?

Molécules à activité anti-fongique

Synthèse rapide suite à une attaque par des pathogènes

Pin blanc d’Amérique

Pinosylvine

Epicea

Piceatannol

Vigne

Resveratrol + autres


Katia Gindro

Le cas de la vigne

Resvératrol Pterostilbène Picéide

• Travaux précurseurs initiés à Agrosocope Changins dès 1985

e - a - d - viniférine

• Identification de nouveaux stilbènes biocides


Katia Gindro

Le cas de la vigne

• Nouveaux dérivés de synthèse


Katia Gindro

Pterostilbène

Rôle des stilbènes pour la vigne

• Mécanisme naturel de défense

d-viniférine

E vitisine B


Katia Gindro

Rôle des stilbènes pour la vigne

Quantification de ces molécules

Caractérisation des cépages résistants

Outil crucial dans notre programme de sélection variétale


Katia Gindro

Un mot sur les stilbènes

• Antioxydants puissants (santé humaine et beauté)

• Role important dans la diminution du stress oxydatif (oxydation

des protéines, dégâts sur l’ADN et l’ARN): artériosclérose,

Parkinson, cancer, maladie cardiovasculaire et vieillissement cutané


Katia Gindro

Localisation

De façon induite (nouvellement synthétisés suite à un stress)

feuilles / tissus verts / baies

De façon constitutive (pré-existants):

dans le bois et sarments aoutés


Katia Gindro

Nouveaux marqueurs de résistance

• S’affranchir de toute infection artificielle pour la sélection

• Démarche expérimentale: Stress UVc

UVc (280 à 10 nm)

N’existent pas sur Terre

Utilisés comme agent de

stérilisation, très toxiques

Permettent d’induire la production

de phytoalexines sans patho-

systèmes spécifiques


Katia Gindro

Nouveaux marqueurs de résistance

• 3 kg de feuilles Uvéarisées et 3 kg de feuilles mildiousées

• UHPLC-TOFMS-metabolomic approach

• Mise en évidence de métabolites induits dont des intermédiaires de

réaction (Analyse en Composante Principale)

Contrôle

UV

Divico

Mildiou

Controle 48h

Vitisinol

Viniferether

Acide ferulique

Syringine

Amurensine…


Katia Gindro

Par extension: activités fongicides par induction

UVc: source d’induction de molécules fongicides et autres

activités: bactéricides, phytotoxiques…


Katia Gindro

Localisation

De façon induite (nouvellement synthétisés suite à un stress)

feuilles / tissus verts / baies

De façon constitutive (pré-existants):

dans le bois et sarments aoutés


Katia Gindro

Nouvelles molécules fongicides

• Projet tourne financé de 2010 à 2016 (soigner la vigne par la

vigne)

• Financement privé GIE: groupement d’intérêt économique

Réflexion Scientifique et Technique des 9 + partenariat avec

entreprise privée (Tribo technologie)


Katia Gindro

Nouvelles molécules fongicides

• Valorisation des produits dérivés (sarments aoûtés): pour le

GIE, développement d’un extrait actif formulé contre le

mildiou de la vigne

• Side Project: chimie des bois (différents cépages)

• Identification chimique et bioactivité sensu lato


Katia Gindro

Résultats

• Biotests sur trois maladies mis au point, miniaturisation

• Production d’un extrait actif

• Caractérisation de 10 molécules actives sur les 90 profilées

et détermination de leur IC50

• 1 brevet déposé (méthodes d’extraction et séparation)


Katia Gindro

Résultats

• Production pré-industrielle de l’extrait, formulations

• Essais extérieurs en cours


Katia Gindro


Katia Gindro

Mycoalexines

Molécules synthétisées de novo par les champignons

suite à un stress

Ne pas confondre avec Mycotoxines

Produites dans le milieu durant la croissance et diffusées


Katia Gindro

Où trouvent-on des mycoalexines? Comment les induire? Des communautés fongiques vivent dans chaque espèce

ligneuse (environnement confiné)


Katia Gindro

Où trouvent-on des mycoalexines?

Chaque espèce de champignon peut se battre

chimiquement contre les autres pour défendre son territoire

Développement de lignes de confrontation


Katia Gindro

• Au niveau chimique et enzymatique: Choc des Titans

Où trouvent-on des mycoalexines?


Katia Gindro

Choc sur milieux artificiels


Katia Gindro

Chimiquement, ça bouge….


Katia Gindro

Guerre chimique: Nouvelle source de composés antifongiques

Objectifs:

• Mieux comprendre les interactions entre les souches

fongiques

• Exploiter ces interactions comme nouvelle source de

composés antifongiques

• Identifier des nouvelles substances antifongiques

contre les champignons pathogènes des plantes et

des humains


Katia Gindro

Mycoalexines

• Dans les zones de confrontations: 80-90 % des molécules

induites ne sont pas connues (dictionnaire des produits

naturels, 250’000 entrées)

• Un grand nombre présente différentes activités biologiques

• Identification structure chimique (RMN)


Katia Gindro

Exemples

• Trichophyton rubrum contre Bionectria ochroleuca

• 10 composés sont induits et inconnus

Nouveau composé

mycophénolique fongicide


Katia Gindro

Exemples

• Botryosphaeria obtusa contre Eutypa lata

• Plus de 15 composés induits

Nouveaux composés

mycophénoliques phytotoxiques

et fongicides

O

O

128a

4a/b3

3-Me

87

6

55a

8-OMe

O

O

OO

12

4a4

2-Me

56

7

88a

5-OMe

3


Katia Gindro

Projets Mycoalexines: transfert en mycologie médicale

• Cas d’étude: Onychomycose (maladie la plus fréquente des ongles) due à des

champignons dermatophytes et non dermatophytes: FUSARIUM OXYSPORUM

ET SOLANI (Ongle = espace confiné)

• Les onychomycoses à Fusarium sont très difficiles à combattre

• Besoin important de trouver des antifongiques avec des modes d’action différents

• Projet FNS: début janvier 2011 fin 2015

• Composés naturels fongicides (nouveau mode d’action) sur champignons à

haut risque de résistance tant en médecine qu’en agronomie (Pourriture

grise, Fusariose, Aspergillose pulmonaire, Candidiose)


Katia Gindro

Merci de votre attention

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