Induction de résistance contre les maladies des plantes : Concepts, possibilités et limites actuelles

X. Daire

UMR INRA-Université de Bourgogne-CNRS AGROECOLOGIE

1

2

Résistance induite chez les plantes :

3

spore cuticule

Paroi cellulaire

Le pathogène est arrêté par la cuticule :

Résistance constitutive

Cellule végétale

Réaction défense

Papille d’occlusion

Le pathogène pénètre mais il est perçu :

Réaction de défense (résistance induite)

Le pathogène pénètre et n’est pas perçu :

Maladie

Différents cas des relations (interactions) plante - parasite

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Les plantes possèdent plusieurs lignes de défense contre les agresseurs

Barrières physiques préexistantes (constitutives) résistance constitutive Réactions de défense induites par l’agression résistance induite

« Dans la nature la maladie est davantage l’exception que la règle »

Elicitation des défenses de la plante lors de l’attaque par un pathogène (résistance induite)

5

6

Papille (callose, proteines, polyphénols)

10 mm

Mould et al., 1988

Exemple de réactions de défense :

le renforcement de la paroi végétale

7

Réaction hypersensible

Arabidopsis – oïdium de l’orge

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Immunité végétale a) Pathogen-triggered immunity (PTI) Perception par la plante de motifs moléculaires conservés : Pathogen associated molecular

pattern (PAMP) Ex. de PAMP - sucres pariétaux : oligoglucanes, oligopectines, oligochitine - peptides de flagelle bactérien - élicitines (?)

b) Effector-triggered immunity (ETI)

Perception par la plante de molécules du pathogène jouant un rôle dans la pathogénèse : effecteurs (facteur d’avirulence)

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Exemple de la résistance aux pathogènes (bactérien) chez les plantes

D’après Bent et Mc Key. 2007

Pathogen-triggered immunity (PTI)

10 D’après Bent et Mc Key. 2007

11

Effector-triggered immunity (PTI)

D’après Bent et Mc Key. 2007

12

PTI = résistance à large spectre dans de nombreuses espèces végétales. 1 PAMP souvent actif dans de nombreuses espèces végétales Niveau de résistance modéré Induction de résistance = PTI

ETI = résistance forte, très spécifique, Exploitée classiquement en amélioration des plantes (introduction de gènes de résistance)

Substance active Prod. commercial

Polysaccharides

(plante, algue, µ-organisme)

Glucanes (laminarine)

Chitine, chitosane

Galacturonides

Iodus 2

Altex. Chitoplant …

Fytofend

Protéines

(µ-organisme)

Flagelline

EF-Tu

PEP13

Harpine Messenger

Elicitines

Polygalacturonases

Cellulases Stimulase

Xylanases

Hétérosides

(µ-organisme)

Lipopolysaccharides

Peptidoglycanes

Lipides Stérols

Phytohormones Jasmonate de méthyle

Benzothiadiazole-ASM Bion

Acides aminés BABA

Extraits de plantes ? Milsana – Regalia,

stifénia

Fongicides Phosphites Aliette

Strobilurines divers

Composés inorganiques Silice Oïkomb

Substances inductrices de résistance

13

O

H

C

H

2

O

H

O

O

H

O

H

O

O

H

C

H

2

O

H

PS3 : β-1,3 glucane sulfaté (laboratoires Goëmar ) • obtenu par sulfatation chimique de la laminarine

Induction de résistance chez la vigne par la laminarine sulfatée (PS3) UMR Agroécologie

14

15

Cycle asexué de Erysiphe necator, oïdium de la vigne

Croissance mycélium + haustoria

Adhésion conidie

Pied d’ancrage

Sporulation (conidiophores)

16

a

b

c

a

b b

c

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Inte

nsi

té d

e co

nta

min

atio

n

Induction de résistance par PS3 contre l’oïdium (sous serre)

17

PS3

(5

g.L

-1)

Tém

oin

(A

DJ

0,0

5%

) • PS3 induit de la mort cellulaire localisée aux points de pénétration parasitaire

dans l’interaction vigne - oïdium

S. Trouvelot.UMR AE

18

Efficacité de l’induction de résistance en condition de production

Essai vignoble Bourgogne 2010 – Efficacité du Fytofend contre l’oïdium P. Crozier, F. Bidaut (ch. Agricuture Saône-et-Loire). X. Daire (UMR AE) R. Buonatesta (Fytofend). P. van Custem (U. Namur)

0

10

20

30

40

50

60

control fytofend 1,2l/ha

fytofend 2,2l/ha

Milsana 2l/ha sulphur

% in

ten

sité

su

r gr

app

e

8 applications de 5 feuille étalées à la fermeture de la grappe

Situation au 27 juillet

19

20

NH2 OH

O

NH2

OH

O

NH2

OH

O

AABA BABA GABA

Le BABA (acide β-aminobutyrique) : un inducteur « identique au naturel »

21

0 mg/L 6,25 mg/L 12,5 mg/L

100 mg/L 25 mg/L 50 mg/L

Test de protection sur disques foliaires de vigne

BABA - mildiou

0

20

40

60

80

100

30/07/2002

13/08/2002

02/09/2002

Aliette® 1,8 kg/ha (fosétyl-Al)

BABA (2 kg/ha)

control

Antéor avantage® (1,5kg/ha) = cymoxanil + folpel

fosétyl-Al + Antéor avantage®

BABA + Antéor avantage®

Champagne vineyard trial – Efficacy of BABA in controlling downy mildew %

re

du

ctio

n o

f se

veri

ty

L. Mercier, M. Boulay. Moët et Chandon

A BABA application (3 g/l) every ten days from 5 expanded leaves to veraison

Evaluation de méthodes de lutte complémentaires de la lutte fongicide contre les maladies de la vigne.

Bilan de 3 années d’essais (2005-2007) en Bourgogne et Jura

UMR INRA-Univ. Bourgogne-CNRS Plante-Microbe-Environnement BioBourgogne-SEDARB Chambre d’Agriculture 21 Chambre d’Agriculture 71 FREDON Lycée viticole Beaune SRPV CTV Jura

23

24

Spécialités

commerciales

(année d’essai)

Dose/ha

en kg ou

l

Cadence

en jours

Cible Efficacité

Stimulase

(2005-06-07)

1

14

10-11 Oïdium variable

Stimulase

(2006)

5 applications à

14 j (première

en A)

Pourriture

grise Nulle à très insuffisante

Milsana

(2005-06) 4 10-11 Oïdium bonne

Oïkomb

(2005-06) 5 10-11 Oïdium

bonne

bonne

Stifénia

(2006) 1.5 10-11 Oïdium insuffisante

Sémafort

(2006-07) 3 ou 4 9-12 Mildiou

Satisfaisant à bon sur feuille

En début d’épidémie

Megagreen

(2005) 2 14 Oïdium nulle à très insuffisante

Altex

(2006, 07)

2,5

5 10-11 Mildiou

nulle à très insuffisante sur

feuilles et grappes

Altex

(2006) 3

6 applications à

14 j (première

2à 3 semaines

avant A)

Pourriture

grise nulle à très insuffisante

Résultats d’essais (2005-2007) au vignoble (efficacité intrinsèque)

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Induction de résistance par le benzothiadiazole (BTH)

Gorlach et al. (Syngenta) 1996

BTH = Acibenzolar-S-methyl

26 D’après Tally et al. 1999

Spectre d’efficacité du BTH

Maladie (+/- %) Rendement (+/- %)

Culture Maladie/patho BTH pesticide BTH pesticide

Maïs Mildiou -35 -31

Blé Oïdium -64 -55 +3 +28

Rouille -35 +18 +17

Tabac Pseudomonas -99 -32

Tomate Pseudomonas -47 -27

Phytophthora -4 -94

Pommier Feu bactérien -73 -38

Efficacité du BTH (Bion) contre diverses maladies des cultures

d’après Vallad & Goodman. 2004

Iriti et al. 2005

Essai vignoble en Italie du BTH (Bion) contre la pourriture grise

~30 g BTH/ha/application 4 applications autour de la véraison

28

Le BTH provoque une augmentation de la teneur en polyphenols de la pellicule de raisin

Iriti et al. 2005

29

0

5

10

15

20

25

control Bion 40g/ha chitosan 3 g/l Scala

% in

ten

sité

su

r gr

app

e a

ab

b

c

Chardonnay Bion : 4 applications from pre-floraison à veraison (20 g BTH/ha) Chitosane : 5 applications de pre-floraison à 15 j post veraison (3 g/l) Fongicide (Scala) : 1 application à chute des capuchons

Essai vignoble– Efficacité du BTH contre la pourriture grise (2008) P. Crozier, F. Bidaut (ch. Agricuture Saône-et-Loire). X. Daire (INRA-UB)

30

30

72

95

100 100 100

0

20

40

60

80

100

Vitaneem Chitosan PrevB2 ASM BABA ref

chimique

31

Efficacité sur la rouille blanche du chrysanthème

Conclusion

• Au champ l’IR donne des résultats variables

• Efficacité généralement meilleure sous serre

• IR plus efficace dans certains pathosystèmes que d’autres (mildiou/oïdium) • Le niveau d’efficacité est encore généralement trop faible pour présenter un

intérêt pratique

32

Stimulateurs : une offre pléthorique ! Qui fait quoi !

33

Combiner des tests d’efficacité, d’effet biocide et d’élicitation

E. Pajot. Agrauxine. 2010

s

34

Eliciteur : substance naturelle ou synthétique capable de déclencher les réactions de défense de la plante.

Mais élicitation de défenses n’implique pas toujours résistance

35

Quelques définitions

36

TNT Adjuvant IR+adjuvant Bion

Note sporulation 3,9 4 3,8 3,2

24hpt 24hpi 24hpt 24hpi 24hpt 24hpi

DRP206 ++ ++ + + –

STS + + + + +

PR2-2 + + + +

PR3-4C + + –

MBT + + + +++

LOX + + + + –

Expression de gènes de défense dans la vigne après traitement par 2 inducteurs de résistance

Conclusion : -pas de relation positive évidente entre expression des gènes et protection -Gènes induits aussi par l’adjuvant

Note 4 : intensité maladie maxi

Bailey & Deverall, 1971

Accumulation de phytoalexines en réponse à l’attaque

Phaseolus vulgaris/ Colletotrichum lindemuthianum

Eliciteur : substance naturelle ou synthétique capable de déclencher les réactions de défense de la plante. Action directe sur l’agresseur nulle ou limitée

Inducteur de résistance : éliciteur induisant l’accroissement de

la résistance d’une plante donnée contre un agresseur donné

(micro-organisme, ravageur) via l’élicitation des défenses de la

plante

Action directe sur l’agresseur nulle ou secondaire

Mais élicitation de défenses n’implique pas toujours résistance

38

SDN ou SDP = éliciteur

Exemples :

Laminarine sulfatée, Bion : pas d’effet biocide = IR

Chitosane = fort effet biocide (mildiou, botrytis)+ effet filmogène = IR ??

Milsana = éliciteur et biocide

Phosphites = fongicide anti-oomycètes + éliciteur

Mancozèbe = fongicide avec fort effet éliciteur !!!

Quelle part de

l’élicitation dans

l’efficacité ??

39

Établir si possible le lien de cause à effet entre élicitation et résistance

Comment qualifier le mode d’action d’un candidat IR ?

• Tests d’efficacité sur plante contre différentes maladies

• Tests de toxicité sur le pathogène (effet biocide)

• Analyse de réactions de défense liées à la résistance contre la maladie

ciblée

40

Quels sont les facteurs susceptibles d’influencer l’induction de

résistance ?

41

Facteurs physiologiques et environnementaux affectant l’IR

• Pénétration des produits dans les organes végétaux (formulation)

• Conditions d’application (moment, hygrométrie, pulvérisation)

• Stade de développement des organes

• Génotype végétal et pathogène

• Pression de maladie, épidémiologie

• Vigueur

• Nutrition minérale

• Stress environnementaux (sécheresse, froid, chaleur, …)

…

42

Beaucoup de questions, encore peu de réponses

Facteurs physiologiques et environnementaux affectant l’IR

43

Tau

x d

’infe

ctio

n (

%)

étage 1

étage2

étage 3

Effet de l’âge de la feuille sur l’induction de résistance par PS3 contre le mildiou de la vigne

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

étage 1

étage 2

étage 3

65%

80%

95%

Steimetz et al. 2012

44

Effet d’un traitement à la laminarine sulfatée PS3

Comparaison de la production de H2O2 dans la feuille de vigne jeune (P1) et adulte (P3)

Steimetz et al. 2012

45

Conclusion

•Quelques succès attestent du bien-fondé de l’induction de résistance comme stratégie phytosanitaire

• Un potentiel important qui s’exprime souvent mal sur le terrain :

- recherche de substances performantes

-comprendre et améliorer la pénétration des matières actives

- mieux connaître les mécanismes de défense des plantes

- et les facteurs qui affectent leur expression

•Un problème réglementaire lié à la difficulté de définir le mode d’action des inducteurs proposer des protocoles adaptés

• Comment exploiter les effets partiels des IR pour les incorporer dans les stratégies de production intégrée ?