Insectes Plantes

COLLOQUES

Interactions insectes-plantes

ORsrOM 1 CIRAD

Actes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes26-27 octobre 1995Montpell ier, France

CIRAD

Illustrations de couverture

Coupe transversale d'un apex de manioc, montrant un trajet intercellulaire et intracellulaire des stylets de cochenille du maniocCliché: C. Nardon (INSA, CNRS, Villeurbanne, France), P.-A. Calatayud (LIN, ORSTOM, Montpellier, France)

Chenille de Chilo suppressalis dans une tige de rizCliché: B. Vercambre (CiRAD, Montpellier, France)


Paul-André CALATAYUD et Bernard VERCAMBRE

éditeurs

Actes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes26-27 octobre 1995, Montpellier, France

P.-A. CAlATAYUD, B. VERCAMBRE {édit.}, 1996.

Interactions insectes-plantes.

Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes26-27 octobre 1995, Montpellier, France. Collection Colloques, CIRAD,Montpellier, France, 96 p.

Remerciements

Les organisateurs tiennent à remercier les personnes suivantes qui, par leurs soutiensfinancier et logistique, ont permis la mise en œuvre de cet atelier, l'élaboration de ces acteset la diffusion de ce document:

- Monsieur G. MATHERON (président du centre de Montpellier, CI RAD) ;

- Messieurs J.-L. NOTIEGHEM (MIDEC), J.-c. FOLLIN (directeur scientifique, ClRAD-CA),

M. VAISSAYRE (unité de recherche entomologie appliquée, CI RAD-CA) ;

- Monsieur G. FABRES (unité de recherche relations plantes parasites ravageurs,ORSTOM) ;

- Monsieur G. RIBA (département de zoologie, INRA) ;

- Madame F. FERRON (INRA) ;

- Mesdames J. SALIN et C. MORTIER (unité de recherche entomologie appliquée,ClRAD-CA), Messieurs J.-P. GillES (présidence du centre de Montpellier, CIRAD)et P. GONDOT (unité de recherche entomologie appliquée, CIRAD-CA) ;- Monsieur P. RONDEAU (service des éditions, ORSTOM) ainsi que

le service des publ ications, de l'information et de la documentation du ClRAD-CApour la coédition de ces actes.

© 1996 ORSTOM et ClRADISBN 2-7099-1346-1 (ORSTOM)ISBN 2-87-614-259-7 (CI RAD)ISSN 1264-11 2XPrinted by ClRAD

Avant-propos

C et atelier existe depuis 1990 et réunit chaque année tous ceux qui travaillent en Francesur les ({ interactions insectes-plantes ». Cette année, le thème choisi a porté sur les« modifications de la physiologie de la plante dans les relations insectes ravageurs

plantes et incidence de l'état physiologique ou phénologique de la plante sur la biologie desphytophages». Comme chacun le sait, les facteurs environnementaux (sol, climat...) influencentla physiologie de la plante et, corrélativement, les interactions plantes-ravageurs. Ces observations nous ont conduits à réfléchir, au cours de ces journées, aux questions suivantes:

1) Comment l'état physiologique de la plante (stade phénologique... ) peut-il influencer lecomportement et le développement des insectes ravageurs?

2) Comment les stress abiotiques (stress hydrique...) peuvent-ils modifier la résistance des plantes auxravageurs?

3) Comment valider une étude faite en laboratoire dans le milieu naturel et inversement?

A titre de comparaison et d'introduction, des communications sur les modifications de laphysiologie de la plante lors de stress abiotiques (stress hydrique.. J, lors de stress biotiques(interactions plantes micro-organismes) et sur l'importance du phylloplan et de sa physiologiedans les relations plantes-insectes ont été proposées.

Ce document est scindé en deux parties: la première rassemblant les communicationsd'introduction et la deuxième exposant celles relatives aux trois questions mentionnéesci-dessus. A l'issue de chaque communication, et selon les possibilités, des questions-réponseset des discussions sont présentées.

Voici quelques-unes des réflexions qui nous sont parvenues avant le déroulement de cesjournées.

Guy RIBA (INRA)« Je tiens à vous témoigner l'importance que j'accorde à ce type de rencontres qui sont àl'origine de bilans actualisés, d'échanges sur de nouvelles méthodes ou techniques, de réflexionssur des perspectives. »

Yves GILLON (ORSTOM)« Thème très prometteur, même s'il n'est pas nouveau. »

François LIEUTIER (1 NRA)« Une comparaison entre des modifications de la plante dues au stress hydrique (ou autre stressabiotique) et des modifications dues aux stress biotiques est, certes, intéressante. Mais il est plusintéressant d'examiner les modifications causées par les stress abiotiques dans les relationsinsectes-plantes. Je citerais par exemple: les conséquences du stress hydrique, ou de l'enrichissement en CO2, ou de l'enrichissement en ozone, sur les mécanismes de résistance; lesquelspeuvent être soit stimulés, soit freinés, selon les ravageurs et l'intensité du stress. »

Claude WELCKER (INRA)« Notre programme a pour objectif d'identifier de nouvelles sources de résistance àSpodoptera frugiperda (noctuelle défoliatrice), et de les utiliser en sélection pour l'améliorationdu rendement et de la stabilité du rendement dans la région carafbe. Bien que nos méthodesaient fortement évolué en quelques années, notamment avec la prise en compte des effetsd'interaction génotype-milieu pour l'évaluation de la résistance, un certain nombre de questionsdemeure au sujet de la dynamique de réalisation des dégâts selon les conditions de croissance etde développement des plantes (et des insectes), sur l'interaction avec la vigueur (induite ouhybride par exemple) ... »

CAlATAYUD P.·A.. VERCAMBRE B. (édil.), 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des S' journées du groupe de travail relations insectes-plantes,26·27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAO-CA, Montpellier. France. 96 p.

Sommaire

Première partie

Résistance des plantes à la sécheresse: mécanismes physiologiquesT. LAMAZE, D. TOUSCH, X. SARDA, C. GRIGNON, D. DEPIGNY-THIS, P. MONNEVEUX 9

Contribution de la cytologie à l'étude des mécanismes de défense aux attaques parasitairesM. NICOLE, B. BOHER, C. VAUDE, C. MARTINEZ, P.-A. CALATAYUD, K. KPEMOUA, C. DAAYF , J.-F. DANIEL,

E. BRESSON, J.-L. SARAH, C. ANDARY, J.-P. GEIGER 19

Influence des conditions de milieu sur la prédisposition des plantes aux maladies: synthèse sur le casdes bactérioses des arbres fruitiers à noyauA. VIGOUROUX 29

Les relations insectes-plantes vues sous l'angle de la physiologie végétale sur l'exemplede la pyrale du maïsF. FERRON 39

Informations biochimiques présentes à la surface des feuilles. Implications dans la sélectionde la plante hôte par un insecteS. DERRIDj, B.R. Wu 43

Deuxième partie

Phénologie du fruit du caféier en relation avec l'infestation de Hypothenemus hampei Ferr.B. DECAZY 55

Relation entre la phénologie du cacaoyer et l'apparition de races physiologiques chez Earias bip/aga(Wlk) NoctuidaeJ. NGUYEN-BAN 57

Comportement de sélection de la plante hôte par la cochenille farineuse du manioc P. manihoti :rôle des composés biochimiquesS. RENARD, B. LE Rü, P.-A. CALATAYUD, G. LOGNAY, C. GASPAR 59

Réaction du pin sylvestre aux agressions par les scolytes et leurs champignons associés:action des composés phénol iques sur les agresseursE. BOIS, F. LEUTIER, A. YART 63

Influence de la plante sur les caractéristiques démographiques d'Epidinocarsis /opezi, parasito.,.dede la cochenille farineuse du maniocR. SOUISSI, P.-A. CALATAYUD, B. LE Rü 65

Influence de la présence des fourmis ou des Phycitinae sur la production de corps nourricierspar Cecropia obtusa Trecul. rCecropiaceaeJ en Guyane françaiseP. SOLANO, M. BELIN-DEPOUX 68

Résistance du pin sylvestre au champignon Ophiostoma ips (naturellement associé au scolytide/ps sexdentatus), effets de diverses modalités de stress hydriquesL. CROISÉ, F. LEUTIER, E. DREYER 70

Influence du statut hydrique de jeunes pommiers en pots sur l'abondance de l'araignée rougePanonychus ulmiM.-H. SAUGE, G. FAUVEL 72

Composition biochimique de la sève phloémienne de la luzerne et performances du puceron du pois:effet d'un déficit hydriqueC. GiROUSSE 75

Influence de l'état physiologique du colza sur le potentiel reproducteur de deux charançons phytophagesJ. LERIN 78

La vigueur accroît la sensibilité du pin maritime à la pyrale du tronc, Dioryctria sylvestrellaH. JACTEL, P. MENASSIEU, M. KLEINHENTl 82

Nouvelle technique de sélection des cacoyers tolérants aux mirides. Relation entre les résultatsde microtests et les données d'observations en champJ. NGUYEN-BAN 85

La résistance des caféiers à la chenille mineuse des feuilles, Perileucoptera coffeella Guérin-Méneville.Validation des tests précocesB. DECAlY 86

Etude du comportement du riz vis-à-vis de Chilo suppressalisB. VERCAMBRE, M. BETBÉDER-MATIBET(t), M. RENAND 88

Resistance de Cucumis melo L. à Liriomyza trifolii (Burgess), Diptera : AgromyzidaeD. BORDAT, M. PITRAT, C. DOGIMONT, C. PAGÉS 90

Effets sur le manioc de la défoliation artificielle et naturelle par le criquet puant (Zonocerus variegatus L.)

P. LE GALL, Y.-R. SOUlA 92

Liste des participants 95

Première partie

Texte présenté dans « Le sélectionneur français»,1995 (45) : 75-85.

CAlATAYUD P.-A .• VfRCAMBRf B. (l'dit.). 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes.26-27 octobre 1995. Montpellier, France.Colloques, ClRAD-CA. Montpellier. France, 96 p.

Résistance des plantes à la sécheresse :mécanismes physiologiques

1. LAMAZE(l), D. TOUSCH(l), X. SARDA(1), C. GRIGNON(l), D. DEPIGNY-THls(2),

P. MONNEVEUX(2)

(1) INRA-ENSA-CNRS, URA 573/UMII, Biochimie et physiologie végétales,

34060 Montpellier Cedex l, France.

(2) ENSA-INRA, Génétique et amélioration des plantes, 34060 Montpellier Cedex l, France.

1Introduction[q Les propriétés chimiques et physiques de l'eauexpliquent pourquoi la vie lui est intimement liée. Lesmolécules d'eau sont capables d'établir entre ellesdes forces d'attraction (liaisons de type hydrogène)relativement fortes. 1\ résulte de ces liaisons que l'eauest liquide à température ambiante contrairement auxautres composés de même masse moléculaire (NH 3,

CO2, N 2 par exemple). Sa faible viscosité lui permetde migrer facilement à travers les tissus et dans lesvaisseaux conducteurs. Mais les forces cohésivesentre molécules sont suffisamment importantes pourque la traction exercée sur la colonne liquide parl'évaporation dans les feuilles se répercute jusqu'à laracine. Ainsi la sève peut gagner les parties aériennesles plus hautes. L'eau est essentielle à l'équilibre thermique de la plante. En effet. sa chaleur spécifiqueélevée lui permet d'absorber ou de perdre d'importantes quantités d'énergie en minimisant les variations de la température cellulaire. De plus, sa fortechaleur latente de vaporisation permet un refroidissement efficace des feuilles par la transpiration. A causede sa constante diélectrique très élevée, l'eau est unexcellent solvant pour les électrolytes, et la plupartdes molécules du protoplasme lui doivent leur activité chimique spécifique ou leur conformation. Enfin,si l'eau est chimiquement relativement inerte, elleintervient dans la photosynthèse comme donneurd'électrons et source de protons.

La plupart des fonctions physiologiques dépendent del'eau et des substances qui y sont dissoutes. Or, lesvégétaux terrestres, à de rares exceptions près, ne

possèdent pas de réserve interne d'eau et vivent dansun environnement où les quantités disponibles de cecomposé sont éminemment variables. Dans cetarticle, nous décrivons les répercussions sur la physiologie du végétal d'une baisse de la disponibilité del'eau dans le milieu. Nous considérons les répercussions à l'échelle de l'individu, de l'organe ou du tissuet au plan cellulaire ou moléculaire. Nous présentonsle caractère adaptatif de certaines réponses pourtenter de les distinguer de celles de type purementpathologique.

1 Le stress hydrique: définition

1~ets::~:~:::~:t::::::~o:~~:~::~ede la disponibilité de l'eau, se traduisant par uneréduction de la croissance de la plante ou de sareproduction par rapport au potentiel du génotype. Lacontrainte hydrique est le facteur ou l'ensemble defacteurs ayant pour conséquence le stress. D'autresauteurs limitent la définition du stress aux seulesconditions correspondant à une hydratation suboptimale des tissus (PUGNAIRE et al., 1993). D'un point devue physique, le stress hydrique résulte d'un abaissement du potentiel hydrique dans l'air ou dans le solen dessous d'une certaine valeur, dépendante dugénotype, du phénotype et des caractéristiques dumilieu (type de sol, température, vent, etc.). Auchamp, la contrainte hydrique est caractérisée parson type (humidité relative de l'air, disponibilité de

Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes, 1995 9

l'eau dans le sol, présence ou absence de sels, etc.l,son intensité et sa durée. Au laboratoire, les stressappliqués sont généralement plus rapides et plussévères que dans les conditions naturelles. La multiplicité de tous ces facteurs, la difficulté d'en établir lahiérarchie à cause des interactions existant entre eux,et la diversité des modèles expérimentaux (planteentière à divers stades de développement, organes outissus excisés, cellules isolées ou protoplastes) expliquent probablement les observations contradictoires,décrites dans la littérature à la suite d'un stresshydrique. Néanmoins, on observe classiquement unediminution de la vitesse d'élongation cellulaire, puissi le stress s'accentue, de la conductance stomatique.La balance hormonale est fréquemment altérée, etl'activité de nombreuses enzymes est changée, ainsique l'expression du génome. A terme, on peutdétecter un ajustement osmotique des cellules, etéventuellement des modifications morphologiques,anatomiques, physiologiques et du développementde la plante.

Les effets précoces

Balance hormonale

Les modifications de la balance hormonale touchentaussi bien l'auxine, les gibberellines et les cytokinines, que les médiateurs classiques de la réponseaux stress, l'acide abscissique (ABA), l'éthylène et lejasmonate. L'effet le plus notable est l'augmentationde la synthèse d'ABA et la réduction de celle de cytokinine. Le rôle exact des perturbations de l'équilibrehormonal, dans la succession des réactions responsable de la réponse complexe et graduelle de laplante au stress hydrique, n'est pas encore élucidé.Néanmoins, il est évident que ce rôle est central etconsidérable. Les modifications de l'expression desgènes, des activités enzymatiques et de la balancehormonale interagissent: une augmentation de lateneur en ABA des tissus engendre un ensemble deréponses aux plans moléculaire (gènes induits parl'ABA), cellulaire (extension, métabolisme) et dudéveloppement (croissance et modifications anatomiques). Cet ensemble de réponses à une augmentation de l'ABA est proche de celui observé lors del'application d'un stress hydrique. Cette observation,confortée par l'analyse du comportement de mutantsincapables de synthétiser l'ABA, ou de répondre àcette hormone, suggère que l'une des premièresétapes de la réponse au stress hydrique implique unaccroissement du niveau d'ABA. Même si ce phénomène peut résulter en partie d'une redistribution del'ABA préexistant, il est probable qu'il traduit aussiune modification de l'expression des gènes de la voie

10

de synthèse de ce composé. Actuellement, un intérêtconsidérable est porté sur ces aspects.

Protéines et activité enzymatique

L'analyse des gels d'électrophorèses bidimensionnelles montre que le stress hydrique inhibe la synthèse de la plupart des protéines, tandis que celled'un ensemble restreint de protéines - dites de stress- est induite. Simultanément, la protéolyse est favorisée. Ce schéma est commun dans ses grandes lignesà différents types de stress. Beaucoup de protéines destress ont un faible poids moléculaire et, pour la plupart, leur fonction est inconnue. L'hypothèse souventémise est que les protéines de stress jouent un rôledans l'adaptation de la plante, aussi, de nombreuxchercheurs étudient-ils la résistance au stress d'aprèsl'isolement et l'étude de ces molécules. Alors quel'activité de certaines enzymes diminue lors d'unstress hydrique (par exemple, RuBisCo et PEPcase),celle d'autres enzymes augmente. C'est le cas desenzymes hydrolytiques comme l'a-amylase et lesprotéinases, ou d'enzymes catalysant la synthèse descomposés de type « osmolyte compatible» (voir cidessous) et de glucides. Le stress provoque aussil'activation ou l'inhibition de très nombreuses autresenzymes.

Dans le cas très particulier de certaines plantesgrasses soumises à un stress hydrique ou salin, desbou leversements métabol iques s'opèrent avecl'abandon par la plante de la photosynthèse de typeC3 au profit de celle de type CAM (CrassulaceanAcid Metabolism). En photosynthèse de type CAM, leprélèvement et la réduction du CO2 sont séparés temporellement. Le prélèvement s'effectue la nuit alorsque le déficit de vapeur d'eau de l'air est plus faible,ce qui réduit la transpiration. L'activité d'une quinzaine d'enzymes impliquées dans le métabolisme ducarbone est activée par le stress hydrique. La protéinela plus étudiée est la PEPcase, spécifique des plantesde type CAM, responsable de la fixation nocturne duCO2 (HC03-). Le caractère CAM est acquis lentementaprès l'application du stress (5 à 10 jours). Néanmoins, des changements dans l'expression deplusieurs gènes codant des enzymes de la voieCAM s'observent bien avant. L'ARNm correspondantà la PEPcase CAM s'accumule dans des feuillesexcisées après seulement quelques heures de stress.

Expression des gènes

Ces dernières années, de nombreux travaux se sontfocalisés sur la recherche de gènes induits dans lesorganes végétatifs durant un stress hydrique. Dans laplupart des cas, la fonction des protéines correspondantes n'est pas démontrée, mais prédite d'après laséquence en acides aminés, déduite de la séquencedu gène. Les gènes inductibles par le stress sont supposés jouer un rôle dans l'adaptation du végétal au


déficit hydrique. L'expression d'un grand nombre deces gènes est aussi amplifiée dans la graine lors de ladessiccation naturelle qui accompagne leur maturation. Il en est ainsi des gènes lea (LaIe EmbryogenesisAbundant) exprimés au moment où l'embryondevient tolérant à la dessiccation, mais dont certainssont aussi impliqués dans la réponse au stresshydrique environnemental, parfois sous la dépendance de l'ABA (gènes rab). Dans la graine, leurs produits d'expression exerceraient au moins quatre typesde fonctions protectrices des structures cellulaires:les unes empêcheraient la cristallisation des ions dansle cytoplasme en les séquestrant, d'autres stabi 1iseraient les membranes, d'autres encore (Em) lieraientl'eau. Ces protéines faciliteraient l'apparition de lastructure de type vitreux caractéristique du cytosoldes embryons de graines sèches. Un autre groupe delea, auquel appartient la déhydrine, préserverait laconformation des protéines au cours de la déshydratation (fonction d'une classe de protéines appeléeschaperons). D'autres gènes sont impliqués dansl'ajustement osmotique des cellules. Ce phénomènenécessite l'accumulation de solutés organiqueshydrophiles, appelés osmolytes. C'est le cas de gènescodant pour des enzymes des étapes de la synthèsed'osmolytes comme la proline, la glycine bétaine, lesaccharose, des sucres-alcools, etc. C'est aussi le casde gènes impliqués dans la compartimentation desolutés et codant des H+-ATPases du plasmalemmeou du tonoplaste, et pour des transporteurs du tonoplaste. D'autres fonctions, comme la protectioncontre les pathogènes (osmotine et autres inhibiteursde protéases, et protéines de transfert de lipides) ou ladégradation de protéines (ubiquitine et protéases),sont attribuées à des gènes induits par le stresshydrique. Enfin, de tels gènes sont aussi impliquésdans des mécanismes de régulation enzymatique etde l'expression d'autres gènes ainsi que dans la transmission de signaux (BRAY, 1993). L'utilisation demutants déficients en ABA (tomate, maïs,Arabidopsis) et l'apport d'ABA exogène ou d'inhibiteurs de la synthèse de cette hormone ont permis demontrer que l'expression de certains des gènes inductibles par le déficit hydrique dépend strictementd'une élévation importante de la teneur en ABA destissus. D'autres gènes ne sont pas directement dépendants d'une telle élévation, bien qu'ils soient induitspar cette hormone. Enfin, certains gènes inductiblespar le stress hydrique ne répondent pas à une élévation artificielle de la concentration en ABA des tissus.L'expression de nombreux gènes est vraisemblablement diminuée sous une contrainte hydrique, maisseulement quelques-uns d'entre eux ont été identifiés.C'est le cas de ceux codant la petite sous-unité de laRuBisCo (gènes rbc5) et les protéines qui s'associentaux chlorophylles a et b (gènes cab).

L'élongation cellulaire

La croissance des tissus foliaires est l'un des processus physiologiques les plus sensibles au stresshydrique. La croissance est due à l'absorption d'eaupar les cellules. Cette absorption est liée à la différence de potentiel hydrique, 'JIw' entre le xylème etles tissus en élongation et à la conductance des tissuspour l'eau (lp) selon G = - Lp x 'JIw' Elle se produitlorsque l'entrée d'eau dans la cellule élève la pression de turgescence des cellules (P) au-dessus d'unseuil critique (y) dit seuil de déformation des parois.Dans cette condition, la vitesse d'augmentation duvolume cellulaire est décrite par G = m x (P - y), oùm est un coefficient traduisant la plasticité des parois.Ce type de modélisation montre que la baisse decroissance en condition de stress hydrique peutrésulter d'une baisse de la turgescence (P), d'unediminution de l'extensibilité des parois (m), d'uneréduction de la conductibilité hydraulique (Lp), oud'une augmentation de leur seuil de déformation (Y).

En fait, les données expérimentales sont très variablesselon les méthodes de mesure utilisées pour estimerles différents paramètres. Ainsi, P et Y ont été décritscomme pouvant augmenter, rester inchangés oudiminuer (PASSIOU RA et FRY, 1992) pendant le stresshydrique. Cependant, la baisse de croissance est rarement imputable à ces paramètres, c'est-à-dire à laforce mécanique qui s'exerce sur les parois. Concernant Lp, l'idée qui prévaut (à quelques exceptionsprès) est que la conductivité hydraulique des tissusest diminuée en condition de sécheresse. L'impact decette diminution est néanmoins discutable, puisquece paramètre n'est pas ou est peu limitant pour lacroissance. Depuis quelques années, une hypothèseémerge selon laquelle l'extensibilité des parois estdéterminante pour la croissance dans un grandnombre de situations. Elle serait déterminée par desprotéines pariétales endogènes. Certaines de ces protéines ont été isolées (expansines) ; elles ont la capacité d'induire l'extension de parois isolées (COSGROVE,1993). D'une façon générale, l'ABA et d'autres hormones sont impliqués dans les processus aboutissantà ('inhibition de la croissance des feuilles par lestress, mais les mécanismes en jeu ne sont pas clairement identifiés. Le développement des racines estbeaucoup moins sensible à l'ABA que celui desfeuilles. Dans certaines situations, il est même stimulépar cette hormone.

La conductance stomatique

La conductance stomatique des feuilles est rapidement affectée par le stress hydrique. La fermeture desstomates peut résulter en partie d'un mécanismeintrinsèque de l'épiderme, répondant au déficit devapeur d'eau de l'air ou au flux élevé de transpirationen atmosphère très sèche et agitée. Néanmoins, lorsde l'établissement d'un déficit hydrique progressif

Actes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes, 1995 11

dans le sol, la fermeture des stomates s'observe souvent avant que les paramètres hydriques foliaires nesoient affectés par le stress. La fermeture des stomatessemble induite principalement par une augmentationde la teneur en ABA au voisinage des cellules degarde. L'hormone est libérée par les racines subissantle déficit hydrique et transportée par le flux de sèveascendant. Elle constitue un « signal racinaire d'alerte »,

qui limite la transpiration lorsque la disponibilité del'eau dans le sol diminue (DAVIES et ZHANG, 1991).

La sécheresse du sol et celle de l'atmosphère peuventconduire à une déshydratation de la feuille si lademande de transpiration excède la capacité desvaisseaux conducteurs à alimenter la feuille en eau.Dans ce cas, la fermeture des stomates résulte de processus foliaires comme la redistribution de l'ABAendogène entre les différents compartiments cellulaires, ou la synthèse nette de ce composé dans lafeuille, et l'élévation de la sensibilité des récepteurs àl'ABA.

A cause de la résistance à la diffusion des gaz et enraison des pressions partielles de vapeur d'eau et deCO2 dans l'atmosphère et dans les chambres sousstomatiques, le flux de molécules d'eau quittant lafeuille est plusieurs centaines de fois supérieur à celuides molécules de CO2 prélevées. Les conséquencesd'une diminution de la conductance stomatique surla transpiration sont beaucoup plus prononcées quesur la photosynthèse. Cela est dû à la résistance à ladiffusion du CO2 qui est supérieure à celle de lavapeur d'eau. Dès lors, toute augmentation de larésistance d'une étape commune de la voie de diffusion des deux gaz augmente l'efficacité d'utilisationde l'eau même si la photosynthèse est elle aussi diminuée. La fermeture des stomates est probablement lacause principale de la baisse de la photosynthèsechez les plantes modérément stressées (KAISER, 1987).En effet, la capacité photosynthétique (à saturation deCO2) des feu iIles n'est pas affectée, tant que les tissusne sont pas fortement déshydratés. Plusieurs mécanismes, différents selon les plantes et les conditionsde stress, participent à la diminution de la photosynthèse en cas de sécheresse accentuée et prolongée.Ce sont par exemple la baisse d'activité des enzymesphotosynthétiques, et, pour les stress les plus sévères,l'inhibition des photosystèmes. Dans d'autres cas, ladiminution de la demande des organes puits aboutit àune rétro-inhibition de l'assimilation du CO2 parl'accumulation des produits terminaux de la photosynthèse.

Il semble que le métabolisme photosynthétique soitpeu sensible aux variations de potentiel hydrique cellulaire mais qu'il soit rapidement inhibé par la diminution du volume des cellules et des chloroplastes.Dans le cas d'un déficit hydrique modéré, la réduction de la photosynthèse globale du végétal résulteprincipalement d'une réduction de la surface totale

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des feuilles. La teneur en glucides des plantes subissant un déficit hydrique est souvent supérieure à cellede plantes bénéficiant d'une alimentation hydriqueoptimale. Cela suggère que la photosynthèse n'estpas limitante pour la croissance. Néanmoins, une élévation de la pression partielle de CO2 induit un gainde croissance et peut permettre la survie de plantesdans des conditions de stress normalement létales.Cette observation est à rapprocher du fait qu'une élévation de CO2 entraîne une diminution de la densitédes stomates et de la conductance stomatique ainsiqu'une augmentation du rapport racines/feuilles.

les effets à moyen terme :l'ajustement osmotique

L'ajustement osmotique a été défini comme un abaissement du potentiel osmotique par l'accumulation desolutés dans les cellules en réponse à un stress salinou hydrique. Néanmoins, un abaissement passif dupotentiel osmotique résultant d'une diminution duvolume cellulaire correspond aussi à une formed'ajustement osmotique. Les solutés accumulés sonttrès variés et appartiennent à diverses familles biochimiques comme les acides aminés (proline, arginine,citrulline, ornithine, etc.), les amides (glutamine etasparagine), les polyamines, les acides organiques(citrate, malate, lactate, etc.), les sucres (saccharose,pinitol, sorbitol, mannitol, glycerol, etc), les aminesquaternaires (glycine-bétaine) et les sels minéraux(K+, Na+, C1-).

Le coût énergétique en équivalent-photons del'accumulation d'une mole d'ions (K+, Na+, C1-) estde 2 à 4 photons. Il est de 70 à 100 photons pour unemole de sorbitol ou de mannitol, de proline, ou deglycine-bétaine. Pour mémoire, il faut une dizaine dephotons pour réduire une mole de CO2 .

les effets à plus long terme

Beaucoup d'études sur le stress hydrique portent surdes temps relativement courts. Elles concernent alorsles processus cellulaires, le fonctionnement d'organesexcisés et le comportement de jeunes plantes. Enrevanche, les études portant sur des stress de longuedurée ont souvent trait aux rendements et à l'utilisation de l'eau par les cultures. Il existe peu d'étudescorrespondant à une approche intégrée à l'échelle del'individu sur des pas de temps longs (SCHULZE, 1986).Des changements physiologiques et anatomiquesclassiques ont tout de même été rapportés pour detelles conditions. Ils comprennent principalement unebaisse du volume des nouvelles cellules, une réduction de la surface des feuilles et une augmentationde leur épaisseur, un vieillissement prématuré


des feuilles matures, une élévation du rapportracine/feuille en terme de biomasse et, dans le casd'un stress dépassant la capacité de résistance de laplante, la dessiccation et la mort de celle-ci.

La sécheresse affecte aussi la nutrition minérale viadivers facteurs. Elle entraîne des modifications de laconcentration des éléments dans la solution du sol,l'installation de manchons gazeux autour des racinesqui perdent ainsi la capacité à prélever les ions et deseffets souvent dépressifs sur les vitesses d'absorptionet de transfert vers les parties aériennes. Les résultatsrelatifs à la teneur des tissus en potassium sontcontradictoires. On note souvent une accumulationde composés azotés (proline, etc.) et une diminutiondes teneurs en phosphore.

Finalement, l'exploration de la diversité des adaptations au stress hydrique, résultant de la sélectionnaturelle dans les écosystèmes arides, est une autrestratégie pour identifier des réponses à la sécheressefondées sur des modifications du développementtelles que le raccourcissement du cycle reproductif,ou la flexibilité du développement végétatif.

Le syndrome de stressLes symptômes développés par les plantes soumises àun stress hydrique se retrouvent pour d'autres formesde stress (nutritionnel, thermique) et ont été regroupéssous le terme de syndrome de stress environnementaux ou abiotiques (CHAPIN, 1991). Ce syndromecomprend essentiellement une baisse de la croissance et une réduction de l'acquisition de toutes lesautres ressources qui ne sont pas limitantes (parexemple CO2, éléments minéraux, lumière). Celtecaractéristique participe vraisemblablement au maintien d'un équilibre entre l'élément limitant et lesautres. Les relations source-puits jouent un rôle dansce comportement, notamment par un mécanismefondé sur les équilibres hormonaux (ABA, cytokinines), qui intègre les réponses des différents organes.Il existerait une réponse générale des plantes auxstress, car sous l'effet d'une contrainte environnementale, les divers signaux emprunteraient la même voiepour déclencher la réponse physiologique. A cetensemble de réponse générale, s'ajoutent lesréponses spécifiques de chaque stress et éventuellement de chaque tissu.

11,& Mécanismes de résistanceJ à la sécheresse~ .

;::( La résistance à la sécheresse est un terme générique qui comprend plusieurs processus. On en

distingue classiquement quatre : l'échappement,la restauration, la tolérance à la déshydratation, etl'évitement.

L'échappement correspond à la capacité de la planteà achever son cycle pendant la période où l'eau estdisponible, ainsi la plante n'est pas véritablementconfrontée au déficit hydrique. C'est une stratégielargement développée par les plantes des milieuxdésertiques.

La restauration est la capacité de la plante à rétablirun métabolisme normal après une période de déficithydrique. Elle concerne principalement les mousses,les lichens, les bryophytes et les algues (végétaux poïkilohydriques). Ce mécanisme de résistance lié à larestauration des structures et des fonctions cellulairesn'est pas utilisé par les angiospermes tolérantes, quimettent en jeu plutôt des processus de protection.

La tolérance à la déshydratation correspond à lacapacité des tissus végétatifs à supporter des potentiels hydriques très négatifs. C'est un caractère cellulaire qui nécessite une certaine acclimatation. Latolérance à la déshydratation des tissus végétatifs vade -1,2 MPa, pour les plantes aquatiques, à -10 MPa,pour les plantes xérophytiques. A l'extrême, onconnaît plusieurs dizaines d'espèces de plantes supérieures capables de survivre après avoir été desséchées. Les mécanismes de celte tolérance sont malconnus. La déshydratation des cellules engendre destroubles nombreux comme la désorganisation desmembranes, des organites et du cytosol, la dénaturation des protéines et l'inhibition des activités enzymatiques, l'apparition d'espèces actives d'oxygène(peroxyde, superoxyde, radical hydroxyde), et desdommages du matériel génétique. Les mécanismes derésistance correspondent aux processus capables deprotéger et de réparer les fonctions et les structurescellulaires. Il s'agit par exemple de l'élévation de laviscosité du cytoplasme, de la protection desenzymes et des membranes par certains « osmoprotectants » et antioxydants, de la modification de lacomposition phospholipidique de ces membranes(PUGNAIRE et al., 1993).

L'évitement correspond à la capacité de la plante àéviter la déshydratation des tissus, d'une part, encontinuant de prélever l'eau du milieu, et d'autrepart, en conservant l'eau présente dans les cellules.L'ajustement osmotique, comme il est dit précédemment, est l'un des mécanismes fondamentaux participant à l'évitement. En effet, la conservation de l'eaudans les cellules et l'expansion cellulaire nécessitentune accumulation de solutés pour abaisser le potentiel hydrique des cellules en dessous de celui dumilieu. Certains des solutés accumulés (proline,glycine-bétaine, sucres-alcools) sont qualifiésd'osmolytes compatibles et d' « osmoprotectants »

car, d'une part, ils peuvent être présents à desniveaux très élevés dans les cellules sans en perturber


le métabolisme et, d'autre part, ils semblent protégerles structures cellulaires et les enzymes des effets dela déshydratation et de la présence d'espèces chimiques toxiques. Les mécanismes moléculaires decette osmoprotection ne sont pas vraiment identifiés.De nombreux arguments suggèrent que les osmolytescompatibles sont accumulés préférentiellement dansle cytoplasme des cellules alors que les solutés toxiques aux concentrations élevées (sels minéraux,certains sucres) - assureraient de manière privilégiéel'osmorégulation de la vacuole.

Chez des plantes subissant un déficit hydrique, uneaccumulation de proline de 100 fois supérieure àcelle de plantes non stressées peut être fréquemmentobservée. Cette accumulation résulte à la fois d'uneaugmentation de synthèse liée à un contrôle de latranscription des deux étapes catalysées entre leglutamate et la proline, et de la levée de la rétroinhibition que la proline exerce sur sa propre voie desynthèse. La diminution de la dégradation de laproline, et de son incorporation dans les protéinesfavorise aussi l'augmentation de son niveau d'accumulation. L'accumulation de proline dans les tissuspeut être positivement corrélée à l'intensité du déficithydrique subi par le végétal. La proline est donc souvent considérée comme un marqueur de stress(DELAUNAY et VERMA, 1993). Certains auteurs la considèrent comme une conséquence pathologique. Bienqu'il n'y ait pas toujours de corrélation entre laquantité de proline accumulée dans la plante et latolérance de celle dernière à la sécheresse, l'accumulation de proline pourrait avoir de nombreux avantages. Certains auteurs considèrent que cettemolécule représente une forme de stockage decarbone et d'azote. Elle aurait un rôle de protectiondes protéines et des membranes cellulaires. La synthèse de la proline interviendrait dans la stabilisationdu pH du cytosol et permettrait de régénérer leNAD(P)+ nécessaire au maintien de la respiration cellulaire et de la photosynthèse, en condition d'excèsde pouvoir réducteur lié au stress. L'effet bénéfiqued'une accumulation de proline dans les cellules n'estpas admis par tous les auteurs - chez certaines halophytes, la proline ne s'accumule que lorsque lateneur en sel du milieu atteint des valeurs élevées quideviennent toxiques. Mais d'autres molécules organiques, telles que les polyols ou les bétaines semblentjouer des rôles analogues à ceux de la proline.Chaque espèce végétale capable d'ajustement osmotique utilise préférentiellement (mais rarement exclusivement) un osmoticum particulier.

L'ajustement osmotique joue un rôle important dansla protection des apex et des feuilles en croissance.En effet, il maintient la turgescence et entretient doncl'ensemble des processus dépendant de cette dernièrecomme la conservation du volume du protoplasme etdes organites (chloroplastes notamment) et l'ouver-

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ture des stomates permettant la photosynthèse(PREMACHANDRA et al., 1992). En outre, associé à desmodifications de l'extensibilité des parois, l'ajustement osmotique permet la croissance cellulaire.

Les végétaux sont plus tolérants au déficit hydrique sicelui-ci s'est installé lors d'un stress progressif ou enconditions de teneur élevée de CO2 dans l'air(CONROY et al., 1988). Ces conditions permettent l'acclimatation de la plante, et favorisent l'ajustementosmotique. Néanmoins, le rôle central tenu parl'ajustement osmotique dans l'adaptation à la sécheresse a été mis en doute par certains auteurs qui ontpu montrer qu'il n'y a pas toujours de relation directeentre le potentiel de turgescence, la croissance cellulaire, la conductance stomatique et la photosynthèse.Il est effectivement surprenant de trouver - dans lalittérature et parfois dans un même article - l'idéeque l'ajustement osmotique qui permet l'ouverturedes stomates est un mécanisme majeur de résistance,alors que la sensibilité des stomates aux processusentraînant leur fermeture est aussi présentée commeparticipant d'un tel mécanisme. L'explication de cettecontradiction est vraisemblablement liée aux typesmultiples de stress hydrique et donc de résistance. Unmécanisme comme l'ajustement osmotique, quipermet au végétal de maintenir sa photosynthèse etsa transpiration à un niveau élevé pour une largegamme de potentiel hydrique du sol, est probablement un avantage dans les régions et durant lesépoques où la disponibilité de l'eau est très variablemais jamais nulle. Au contraire, une plus grande sensibilité des stomates peut être un atout déterminantdans des régions où les plantes ne disposentque d'une quantité donnée et limitante d'eau(PREMACHANDRA et al., 1992).

Parallèlement à l'ajustement osmotique, le prélèvement d'eau en situation de stress hydrique est favorisépar diverses adaptations structurales de l'appareilracinaire. Les racines constituent vraisemblablementla barrière de résistance principale aux mouvementsd'eau dans la plante. Au sein de la racine elle-même,c'est la conduction radiale - de la solution du sol àla lumière des vaisseaux - qui présente la résistancela plus élevée (PETERSON et al., 1993). Le système racinaire de plantes adaptées à la sécheresse a une biomasse accrue (soit en valeur absolue, soit en valeurrelative par rapport à celle des parties aériennes). Ilpeut représenter 60 à 90 % de la biomasse du végétalchez les plantes tolérantes soumises à un déficithydrique. Il descend profondément dans le sol et présente des racines épaisses. Il peut ainsi explorer unplus grand volume de sol et s'installer dans des horizons où la disponibilité de l'eau est plus grande. Lesystème racinaire semble jouer un rôle considérabledans la résistance des végétaux à la sécheresse. En cequi concerne le pois, des expériences de greffageentre génotypes résistants ou sensibles à la sécheresse


ont montré que les racines, et non les partiesaériennes, déterminent certains paramètres hydriquesdes feuilles et le rendement en grain (SANDERS etMARKHART, 1992). Enfin, le rôle de la symbiose mycorhizienne pour faciliter la nutrition minérale et lacollecte de l'eau ne doit pas être sous-estimé.

Les végétaux ont développé plusieurs stratégies pourretenir l'eau dans leurs tissus. Les pertes peuvent êtreminimisées pour les racines par un mécanisme de« rectification des mouvements d'eau ", définicomme la capacité de prélever rapidement l'eau d'unsol humide, alors que les fuites d'eau vers le milieuseront limitées dans un sol sec grâce à des changements touchant l'hypoderme. Néanmoins, la plupartdes adaptations visent à réduire les pertes d'eau parla transpiration. Les unes restreignent la surface évaporante (chute des vieilles feuilles, diminution de lavitesse d'émergence des feuilles, réduction de la surface et épaississement des nouvelles feuilles). Lesautres augmentent la résistance des stomates et de lacuticule à la diffusion des gaz (fermeture stomatique,stomates regroupés dans des dépressions de l'épiderme, dépôt de cire et épaississement des parois quis'imprègnent de substances diverses). D'autres enfinaugmentent la réflectance, diminuent la températurefoliaire et maintiennent une couche d'air humide à lasurface des feuilles par le développement d'une pilosité caractéristique des plantes de milieux arides.Dans le cas particulier des plantes grasses, unchangement fondamental du métabolisme photosynthétique - décrit précédemment - permetd'économiser l'eau.

Amélioration de la résistance

des plantes à la sécheresse: lesoutils apportés par la physiologie

L'amélioration de la résistance à la sécheressepeut relever de deux types de démarche. La premièreest une démarche classique de sélection avec desessais effectués dans différentes conditions environnementales pouvant utiliser des indicateurs physiologiques et des marqueurs moléculaires de résistance.La seconde démarche est une approche ciblée sur unou plusieurs gènes impliqués dans la résistance, quisont introduits (gènes étrangers) ou surexprimés(endogènes) dans des plantes.

les indicateurs physiologiqueset les marqueurs moléculaires

Des indicateurs physiologiques et des marqueursmoléculaires utilisables pour la démarche classiquede sélection existent déjà (potentiel osmotique,composition bioch im ique, fi uorescence, d iscri m ination isotopique du carbone, etc.). Néanmoins,

l'obtention d'indicateurs et de marqueurs plus nombreux et plus efficaces nécessite une meilleureconnaissance de la réponse adaptative des plantesaux stress. Dans leur ensemble, les caractères morphophysiologiques participant à la résistance sontassez bien identifiés. Cependant, ils sont le résultat del'intégration complexe de nombreux processus qui nesont pas bien caractérisés en termes mécanistiques etmoléculaires. Ainsi, à l'échelle de la cellule, denombreuses interrogations subsistent concernantles mécanismes intimes de l'osmoprotection, dumétabolisme des osmolytes organiques, des systèmesde transport responsables de la compartimentationdes solutés, et de la croissance cellulaire. En outre, denombreuses questions se posent sur la façon dont lestissus ressentent le déficit hydrique. Les variablespertinentes à prendre en compte sont-elles les potentiels hydrique, osmotique ou la pression de turgescence, ou bien les contenus en eau, ou en volumecellulaire? Depuis la transformation d'une causephysique (baisse du potentiel hydrique ou perted'eau) en un premier effet biochimique, puis en unesuccession de réponses intégrées, une longue chaîned'événements encore mal caractérisés est pressentie.Mais nos connaissances sur la génération et la transmission à l'échelle cellulaire ou tissulaire des signauxde stress restent fragmentaires. Enfin, les valeursadaptatives des divers processus induits par le stressrestent souvent hypothétiques, ce qui limite notreaptitude à déterminer la pertinence des critères pourl'analyse de la tolérance au stress.

Les interrogations listées ci-dessus portent sur desprocessus qui peuvent être abordés à une échellerelativement simple puisqu'ils dépendent de caractéristiques essentiellement cellulaires. Les processus quiparticipent à la réponse intégrée de la plante(contrôle de la conductance stomatique, adaptationsanatomiques et morphologiques, relations sourcepuits) sont encore plus complexes et leur déterminisme est souvent très mal connu. A l'évidence, denombreuses recherches sont encore nécessaires pourcomprendre, et parfois même simplement identifier,les processus qui permettent la résistance à la sécheresse et leur coordination au sein de l'organisme.

Les approches de la physiologie classique ont permisd'identifier de nombreux caractères associés à larésistance à la sécheresse. La physiologie moléculairepermettra une meilleure compréhension des mécanismes en jeu et de leur déterminisme génétique.L'approche moléculaire facilitera aussi la détermination de l'implication exacte de ces caractères dansla résistance à la sécheresse. Il est probable que dansun futur proche, les physiologistes pourront fournirdes indicateurs physiologiques et des marqueursmoléculaires plus puissants pour la recherche descaractères morphophysiologiques d'adaptation etpour la sélection.

Actes des 5e journées du groupe de travail relations insectes-plantes, 1995 15

la création de plantes transgéniques

La possibilité de créer des plantes transgéniquessuscite de grands espoirs pour guider l'améliorationde la résistance à la sécheresse des plantes cultivées.Afin d'identifier des gènes ayant un rôle effectif dansla résistance, de nombreux chercheurs étudient lesmodifications de l'expression du génome induites parle stress. L'amplification de l'expression d'un gènelors d'un stress n'est pas un fait suffisant pourconclure que la protéine correspondante est spécifiquement impliquée dans la résistance de la plante àce stress. Mais, si des études complémentaires permettent de montrer une forte corrélation, à la foistemporelle et spatiale, entre l'apparition de laprotéine et le caractère de résistance, une telle hypothèse peut alors être soutenue. L'obtention de mutantssous-exprimant ou surexprimant un gène spécifiqueest un atout puissant pour déterminer si le produitd'expression d'un gène est impliqué dans la tolérance. Les stress appliqués dans les laboratoires sontsouvent très sévères, allant jusqu'à une déshydratation marquée des tissus. De nombreux gènes dontl'expression est augmentée sous l'effet de tellescontraintes sont aussi induits au cours de la maturation de la graine (gènes lea). Ces gènes participentvraisemblablement à la protection des structurescellulaires lors de la déshydratation. Or, la toléranceà la déshydratation n'est probablement pas un despremiers critères à prendre en compte pour l'amélioration des espèces cultivées dans les pays développés, puisque ce caractère intervient quand lestress devient très sévère, bien après que la croissance de la plante n'ait été affectée et le rendementfortement diminué. Ceci pose l'importante questiondu type de résistance que l'on souhaite accroître,autrement dit de la fonction physiologique que l'onveut amplifier via la transgenèse.

Les végétaux naturellement adaptés aux milieux difficiles (pauvres en azote ou en phosphore ou en autreséléments minéraux, froids, arides, salins, etc.), placésdans des conditions optimales où aucun facteur n'estlimitant, présentent néanmoins une croissance faible.Il semble donc que le caractère de résistance auxcontraintes abiotiques soit lié à une capacité limitée àproduire de la biomasse et à utiliser les ressources dumilieu. Ainsi, les plantes résistantes à la sécheresseprésentent une faible productivité en l'absence decontrainte hydrique et, par exemple, les plantes àmétabolisme de type CAM, qui sont probablement lesplus résistantes sont aussi celles présentant le taux leplus bas de production de biomasse. Ce syndrome(résistance associée à une capacité limitée de croissance) est une caractéristique écologique permettantla conservation de l'espèce en assurant la descendance dans des écosystèmes marqués par la sévérité

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et la fréquence des stress. Elle n'intéresse probablement pas les agronomes des pays développés. Le raccourcissement du cycle de la plante peut permettred'échapper au stress, mais c'est plutôt le développement d'une stratégie d'évitement qui constitue la voieprincipale d'amélioration de la tolérance des espècescultivées aux stress modérés.

L'évitement est essentiellement fondé sur l'aJustementosmotique, le contrôle de la conductance stomatique,l'augmentation du rapport racine/feuille et les adaptations des appareils racinaire et aérien limitant lespertes d'eau. Le premier de ces caractères et, dansune moindre mesure, le second concernent desmécanismes plutôt cellulaires. Les autres caractèresimpliquent des mécanismes multiples et intégrés, et àdéterminisme génétique complexe. Dans un futurproche, on peut penser que les premières tentativesd'amélioration de la tolérance des plantes à la sécheresse par le biais de la transgenèse porteront surl'ajustement osmotique, car c'est une fonction théoriquement modifiable par l'introduction d'un ou dequelques gènes. Il a été montré récemment que latransformation d'un tabac avec un gène dT colicodant une mannitol-1-phosphate déshydrogénase setraduit par l'accumulation de mannitol dans les tissuset une croissance accrue de la plante en condition destress salin (TARCZYNSKI et al., 1993). Mais la plantetransgénique stressée présente un développementconsidérablement réduit par rapport à celui desplantes témoins non stressées. Cela illustre bien ceque soupçonnent physiologistes et généticiens: uneamélioration de la tolérance significative sur un planagronomique ne peut guère être espérée en changeant l'activité d'un seul gène. Elle nécessitera l'ajustement simultané de plusieurs traits de la physiologiede la plante. Le déterminisme vraisemblablementpolygénique de la tolérance au stress hydrique,comme aux autres stress abiotiques, fait que la production par voie transgénique de génotypes d'intérêtagronomique reste au-delà de notre horizon. Dansl'immédiat, les perspectives les plus attrayantes desapproches transgéniques sont de permettre d'identifier les gènes qui participent à la tolérance, et éventuellement de peser leur contribution à la réponseglobale de la plante au stress. Cette analyse soulignel'intérêt d'inscrire les études physiologiques des phénomènes, que nous avons évoqués, dans unedémarche globale, intégrant les approches physiologiques et génétiques, et introduisant dans chacuned'elles les approches moléculaires (MONNEVEUX,1991 ; MONNEVEUX et DEPIGNY-THls, sous presse). Ladiversité disponible dans les ressources génétiquessera plus facilement utilisable que dans le passé, dèslors que l'association des approches permettra deconnaître le rôle du gène introgressé et son effet surla productivité.

1nteractions insectes-plantes

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Contribution de la cytologie à l'étudedes mécanismes de défense des plantesaux attaques parasitaires

M. NICOLE(1), B. BOHER(1), C. VALETIE(2), C. MARTINEZ(1), P.-A. CALATAYUD(3), K. KPEMOUA(1),C. DAAYF(4), J.-F. DANIEL(1), E. BRESSON(1), J.-L. SARAH(2), C. ANDARY(S), J.-P. GEIGER(1)

(1) ORSTOM, laboratoire de phytopathologie, BP 5045, 34032 Montpellier, France.(2) ClRAD, laboratoire de nématologie, BP 5035, 34032 Montpellier, France.

(3) ORSTOM, laboratoire des insectes nuisibles (LIN), BP 5045, 34032 Montpellier, France.(4) Centre de recherche en horticulture, université de Laval, GIK7P4, Québec, Canada.

(5) Faculté de pharmacie, université de Montpellier 1, laboratoire de botanique et phytochimie,

34060 Montpellier, France.

L'un des défis actuels de la pathologie végétale résidedans la maîtrise des techniques de transfert de gènesde résistance aux maladies dans la perspective de disposer de variétés de plantes susceptibles de mieuxrésister à la pression parasitaire ambiante. Si leconcept de transgénose chez les plantes est largement développé au plan expérimental (BROGLIE et al.,1991 ; SAuViaN et al., 1995), son application à grandeéchelle demeure, pour le moment, problématique parrapport aux perspectives envisagées (MICHELMORE,1995). Dans ce contexte, il paraît nécessaire deconforter les recherches sur le fonctionnement de cesgènes de résistance et des gènes de défense desplantes, incluant l'étude des mécanismes de leurrégulation et du rôle des protéines pour lesquelles ilscodent (LINDSAY et al., 1993). Les techniques de biologie moléculaire associées à celle de la biochimieont largement favorisé la compréhension de certainsmécanismes de défense des végétaux aux agressionsbiotiques. Mais les progrès récents de la microscopiepermettent aux disciplines telles que l'histologie et lacytologie de contribuer efficacement à la connaissance des réponses des plantes aux maladies parasitaires (BENHAMOU, 1993 ; NICOLE et GIANINAZZIPEARSON, 1996). C'est ainsi que la cytologiemoléculaire facilite la localisation spatio-temporellede molécules synthétisées par les plantes et impliquées dans leur stratégie de défense face aux attaquesmicrobiennes.

Dans la présente synthèse, on se propose de montrerl'apport de l'histopathologie à la compréhension deces mécanismes à la fois à l'échelle tissulaire, cellulaire et moléculaire. Les photographies rapportéesdans ce chapitre ont été acquises sur la base derecherches réalisées sur les modèles suivants: Hévéachampignon (Rigidoporus lignosus), manioc-bactérie(Xanthomonas campes tris pv. manihotis), manioccochenille, cotonnier-champignon (Verticilliumdalhiae et Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum),coton nier-bactérie (Xanthomonas campes tris pv.malvacearum) et bananier-nématode (Radopholussimilis).

• L'examen microscopique1 à l'échelle tissulairem@

I~ L'observation au microscope photonique d'unmatériel végétal infecté permet une analyse àl'échelle histologique d'une situation parasitairedonnée. Associé aux techniques conventionnelles decoloration des constituants cellulaires (JENSEN, 1962),un tel examen rend compte d'événements intéressantplusieurs compartiments tissulaires. Dans le cas desmaladies racinaires d'essences ligneuses causées par


des champignons agents de pourridiés, il n'est pasrare de constater la mise en place de tissus lignifiés,néodifférenciés résultant de la stimulation d'activitéscambiales (NICOLE et al., 1991 et 1992). Le cambiumlibéro-ligneux, de même que l'assise génératricesubéro-phellodermique, peut ainsi être sollicité aucours de ces mécanismes de différenciation cellulaire (RIoux et BIGGS , 1992). Les phénomènes denéogenèse tissulaire impliquent une activation de labiosynthèse des composés pariétaux dont des polysaccharides, des protéines, la lignine et la subérineimpliqués dans le renforcement des barrières préformées (PETRINI et OUELLETTE, 1994). Ce mécanismecontribue à la tolérance des arbres aux agressions parles champignons en compartimentant les zones tissulaires infectées, phénomène qui se traduit dans le casdes maladies racinaires par la mise en place d'unnouveau système racinaire (SHIGO, 1984).Une analyse similaire a été réalisée chez le maniocinfecté par Xanthomonas campestris pv. manihotis,chez lequel la mise en place d'assises cicatriciellesn'a été observée que dans les variétés tolérantes auparasite (KPEMOUA et al., 1996).

En cas d'infection, la stimulation de la production decomposés phénoliques représente une réponse aspécifique mais générale des plantes. L'accumulation dephénols peut néanmoins caractériser une interactiondifférentielle comme dans l'exemple de la bactériosedu cotonnier causée par X. campestris pv. malvacearum. Pour ce modèle, au cours d'une interactionincompatible, les plantes résistantes produisent descomposés de type f1avonoïde détectés histochimiquement dans les portions de mésophylle contaminépar la bactérie (DAI et al., 1996). En revanche, dansles plants sensibles, l'infection généralisée àl'ensemble de la feuille ne déclenche pas une telleaccumulation. La recherche d'activités enzymatiquesassociées à la production de flavonoïdes a révélé uneintense activité peroxydase dans les plants résistants,apparaissant plusieurs heures avant l'accumulationde composés phénoliques. La résistance du cotonnierest fortement reliée à la synthèse de plusieurs typesde molécules incluant les phénols, les peroxydases etles terpénoïdes (ESSEN BERG et PIERCE, 1994), toutesdétectables par des techniques simples d'histochimie.Après extraction de certains de ces composés, destests de toxicité ont permis de leur attribuer in vitroune activité antimicrobienne, autorisant leur classement dans le groupe des phytoalexines.

L'examen microscopique

à l'échelle cellulaire

Les réactions de défense des plantes se traduisentpar des perturbations cellulaires importantes obser-

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vables à l'échelle ultrastructurale. L'application desdifférentes techniques de microscopie électroniquedans le domaine de la pathologie végétale permetainsi d'affiner l'examen histologique en élargissantl'observation aux compartiments de la cellule (HALLet HAWES, 1991). Ainsi, la paroi constitue le siège privilégié de nombreuses réponses de la plante infectée,en ayant pour effet de renforcer cette barrière préexistante. Un enrichissement en protéines, en polysaccharides ou en polyphénols a ainsi été caractérisédans les parois cellulaires de plantes contaminées.L'augmentation de la densité en électrons des paroisdes cellu les de racines de bananier attaquées par lenématode migrateur Radopholus similis a pu êtreassociée à l'imprégnation de ces parois par des f1avonOldes préalablement détectés par voie histochimique (VALETIE et al., 1996) (figure 1). Dans lesfeuilles de cotonnier infectées par X. campestris pv.malvacearum, l'accumulation de flavonoïdes dans lescellules du mésophylle se caractérise sur le plan cytologique par la présence de globules denses aux électrons qui sont produits dans le cytoplasme (figure 2)avant de se concentrer dans les parois et dans lalamelle moyenne des cellules nécrotiques (figure 3)(DAI et al., 1996). En raison des capacités des Xanthomonas à hydrolyser les pectines des lamellesmoyennes (BOHER et al., 1995), il est logique desuggérer que X. campestris pv. malvacearum setrouve confronté à des produits de dégradation de lapectine renfermant des molécules potentiellementbactéricides.

Dans le cas des maladies vasculaires, il est généralement admis que la colonisation de la plante reposesur le succès ou l'échec de l'expression de gènes dedéfense, d'une part, durant la colonisation des tissuscorticaux et, d'autre part, durant l'installation et ledéveloppement du parasite dans le système vasculaire de la plante (BECKMAN, 1987). Au cours de laphase corticale, peu de parasites vasculairesfongiques ou bactériens sont freinés par les réactionsdifférenciées par la plante pour les contrer, malgrél'efficacité potentielle de barrières structurales ouchimiques constitutives. C'est dans l'environnementdes tissus vasculaires que le système défensif de laplante parvient à ralentir, voire à bloquer, la progression du parasite. Le transport des micro-organismespar les flux hydriques des vaisseaux accentued'autant le risque de contamination systémique,imposant à la plante de réagir rapidement à la présence du parasite. C'est l'ensemble des parenchymes,paravasculaire et phloémique, qui est impliqué danscette course contre la montre, qui va ainsi déterminerle niveau de résistance de l'hôte à la maladie.

Un groupe de molécules a été particulièrementétudié dans le cadre des mécanismes de résistance ducotonnier aux maladies vasculaires d'originefongique. En effet, une étude histochimique et


l

3

Figure 1. 0/de racines de bananier infectées par le nématodeRadopholus similis. Le nématode (n) est localisé dans unespace intercellulalfe du parenchyme cortical d'une racined'une variété tolérante. La lamelle moyenne autour duparasite présente une densité importante aux électrons(flèches), révélant l'accumulation de composésosmiophiles et identifiés comme des flavonOides par lestests histochimiques, (p : paroi cellulaire de l'endoderme)(x 8 000).

Figure 2. Observation en microscopie électronique decotylédons de cotonnier résistant infectés par Xanthomonascampestris pv. malvacearum. Les cellules voisines de lanécrose typique de la réaction hypersensible conllennent

eps'

osésosmiophiles (flèches) identifiés par les techniqueshistochimiques comme des flavonoides, (p : paroicellulaire), (x 28 000).

Figure 3. Observation en microscopie électronique decotylédons de cotonnier résistant infectés par Xanthomonascampestris pv. malvacearum. La bactérie (b) localisée dansles espaces intercellulaires du mésophylle cotylédonnaireproduit des exopolysaccharides en grande quantité (eps).Oes composés de types flavonoides denses aux électronssont localisés dans le cytoplasme coagulé des cellulesparenchymateuses et dans la lamelle moyenne,dont des fragments se détachent et s'accumulentdans les eps bactériens (têtes de flèches), (x 43 500).


biochimique a démontré que certains métabolitessecondaires appartenant aux terpénoïdes possédaientune activité antifongique à l'égard de Verticilliumdahliae, agent de la verticilliose (BELL, 1992 ; MACEet al., 1989). Une analyse similaire réalisée conjointement à l'observation ultrastructurale a montré queces terpénoïdes sont produits dans les cellules parenchymateuses du phloème et du xylème puis excrétésdans l'espace paramural d'abord et les vaisseauxdu xylème, ensuite (figure 4). Or, c'est dans cesvaisseaux que le champignon se développe pourcoloniser la plante entière. Ainsi, dans les plantestolérantes ou résistantes à la verticilliose, il a étéobservé que ces composés tapissaient la paroi duchampignon dès les premiers jours de l'infection(figure 5). Un examen attentif révèle une désorganisation des systèmes endomembranaires des hyphesmycéliennes, traduisant un effet cytotoxique de cesmolécules (DAAYF et al., 1996) (figure 6).

Dans le modèle manioc-X. campestris pv. manihotis,des réactions identiques ont été observées, aussi biendans les plantes de la variété sensible que dans cellesde la variété résistante. Sur cette dernière cependant,elles apparaissent plus précocement que sur la plantesensible et avec une intensité supérieure. A cet égard,des comptages comparatifs de vaisseaux contaminés,de cordons bactériens intercellulaires, de cellulesproduisant des composés phénoliques et de thyllesdans les vaisseaux ont permis de mieux apprécierl'impact de ces réponses sur le développement bactérien. Durant la phase vasculaire, la description desréponses de la plante révèle l'existence de différencessignificatives pouvant expliquer certains aspects de larésistance du manioc à la bactériose (KPEMOUA et al.,1996). Ces réactions intéressent entre autres les modifications cellulaires de certains thylles. Le thylle estun moyen de défense qui permet, dans certains cas,de contenir localement les micro-organismes dans lesvaisseaux contaminés, même s'il contribue égalementà ralentir le transfert de l'eau dans la plante. Leurproduction a largement été démontrée dans le cas detrachéomycoses (OUELLETIE et RIOUX, 1992 ; RIouxet al., 1995) et leur participation à la résistance à cesmaladies a été clairement établie sur le cotonnierinfecté par Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum(BEcKMAN, 1987) et sur le bananier infecté parFusarium oxysporum f. sp. cubense (VANDERMOLENet al., 1987). Dans le manioc infecté par X. campestris pv. manihotis, les observations ultrastructuralesont montré que certains des thylles différenciés par lavariété résistante subissaient une évolution morphologique non observée dans les plants infectés desvariétés sensibles. En effet, ces thylles prennent unaspect digité par comparaison à la forme globuleusedes thylles produits dans les variétés sensibles contaminées (figure 7). Cette dédifférenciation est associéeà une désorganisation de leur contenu cellulaire.Avant le stade ultime du collapsus, le cytoplasme de

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ces thylles subit une modification profonde caractérisée par l'augmentation du nombre des organites,une augmentation de sa densité électronique et parl'apparition de vésicules dont le contenu, très osmiophi le, se déverse d'abord dans l'espace périplasmique, imprègne ensuite la paroi cellulosique et lalamelle moyenne et s'exclue enfin dans la lumièredes vaisseaux (figure 8). Certaines des bactéries localisées au voisinage des zones de sécrétion de cesthylles en phase de déstabi 1isation montrent dessignes de dégradation (figure 7). Ce mécanisme s'apparente à celui d'une sécrétion de composés, denature probablement phénolique, qui pourraientavoir un effet bactéricide. L'abondance d'organitesdans les cellules compagnes et les thylles tels quemitochondries, réticulum endoplasmique et appareilde Golgi conforte j'existence d'un processusde sécrétion très actif. En outre, la présence decomposés phénoliques dans les thylles est à relier àla densité particulière du cytoplasme des cellulesparenchymateuses compagnes dont ils sont issus.L'organisation de ces cellules de la variété résistanteest en effet très différente de celle des cellulescompagnes des plantes sensibles, suggérant que lesthylles différenciés par les cellules parenchymateusescompagnes du xylème de la variété de manioc résistante à la bactériose possèdent les capacités métaboliques pour accumuler et sécréter des composéspossédant des propriétés bactériostatiques (KPEMOUAet al., 1996).

L'observation en microscopie électronique permetdonc de caractériser un certain nombre de réponsesde la plante soumise à un traumatisme parasitaire.Cette approche complète parfaitement l'analysehistochimique en précisant l'aspect ultrastructural etla cytolocalisation des composés identifiés par lestechniques de coloration. En revanche, l'examencytologique conventionnel reste souvent insuffisantpour la caractérisation chimique de structures néodifférenciées à l'échelle ultracellulaire. Le développement récent de la cytologie moléculaire a ouvert denouvelles voies de recherche, qui approfondissentd'autant notre connaissance du rôle des produits desgènes de défense dans les stratégies élaborées par lesplantes pour se protéger des infections.

1 l'examen microscopique1à l'échelle moléculaire~i(;N, La cytologie moléculaire fait appel aux tech-niques de marquage des molécules à l'aide de sondesspécifiques. En raison de leur haute spécificité, ellessont considérées comme des outils particulièrementpuissants, pour l'étude spatio-temporelle des produitsdes gènes. Ces sondes, couplées à des marqueurs


Figure 4. Observation en microscopie électronique deracines de cotonnier tolérant à la verticilliose.Oans le système vasculaire, des cellules parenchymateusesdu phloème et du xylème produisent des substancesdenses aux électrons identifiées en histochimie comme descomposés terpénoidiques. Ces molécules sont localiséesdans le réticulum endoplasmique (têtes de flèches),les vacuoles (v) et au voisinage des mitochondries (mi),(p : paroi cellulaire, tc : tube criblé du phloème),(x Il 000).

Figure 5. Observation en microscopie électronique deracines de cotonnier tolérant à la verticilliose. Lescomposés terpéniques denses aux électrons s'accumulentdans les vaisseaux (v), tapissant la paroi des hyphesfongiques (h) et la paroi secondaire des cellules(ps, flèches), (x 26 000).

Figure 6. Observation en microscopie électronique deracines de cotonnier tolérant à la verticilliose. L'impact descomposés toxiques produits par les racines en réponse à

l'infection par Verticillium consiste en une désorganisationdu cytoplasme des hyphes (c) qui se traduit par unedégradation des systèmes membranaires, (ps : paroisecondaire du vaisseau v), (x 21 000).

Figure 7. Observation en microscopie électronique defeuilles de manioc résistant infectées par Xanthomonascampestris pv. manihotis. Les thylles digités au cytoplasme,très dense aux électrons, renferment des vésicules quisécrètent des composés (têtes de flèches) dans la lumièredu vaisseau (v). Oes bactéries vivantes (doubles flèches)et mortes ({lèches) sont visibles près du thylle, (x 5 000).

Figure 8. Observation en microscopie électronique defeuilles de manioc résistant infectées par Xanthomonascampestris pv. manihotis. Agrandissement de la zoneencadrée de la figure 7 montrant les vésicules (v) quirelarguent leur contenu osmiophile ({lèches) dans la paroi(p) et la lumière du vaisseau (v). Remarquez le nombreimportant de mitochondries (m) et le réseau dense duréticulum (re), (x 40 000).


facilement détectables en microscopie tels que l'orcolloïdal ou la fluorescéine, entre autres, permettentla cytolocalisation précise et fiable d'une très grandevariété de molécules incluant des sucres, despolysaccharides, des protéines, des composésphénoliques, des lipides et des acides nucléiques(CHAMBERLAND, 1994).

Les anticorps, monoclonaux ou polyclonaux, représentent certainement le type de sonde le plus largement utilisé dans l'étude des réactions de défense desplantes (BENHAMOU, 1993), à condition d'assurer unepréparation adéquate des tissus végétaux sans tropaltérer les sites antigéniques recherchés. La distribution des HRGP (hydroxyproline-rich glycoprotein) aainsi été suivie au cours de l'infection de racines detomates par Fusarium oxysporum f. sp. radicis-Iycopersici, démontrant une production supérieure et unelocalisation plus large de cette glycoprotéine dans lesplantes résistantes (BENHAMOU et al., 1990). CesHRGP ont été visualisées dans les espaces intercellulaires et les parois primaires. Des protéines enzymatiques produites par la plante en réponse auxinfections fongiques ont de même été immunocytolocalisées; l'exemple le plus connu concerne leschitinases et les glucanases. Leur immunolocalisationin planta a démontré leur implication respective dansla dégradation de la chitine et des ~-1 ,3 glucanes desparois fongiques (BENHAMOU et ASSElIN, 1992).Conjointement à l'immunocytochimie de protéinesenzymatiques, la recherche d'activité enzymatiquepermet d'associer in situ la localisation d'une enzymeà son activité (HALL et HAWES, 1991).

Les propriétés immunogènes des polysaccharides ontégalement été mises à profit pour confirmer le rôle decertains de ces polymères dans la résistance desplantes aux agressions microbiennes. L'activation dela synthèse de callose a ainsi été confirmée sur lesplantes ayant subi une infection parasitaire. Si lesdépôts de callose dans les cellules ne constituent pasen-soi une réaction de défense spécifique, ils interviennent néanmoins de manière systématique lorsd'un traumatisme abiotique ou biotique. Ils ont puêtre détectés dans le cas des maladies d'origine bactérienne (KPEMOUA et al., 1996), fongique (DAAYF etal., 1996), virale (PETERSCHMITI, non publié) ainsi quedans le cas d'attaques de nématodes (VALETIE et al.,1996) et d'insectes (CALATAYUD et al., 1996). Dans lestissus infectés, la callose est déposée dans les espacesintercellulaires, les papilles paramurales ou dans lesparois cellulaires associées à une réorganisation deleur architecture (figure 9).

La production de pectine par les thylles durant leurdifférenciation en réponse aux infections par desmaladies vasculaires a de même été immunocaractérisée dans les vaisseaux de manioc contaminés parX. campes tris pv. manihotis (KPEMOUA et al., 1996).Des fragments de composés pectiques se détachent

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de la lamelle moyenne des thylles et s'accumulentdans la lumière des vaisseaux jusqu'à leur occlusion(figure 10). D'une manière générale, l'immunolocalisation des composés pectiques confirme lesprocessus de dégradation des lamelles moyennes,qui conduit à la libération dans le compartimentapoplastique d'oligomères de pectine dont le rôleéliciteur des mécanismes de défense a déjà été décritpar ailleurs (RYAN et FARMER, 1991).

La cytolocalisation de mono- ou oligosaccharidespeut être conduite en utilisant les lectines, glycoprotéines présentant une très forte affinité pour les sucres(BENHAMOU, 1989). La lectine de germe de blé (WCA,Wheat germ agglutinin) a ainsi été testée avec succèspour la localisation de la N-acétylglucosamine,monomère constitutif de la chitine des parois dechampignons (figure 11) (NICOLE et BENHAMOU, 1991).Dans le cadre de l'étude des réactions de défense desracines de cotonnier infectées par Fusariumoxysporum f. sp. vasinfectum, l'utilisation de cettelectine a montré que la paroi du champignon subissait de graves dommages dans les plantes plus tolérantes à l'infection suggérant l'intervention d'unechitinase dans le système défensif du cotonnier(figure 12). Une telle approche a par ailleurs confirméla production de cette PR-protéine dans des plantestransgéniques pour le gène de la chitinase (BENHAMOUet al., 1993).

L'application de la technique enzyme-or permet delocaliser avec succès des substrats aussi diversifiésque les acides nucléiques, les lipides, les sucres oules composés phénoliques (BENDAYAN, 1984 ; VIANet al., 1991). L'utilisation d'une laccase fongique, uneortho-diphénol oxydase, conjuguée à l'or colloïdalaprès purification de l'enzyme a permis de localiserla présence de composés phénoliques impliqués dansdes réponses de plantes infectées, soit par des champignons (BENHAMOU et al., 1994), soit par des bactéries (BOHER et al., 1996). La stimulation du systèmedéfensif de tomates attaquées par Fusariumoxysporum f. sp. radicis-Iycopersici induit la formation et l'accumulation dans le parenchyme corticalracinaire de structures globulaires, dont certaines renferment des composés phénoliques indétectablespar les techniques histochimiques conventionnelles(BENHAMOU et al., 1994). Dans les parenchymesvasculaires de tiges de manioc résistant, le complexelaccase-or a confirmé l'imprégnation des espacesintercellulaires et des lamelles moyennes par descomposés phénoliques (KPEMOUA et al., 1996)(figure 13). De tels composés ont également étécaractérisés dans des bactéries en dégénérescence auvoisinage des thylles dans les vaisseaux contaminésdu xylème. L'observation de ces tissus sous lumièreultra-violette confirme la présence de ces composésgrâce à leur fluorescence naturelle.


Figure 9. Observation en microscopie électronique deracines de cotonnier tolérant à la verticilliose. Marquagede la callose après utilisation d'anticorps polye/onauxanti-B-7,J-glucanes. Un dépôt de callose (ca) est visibledans l'espace paramural d'une cellule du phloème,(c : cellule phloémique; p : paroi cellulaire), (x 27000).

Figure 10. Observation en microscopie électronique defeuilles de manioc résistant infectées par Xanthomonascampestris pv. manihotis. Immunomarquage de la pectineavec des anticorps monoe/onaux montrant la présencede fragments de lamelle moyenne ({lèches) se détachantdu thylle (t), (x 20 000).

Figure 11. Observation en microscopie électronique deracines d'Hevea brasiliensis infectées par le champignonRigidoporus lignosus, agent de pourriture blanche.Marquage de la chitine fongique par la lectine de germede blé conjuguée à l'or colloidal.

Les particules d'or sont régulièrement distribuées sur laparoi des hyphes mycéliennes (h), (x 9 000).

Figure 12. Observation en microscopie électronique deracines de cotonnier infectées par le champignon Fusariumoxysporum f. sp. vasinfectum. Marquage de la chitine fongique par la lectine de germe de blé conjuguée àl'or colloldal. La présence de particules d'or ({lèches) auvoisinage de la paroi des filaments mycéliens (h) suggèreune dégradation de la chitine pariétale avec libérationd'oligomères de chitine, (x 26 000).

figure 13. Observation en microscopie électronique defeuilles de manioc résistant infectées par Xanthomonascampestris pv. manihotis. Marquage des composésphénoliques par une enzyme (la laccase) conjuguée à l'orcol/oldal. Les particules d'or sont localisées sur la lamellemoyenne (lm) et la paroi primaire (p), (x 24 000).


Si l'approche enzyme-or apparaît comme extrêmement séduisante, elle nécessite cependant untravail préalable et incontournable de purification deprotéine, limitant a priori l'accessibilité à cetteméthodologie.

Enfin, l'exposé de ces approches moléculaires ne saurait être complet si l'on n'évoquait les techniquesd'hybridation in situ. Dans la problématique del'identification des réactions de défense des plantes,elles apportent sans conteste des informations précieuses relatives à la cinétique de l'expression desgènes par la caractérisation des ARN messagers(BRANGEON, 1996), permettant ainsi d'affirmer lesassociations étroites pouvant exister entre les gènesde résistance et la présence plus ou moins précoce decertaines protéines. C'est le cas, notamment, desrecherches portant sur les gènes impliqués dans laréaction hypersensible, manifestation cellulaireextrême de la résistance des plantes aux attaquesmicrobiennes (GOODMAN et NOVACKY, 1994).

1 Conclusionm~m

Il Dans ce chapitre, nous nous sommes attachésà démontrer l'apport de la biologie cellulaire à lacompréhension des mécanismes de résistance desplantes aux parasites. Les techniques modernes de lacytologie moléculaire permettent ainsi les opérationssuivantes:

- suivre in planta le devenir d'une molécule aucours d'une interaction;

- en préciser la distribution à l'échelle des tissus etde la cellule;

- la visualiser par rapport aux sites d'infection et delocalisation du parasite.

Aussi efficace que paraît cette approche, elle présentenéanmoins un facteur limitant important qui résidedans la préservation du matériel végétal durant lapréparation des échantillons pour l'observationmicroscopique. C'est particulièrement évident pourles étapes de fixation, pour lesquelles les techniques,fondées sur l'utilisation du froid (cryo-fixation) soushaute pression, évitent les artefacts possibles pouvantse produire lors de la fixation chimique.

Il faut, en outre, conserver à l'esprit que la microscopie génère l'information sous forme d'images qui,en elles-mêmes, ne constituent qu'un instantanéd'une situation particulière. Dans une stratégied'étude des interactions plante-parasite, elle occupeune place essentielle, à condition qu'elle s'insèredans un dispositif plus large comprenant desapproches biochimiques, moléculaires, voire immunologiques. C'est vrai au plan fondamental pour unemeilleure compréhension des mécanismes étudiés,c'est vrai aussi au plan technologique pour l'obten-

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tion de ces outi Is performants que sont les sondesmoléculaires.


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Discussion

Les flavonoïdesLes f1avonoïdes appartiennent au groupe descomposés phénoliques. Certains sont constitutifs alorsque d'autres sont induits après un traumatisme biotique ou abiotique. Parmi les fonctions multiplesqu'elles occupent (reconnaissance, attractivité, stimulateurs de croissance), ces molécules peuvent égaIement être impliquées dans le système défensif desvégétaux comme signaux activateurs de gènes ou entant que phytoalexines. Dans ce dernier cas, on a pudémontrer in vitro l'action antimicrobienne decertaines d'entre elles sur un grand nombre de microorganismes (champignons, bactéries, nématodes .. .).

Les sites de production des phytoalexinesIls sont bien entendu synthétisés dans le cytoplasmedes cellules de tissus infectés. Dans le cas du cotonnier infecté par les champignons vasculaires Verticillium ou Fusarium, ou par une bactérie foliaire,Xanthomonas campestris pv. malvacearum, deux sitesde production des terpénoides dérivés du gossypolont été mis en évidence sur le plan cellulaire: lescellules parenchymateuses du phloème et cellesassociées aux vaisseaux du xylème.

Mise en évidence d'anthocyanes

Dans les modèles décrits, aucune productiond'anthocyanes n'a été caractérisée, même si cesmolécules sont connues pour intervenir dans d'autresmodèles plantes-parasites.

Tolérance et résistance des végétauxCes deux notions diffèrent dans leur définition. Latolérance est une notion essentiellement agronomique reposant sur des variations dans le rendementen fonction du degré de maladie, mais les anglophones utilisent également le terme de tolérance dansle cadre des interactions plantes-micro-organismes.

La résistance a un fondement génétique qui reposesur le concept gène pour gène, pour lequel le(s)gène(s) de résistance de la plante s'oppose(nt) à ungène d'avirulence du parasite.

Dans le cas d'une interaction incompatible, la résistance résulte de l'expression d'un ou de quelques

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gènes; elle se traduit par une réaction de type hypersensible (exemple: la bactériose du cotonnier). Cesgènes gouvernent l'activation de signaux impliquésdans la mise en place de la réaction hypersensible oule déclenchement des réactions de défense. Dans lecas d'une interaction compatible, l'absence de cesgènes de résistance de la plante conduit à des degrésd'infection variables résultant de la manifestationessentielle de gènes de défense. Parmi ces derniers,citons ceux qui codent pour la synthèse de moléculesimpliquées dans le renforcement des parois cellulaires : lignine, subérine, callose, HRGP. Alors qued'autres codent pour la synthèse de protéines reliéesà la pathogenèse (PR-protéines), telles les chitinasesou les glucanases, ou pour la production decomposés phénoliques comme les f1avonoïdes ou lesdérivés cathéchiques. L'efficacité des réactionsde défense varie en fonction de l'environnement, ducultivar et, surtout, des micro-organismes pathogènes,dont certains ont la capacité de contourner cesréponses.

Une bonne connaissance des mécanismes de résistance des plantes associée à la maîtrise des techniques de transgénose permet de disposer de plantestransgéniques dans lesquelles ont été introduits desgènes de résistance à certains microbes (bactérie etchampignon).

Quel est le coût énergétique des mécanismesde défense pour la plante?

La différenciation de réactions de défense solliciteplusieurs métabolismes, souvent au détriment desfonctions physiologiques essentielles de la plante(croissance, photosynthèse, respiration, reproduction,stockage de substances de réserve). La synthèse denova de molécules antimicrobiennes ou la mise enplace de mécanismes de cicatrisation exige uneconsommation d'énergie plus ou moins importante.Bien que le métabolisme primaire ne puisse êtrefondamentalement altéré dans une situation d'incompatibilité entre la plante et son micro-organismepathogène, il a été démontré des détournements detransfert de flux intéressant des éléments comme lecarbone et l'azote. Cependant, la production demétabolites secondaires (composés phénoliques etterpéniques, hormones de croissance ... ), impliquésdans la réponse de la plante à l'agression parasitaire,peut se traduire par une diminution de la biomassevégétale, une réduction des substances de réserveou une diminution de l'efficacité des processusphysiologiques.

D'une manière générale, il est difficile de quantifierde telles perturbations physiologiques en termes deconsommation d'énergie car la plante cherche, dansla mesure du possible, à établir la situationd'équilibre énergétique la plus favorable à sondéveloppement.


CAlATAYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édit.), 1996.Interactions insectes-plantes.Acles des se journées du groupe·de travail relations insectes-plantes,26-27 octobre 1995. Montpellier, Fr~~'ce:Colloques. ClRAD-CA, Montpellier, France. 96 p.

.li~!l'!Jence des conditions de milieu

sur la prédisposition des plantes aux nlaladies :

synthèse sur le cas des bactérioses des arbres fruitiers"a noyau

A. VIGOUROUX

INRA, EN5A, UFR de biologie et pathologie végétales, 9 place Viala, 34060 Montpellier Cedex 1, France.

Les phytopathologistes se sont toujours intéressés àl'influence des conditions de milieu sur les maladiesmais il s'agissait essentiellement de l'influence sur ledéveloppement du parasite: germination de spores,transport (se référer aux études sur les mildious, lestavelures, etc.). L'action du milieu sur l'hôte, pouvantmodifier les réactions de la plante au parasite, a éténettement moins étudiée (5CHŒNWEISS, 1981), sinon,par exemple, pour souligner certains effets évidentscomme les gerçures constituant des portes d'entrée,l'asphyxie ou certaines carences affaiblissant l'hôte etses réactions de défense. Le cas des pourridiés àdéveloppement aggravé dans les zones de vergers àtendances asphyxiantes est typique de ce que l'onpeut appeler des maladies de faiblesse.

Il est pourtant des situations assez fréquentes où ne serencontrent ni lésions, ni modifications physiologiques de dépérissement, mais des changementsd'étaUout à fait normaux, souvent temporaires et peumarqués, permettant cependant l'installation de parasites que l'on peut alors qualifier d'opportunistes.

Même si des parasites divers peuvent prétendreprofiter de ces opportunités, a priori ce sont lesorganismes à développement très rapide qui serontles mieux placés pour valoriser une situation favorable éphémère et peu marquée. En peu de temps,ils peuvent s'accroître considérablement, ou bienune faible variation de leur substrat ou de leurmilieu nutritif peut leur permettre de passer unseuil au-dessus duquel cette croissance peut êtrerapidement considérable.

Les bactéries répondent à ces caractéristiques et cetype de comportement est apparu clairement durant

notre étude des bactérioses à Pseudomonas desarbres fruitiers à noyau. Ces maladies sont très difficiles à contrôler à moins de pulvériser généreusementles vergers d'antibiotiques, ce qui n'est évidemmentpas envisageable. En revanche, en précisant ce quiconcourt à créer les conditions particulières d'installation des germes, c'est-à-dire à prédisposer les arbresaux bactérioses, on peut espérer élaborer unedémarche préventive de protection, pour l'inclureensuite dans une stratégie globale de lutte intégrée.C'est l'objectif que nous avons poursuivi en étudiantles conditions de développement des Pseudomonasaffectant les arbres fruitiers à noyau. Ces diversPseudomonas relèvent tous de l'espèce syringae (despathovars étant inféodés plus ou moins spécifiquement à chacune des espèces fruitières) et ont descomportement très voisins. Pour des raisons historiques et de commodité d'étude (nombreux rameauxidentiques disponibles sur un même arbre),_ nousavons approfondi l'étude de la bactériose sur pêchermais nous vérifions les possibilités de généralisationaux germes voisins.

Etude des conditionsde développementde la bactériose du pêcher

Maladie nouvelle apparue à la fin des années 60dans les conditions écologiques très typées duplateau granitique du Moyen-Vivarais, cette affection


s'est rapidement montrée très influencée par plusieursfacteurs 'diJ milieu.Elle consiste pour l'essentiel en des lésions nécro~'

tiques d'étendue très variable provoquées par ledéveloppement du germe responsable, Pseudomonassyringae pv. persicae dans les tissus corticaux desrameaux et branches (LUISETTI et al., 1985). Ceslésions commencent et s'étendent pendant l'hiver, etpeuvent provoquer, au printemps, le dessèchementdes parties situées au-dessus, lorsque l'arbre retrouveun développement végétatif actif.

L'importance des dégâts est en grande partie fonctiondu nombre et de l'étendue de ces lésions, élémentseux-mêmes directement liés à la facilité d'installationet de progression de la bactérie responsable dans lestissus. Or, à l'occasion de l'extension géographiquede la maladie dans les zones de culture du pêcher,sont vite apparues des conditions de développementpréférentielles de ces lésions, impliquant très clairement le climat et le sol des parcelles affectées.

L'intensité du phénomène incitait à confirmer expérimentalement ces interventions, à estimer leurimportance et à préciser leurs modalités.

Cependant, un préalable a été de reproduire lamaladie à volonté. Or, l'inoculation artificielle dugerme, qui aurait pu se limiter à une simple piqûredes rameaux avec une aiguille lancéolée trempéedans une suspension bactérienne, donnait des résultats aléatoires, jusqu'au moment où nous avons pumettre en évidence une forte corrélation entrela réceptivité des arbres et leur phénologie. Enparticulier, des inoculations échelonnées durant

Importance5 des nécroses

4

3

2

Datesd'inoculation

2911 25 8 22 7 21 5Sept. Oct. Oct. Nov. Nov, Dec., Dec. Jan.

, Figure 1. Importance (notée sur 5) atteinte au printempspar lesinfectioflS sur rameau en fonction de la dated'inoculation. . .

30

l'automne et le début de l'hiver ont montrél'existence d'un accroissel11ent et d'un maximum deréceptivité des tissus des rameaux pendant la chuteautomnale des feuilles (figure 1). La coïncidence decette grande réceptivité avec la réalisation des plaiespétiolaires, que nous avions auparavant caractériséescomme des voies de contamination naturelle efficaces, soulignait une bonne adaptation du germepour parasiter le pêcher et toutes les expérimentations réalisées par la suitè ont pris en compte cephénomène pour réaliser les inoculations.

Compte tenu du type d'investigation (temps mortsimportants liés au caractère pérenne du modèle detravail), les études concernant ces influencesédaphiques ou climatiques ont été menées parallèlement, d'autant que des interactions importantesentre les deux aspects pouvaient être attendues. Pour"exposé, nous aborderons en premier lieu les aspectsédaphiques.

~\, Etude des influencesfTh11;1 d'ordreédaphiquer,It La zone d'extension géographique de la maladie,en fort accroissement les premières années, comprenait des terrains très variés sur le plan géologique.Nous avons ainsi pu constater que les vergers culÜvéssur deux types distincts de sols acides (formés surarène granitique ou bien sur diluvium de terrassesfluvio-glaciaires) étaient très affectés alors que ceux,tout proches, sur alluvions récentes limono-calcaires,ne montraient aucun dégât.

L'inoculation de jeunes pêchers cultivés, dans desconteneurs de 100 1itres, rempl is de terre de cesdiverses catégories de vergers, confirma la prédisposition des arbres développés dans les terres à caractèreacide. Cependant, la correction de ce caractère parchaulage ne fournit qu'une amélioration très limitée,ou même pratiquement nulle pour des expérimentations réalisées en pleine terre. Les agronomes nedécelaient, par ailleurs, aucune care'nce notable ousystématique dans la composition des terres et c'estplutôt dans le fonctionnement du système plante-solen place que nous avons recherché l'origine de laprédisposition observée.

La comparaison de profils culturaux des vergers,affectés ou non, permit d'opposer deux types desituations: les sols limono-calcaires généralementprofonds, permettant un enracinement homogènebien réparti avec une proportion de terre fine argilolimoneuse élevée; et les sols formés sur arène oudiluvium, peu profonds, à profil hétérogène générant


Tableau II. Caractéristiques des terres de diluvium(alluvions anciennes) et de limon.

Une autre expérimentation en grands conteneurs futdonc entreprise dans des conditions d'alimentationcalcique plus contrôlées. Par le biais de deux niveauxd'irrigation, l'incidence de la consommation en eausur le degré de sensibilité des arbres et sur leur alimentation minérale fut comparée à celle de deuxformes d'apport de calcium: utilisation, pour l'irrigation, d'eau calcaire contenant 120 mgll de calcium(par opposition à une eau déminéralisée) et amendement calcique de la terre de culture par mélangeavec 1 g de CaO/kg de terre. Les caractéristiques dela terre de diluvium employée pour l'ensemble decette étude figurent au tableau Il, comparées à cellesd'une terre limono-calcaire type. Comme dans l'essaiprécédent, les arbres (un par conteneur et analysésindividuellement) n'ont été cultivés qu'un an à raisonde 12 par traitement. Leur sensibilité a été estimée

Granulométriesans décalcification,5 fractions en %0

Argile 247 100

limon fin 299 154

Limon grossier 200 151

Sable fin 198 266

Sable grossier 56 329

Fraction supérieureà 2 mm en % 9 45

pH 8,2 5,7

C : carbone organique(méthode Anne 1945) 0/00 14,8 7,2

C : matières organiquesCxl,72%0 25,2 12,3

Azote Kjeldahl %0 1,8 0,74

Rapport carbone organique(Anne)/ Azote Kjeldahl 8,22 9,72

Calcaire total %0 364 aAcide phosphoriqueOoret-Hebertl 0/00 0,07 0,05

Capacité d'échange(méthode de Metson)meq/l 00 g 10,5 4,2

Calcium échangeablemeq/l00 g 35,4 3,1

Magnésium échangeablemeq/l00 g 0,86 0,17

Potassium échangeablemeq/l00 g 0,185 0,276

des systèmes racinaires irrégulièrement distribués, lafraction terre fine à dominante sableuse se révélanten outre fortement réduite par une importanteproportion de cailloux.

Ces caractéristiques, recoupées avec celles desparties de verger les plus atteintes (hauts de pente,zones spécialement caillouteuses), suggéraient l'existence, dans les vergers malades, de conditions d'alimentation hydrique estivales défectueuses et l'onpouvait penser que, par un arrière-effet se manifestanten hiver, cette anomalie soit impliquée dans laprédisposition des arbres.

Une expérimentation réalisée en grands conteneurs(250 litres), pour que les arbres connaissent desconditions de développement proches de celles duplein champ, permit de confirmer que l'augmentationde la proportion de cailloux et surtout la réduction duvolume de terre disponible étaient des facteurs d'augmentation de la sensibilité des arbres. En parallèle,l'incidence très nette de la seule variation de la quantité d'eau consommée (obtenue en jouant sur leniveau d'irrigation) confirmait que l'alimentationhydrique était bien l'élément déterminant du comportement des pêchers face aux infections bactériennesprovoquées (VIGOUROUX et al., 1987).

En outre, les résultats des analyses individuelles desteneurs en cations des soixante pêchers de l'essai,rapprochés des notations de bactérioses effectuéessur ces mêmes arbres, ont permis de dresser lamatrice de corrélation présentée au tableau 1.

Tableau 1. Corrélations entre les lésions observées et lesteneurs en potassium (K), calcium (Ca) et magnésium (Mg)(au seuil de 1 %).

lésions K Ca Mg

lésions 1 000 + 0,717 - 0,591 - 0,409

K 1 000 - 0,614 - 0,380

Ca 1 000 + 0,240

Mg 1 000

Ainsi, des teneurs superieures en potassium semblaient associées à la sensibilité des arbres tandis quedes teneurs plus élevées en calcium semblaient associées à un état plus résistant. L'examen des résultatsd'analyses minérales indiquait par ailleurs que lateneur en calcium des pêchers semblait nettementliée aux quantités d'eau consommées par les arbres,ce qui suggérait que les modalités d'action d'undéficit hydrique estival pour prédisposer les arbrespouvait consister en la réduction de leur teneur encalcium. Cependant, l'eau utilisée pour l'essai s'étantrévélée nettement calcaire, toute élaboration deconclusion sur l'origine du calcium consommé étaitimpossible.

Eléments analysés Limon calcaire Terres d'alluvionsanciennes


durant l'hiver qui a suivi l'année de culture etd'application des traitements, par inoculation artificielle sur des rameaux d'un an à raison de 6 rameauxpar arbre. A la même époque, en mars, on a prélevé14 rameaux par arbre, identiques à ceux inoculés,pour analyse minérale de leur écorce afin de déterminer l'incidence des traitements sur la compositiondes plants.

L'importance comparée des lésions obtenues dansces conditions est présentée dans le tableau III. Aniveau d'irrigation identique et pour chacun des deuxniveaux pratiqués, le calcium apporté par l'eaucalcaire d'irrigation ou contenu dans l'amendementdu sol n'a pas eu d'effet appréciable. En revanche, ladiminution du niveau d'irrigation s'est traduite parune augmentation des infections, dans tous les cas oùelle a été appliquée. C'est donc uniquement lavariation de consommation d'eau qui est associéeaux variations de sensibilité des pêchers. Un déficithydrique estival constitue ainsi un élément majeur deprédisposition.

Les résultats des analyses minérales, au moins en cequi concerne le calcium - le seul vraiment marquant -, sont aussi indiqués dans le tableau III. Làaussi, on note une variation des teneurs seulement encas de modification du niveau d'irrigation. La teneursignificativement inférieure, constatée dans le cas duplus faible niveau d'irrigation avec l'eau calcaire, quiaurait pu entraîner, logiquement, un taux en calciumsupérieur par rapport à celui obtenu avec l'eau pure,est en fait due à une réduction temporaire accidentelle de la quantité d'eau délivrée pour ce traitement.Cette défaillance confirme le résultat général.

La quantité d'eau consommée par les arbres est doncle facteur majeur - au moins dans ces types de sol- des variations des teneurs en calcium des arbres(VIGOUROUX et BUSSI, 1989). Ce type de résultatrecoupe parfaitement les connaissances des physio-

logistes sur diverses plantes herbacées et semisd'espèces ligneuses (EpSTEIN, 1972 ; STEBBINS et DEWEY,1972 ; BANGERTH, 1979). De plus, on retrouve encoreici un coefficient de corrélation de r = -0,690 entrel'importance des infections et les taux de calcium desrameaux des 72 arbres étudiés.

La relation entre déficit hydrique estival, faible teneuren calcium et prédisposition hivernale des arbres,semble donc se confirmer. Le rôle du potassium n'estpas apparu dans cet essai où le niveau de déficithydrique était bien moindre. Selon les physiologistes(HUDSON, 1958 ; SALSAC, 1977), son intervention dansle métabolisme de l'eau entraîne son absorptionintense en cas de déficit important. Ses propriétésantagonistes de celles du calcium doivent doncintervenir dans des conditions plus sévères mais assezfréquentes et il semble nécessaire de conduire parallèlement les études des rôles de ces deux cations.Pour établir ces rôles avec certitude, et les analyserde façon plus détaillée, un travail s'appuyant sur laculture de semis de pêcher sur sable siliceux avecsolutions nutritives à différentes concentrations estentrepris actuellement. De toute façon, une meilleureconnaissance des mécanismes de l'infection est indispensable pour localiser l'intervention de ces cationset l'étude de l'action climatique nous a permisd'avancer dans ce domaine.

1~::=t~e;einfluences d'ordre

@m A travers l'influence de la topographie ou del'exposition, nous avons rapidement perçu une incidence très marquée des températures négatives,retrouvée dans l'étendue des dégâts qui suivaient, à

Tableau III. Comparaison de l'influence de la consommation en eau et de deux formes d'apports de calcium surl'importance d'infections bactériennes induites sur des rameaux de pêchers et sur la teneur en calcium des rameaux.

Eau employée Type de terre Importance des infections(3) Teneurs en ca!cium(4)

Irrigation léger déficit Irrigation léger déficitforte HP hydrique forte HP hydrique

HP x 0,7 HP x 0,7

Eau calcairell ) Terre acide témoin 2,91 a 3,87 b 3,55 c 2,26 a

Eau désionisée Terre acide témoin 3,26 a 3,80 b 3,33 c 2,57 b

Eau désionisée Terre amendée(2) 3,16 a 3,69 b 3,50 c 2,65 b

(1) eau du réseau contenant 120 mgll de Ca.(2) amendement par addition de 1 g de CaO par kg de terre.(3) moyenne de 6 inoculations sur rameau par arbre et 12 arbres par traitement (échelle à progression logarithmiquede 1 à 9)

(4) en % de matière sèche, moyenne de 14 rameaux par arbre et de 12 arbres par traitement.les valeurs suivies par la même lettre ne sont pas distinguées par le test de classement des moyennes de Newman et Keulsau seuil de 5 %.

32 Interactions insectes-plantes

l'échelle régionale, les hivers spécialement froids.L'installation d'une petite station météorologique prèsd'un verger contaminé permit alors de suivre plusprécisément les relations entre arrivée des températures négatives et évolution de la symptomatologie auchamp. Nous avons ainsi constaté l'étroite liaisonentre l'apparition des premières nécroses de bourgeons et l'occurrence des premiers minima négatifs(figure 2). Les contaminations des bourgeons étantobtenues chaque année lors de la réalisation desplaies pétiolaires durant la chute des feuilles(mi-novembre), l'incidence des premiers froids apparaissait déterminante pour la durée de l'incubation etl'extériorisation de l'infection.

Pour confirmer ce résultat dans des conditions expérimentales contrôlées, nous avons élaboré un modèled'inoculation artificielle sur rameau dormant d'un an,excisé et conservé plusieurs mois en tube de verre entrès bon état de fraîcheur. Parmi des lots de rameauxayant séjourné, après inoculation, à diverses températures, seuls ceux ayant subi des températuresnégatives ont fourni des lésions bactériennes(figure 3). La durée du froid semblait aussi un élémentimportant, comme le montrent les traitements IIIet IV de la figure 3 (VIGOUROUX, 1979).

Observée aussi dans le cas de bactériose sur d'autresarbres, cette action du froid, qui apparaît si décisive,semble constituer un phénomène clef dans le déroulement de l'infection bactérienne sur pêcher et nécessiter une analyse spécifique.

~

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15

10

5

o -+----.------T-,.--;~------"'---~----I

Janvier

·5

Â : apparition des premiers symptômes hivernaux

Figure 2. Relation entre l'évolution des températures etl'apparition des premiers symptômes hivernaux (5).

oc Températures subies par les rameaux Longueur moyenne deslésions obtenues (en mm)

V 1~kt................~~~~~~~=-·.10

Inoculation

Figure 3. Influence des basses températures sur ledéveloppement de lésions bactériennes provoquéessur rameaux de pêcher excisés.

Pour des cas voisins, certains auteurs expliquent l'action des températures négatives par l'effet glaçogènedes bactéries en cause (WEAVER et al., 1981 ; LUISEnlet GAIGNARD, 1985). D'autres (KLËMENT et al., 1984)invoquent une consommation de sucres solubles parles bactéries, ce qui favoriserait le gel des tissus àpotentiel osmotique diminué (SAKAI et YOSHIDA, 1968 ;LEVITI, 1980). La réussite d'inoculations réalisées justeavant l'action du froid nous permet de penser que cetype d'action des bactéries (consommation des sucreset diminution de la résistance au froid), s'il existe,doit être de portée très limitée.

Compte tenu de la gamme des températures efficaces, pour lesquelles le métabolisme des bactériesest pratiquement bloqué, on doit envisager uneaction s'exerçant plutôt sur l'hôte. Par exemple, latransformation d'amidon en glucose, qu'entraînentcertainement les températures concernées, doitfavoriser la multiplication des bactéries fortesconsommatrices de ce sucre (DEAR, 1973).


Tableau IV. Effets de l'imbibition d'eau due au gel sur la diffusion d'encre noire et de bactéries dans l'écorce de troncsde pêchers et d'abricotiers.

Matériel végétal Indicateur de Troncs non gelés Troncs imbibés d'eau après le geldiffusion

longueur Ecart des Nombre longueur Ecart des Nombremoyenne de valeurs de mesures moyenne de valeurs de mesures

diffusion (mm) (mm) diffusion (mm) (mm)

Pêcher âgé de 6 mois Encre noire 1.2 1-2 15 21.3 7-25 19

Tiges de jeune pousse Suspension 1.5 1-5 8 24.4 15-35 11

de pêcher bactérienne

Abricotier âgé de 6 mois Encre noire 20 17.6 8-22 20

Tiges de jeune pousse Suspension 9 22.5 15-30 10d'abricotier badérienne

Pêcher dormant Encre noire 3 2-4 38 11.5 4-22 36âgé de 1 an

Une observation au champ nous a cependantorientés vers une autre voie. L'aspect gelé, vitreux,que prennent les rameaux lors des périodes froidesfavorables à l'évolution des lésions bactériennes, etune étude bibliographique (SIMINOVITCH et SCARTH,1938 ; GENEVÈS , 1955 ; LEVITT, 1980 ; ASHWORTHet al.) 1985) sur les phénomènes accompagnant le gelet le dégel de nombreux végétaux ligneux nous ontsuggéré que pouvait se réaliser, au moment du dégel,un état d'infiltration hydrique des tissus, connu, dansd'autres circonstances (JOHNSON, 1945), pour assurerla pénétration et la diffusion de bactéries dans lestissus concernés.

Dans un premier temps, nous avons pu vérifier quel'écorce de semis d'un an de pêcher et d'abricotier,en cours de dégel, absorbait en quelques secondesune goutte de suspension de bactéries (ou de colorant) déposée à ce moment-là sur une piqûre ou touteautre blessure. Pratiquement en même temps, la suspension absorbée se diffusait largement (quelquesmillimètres à quelques centimètres) dans les tissuscorticaux (tableau IV) (VIGOUROUX, 1989) ; ce quiconstitue un mode de contamination a priori adaptépuisque c'est à ce niveau que la bactérie en causeexerce sa pathogenèse.

En utilisant, dans un deuxième temps, des rameauxdétachés acclimatés au froid et capables de supporter, sans être lésés, des températures de -10°C,nous avons pu montrer que la seule diffusion duPseudomonas dans l'écorce suffit, si l'on ajoute uneincubation à +10°C, pour provoquer une lésionidentique à celles observées au verger en hiver. Enoutre, si le froid est appliqué alors qu'un inoculumest déjà introduit dans ces tissus, il y a diffusion decet inoculum au moment du dégel qui suit les températures négatives. Ensuite, comme dans la situation

34

précédente, une incubation à température positivepermet l'obtention d'une lésion. Rapporté à l'évolution de la maladie au verger, cela montre que despériodes de froid successives peuvent entraîner laprogression d'infections en cours en assurant la diffusion des bactéries accumulées dans les tissus déjàinfectés vers les tissus sains; ce qui recoupe tout àfait les observations faites au champ, par exemplelors de périodes anticycloniques Où alternent gelnocturne et net réchauffement diurne faisant suite àun bon ensoleillement.

Interaction des facteurs

climatiques et édaphiques

En cherchant à préciser les conditions et lesmécanismes de diffusion des germes dans les tissusinfiltrés d'eau (actuellement aucune explicationconnue). nous avons relevé divers facteurs susceptibles d'influencer fortement le phénomène. Parexemple, la durée d'action du gel, précédant le dégelet l'infiltration, intervient de façon proportionnelle.L'accumulation de glace dans les méats intercellulaires aux dépens des cellules étant très progressive,cette influence de la durée du gel apparaît assezlogique.

Ce résultat suggère l'importance de la quantité deglace accumulée, mais d'autres observations vontdans le même sens en impliquant l'importance de lateneur en eau des végétaux au moment du gel. Auverger, on note une sensibilité des plants ou desorganes vigoureux peu lignifiés, plus aqueux ou deplants installés dans des zones humides en hiver. Aulaboratoire, on remarque une plus grande diffusion


des colorants obtenue avec des rameaux récoltésaprès une pluie. Or, on peut penser que des tissusplus aqueux susceptibles de libérer plus d'eaupermettront une plus grande accumulation de glacedans leurs méats intercellulaires.

Toute une série d'expérimentations, menées aussibien sur des rameaux excisés (plus ou moinshydratés) que sur des plants entiers cultivés en conteneur (pour modifier aisément leur teneur en eau enhiver), a permis de confirmer qu'une teneur en eausupérieure assurait une diffusion plus large decolorants et des infections plus étendues pour lesessais ayant mis en jeu une suspension de germes(tableaux V et VI) (VIGOUROUX, 1991, 1993).

Ce résultat a des conséquences importantes car ilimplique que tout ce qui peut augmenter la teneur eneau des arbres pourra indirectement augmenter lespossibilités de développement des infections et doncprédisposer les arbres. Ainsi, outre le fait qu'ellespeuvent hydrater directement les parties aériennes,les pluies vont augmenter la disponibilité de l'eaudans le sol (diminuer la tension mesurable par un tensiomètre) et permettre une alimentation en eau desarbres plus facile; ce qui est d'autant plus efficaceque les racines sont, en hiver, peu actives à cause dela basse température du sol.

En outre, nous avons constaté qu'en hiver, la teneuren eau des pêchers cultivés sur terrains à texture grossière (type diluvium) est nettement supérieure à celle

de pêchers cultivés sur sols à texture plus fine, typelimon ou limon sableux. les écarts observés (1 à 2 %)

sont de l'ordre de ceux provoquant des accroissements nets des infections dans le cadre des expérimentations antérieures sur des matériels plus oumoins hydratés. Ainsi, outre l'induction d'un stresshydrique d'été et d'une déficience de la nutrition calcique, la texture grossière des sols semble aussi intervenir sur la prédisposition des arbres en entraînant unaccroissement notable de leur teneur en eau en hiver(VIGOUROUX et BUSSI, 1994).

l''J;: Perspectives et conclusion

I~ Ces divers résultats ouvrent plusieurs voies dansla recherche de la connaissance de cette maladie etdes moyens de lutte, ainsi que pour des maladiessimilaires. Expliquer les causes des différences deteneur en eau des arbres selon les sols doit permettrede mettre en évidence des informations peut-êtreinsoupçonnées sur le fonctionnement hydrique desarbres en hiver. Le potentiel de l'eau et l'oxygénationde la solution du sol nous paraissent des pistes intéressantes à explorer. En même temps, on peut espérery trouver des moyens d'intervention, de prévention,ou au moins de prévision des risques.

Les mécanismes de la diffusion des germes durantl'infiltration hydrique apparaissent difficiles à étudier,

Tableau V. Influence de la teneur en eau hivernale de rameaux détachés de pêcher sur la diffusion de colorantet des infections bactériennes provoquées.

Traitement des rameaux

Frais

Déshydratés

Pourcentage d'eaupour 30 rameaux (MF)

53,3

52,0ppds = 0,69

Diffusion de colorantpour 32 rameaux (mm)

4,4

3,0p < 0,001

Lésions bactériennespour 32 rameaux (mm)

11,5

5,2p < 0,001

Tableau VI. Influence d'une réduction de la teneur en eau hivernale de pêchers cultivés en conteneur(couverts ou non en hiver) sur le développement d'infections bactériennes provoquées.

Mode de culturedes arbres

Année 19936 paires d'arbres par traitement

Pourcentage d'eau Lésions (mm)fin février (6 inoculations

par arbre)

Année 199411 arbres par traitement

Pourcentage d'eau Lésions (mm)fin février (7 inoculations

par arbre)

Conteneur libre

Conteneur couvert

52,6

51,9

P < 0,025

r = 0,698

9,1

8,0

P < 0,025

57,2

55,9

P < 0,025

31,4

21,4

P < 0,025

r = 0,645


en particulier compte tenu du caractère éphémère etfragile du phénomène, interdisant toute approchedirecte. Des forces de tension superficielle sont certainement impliquées, de même que des variationsde perméabilité membranaire. Potassium et calcium- cités plus haut - doivent avoir un rôle, ou desrôles, dans ces changements d'état et ces transfertsd'eau. En particulier, le potassium est connu pourintervenir dans les échanges hydriques sur le plan tissulaire comme pour la plante entière (SALSAC, 1977).Les mouvements d'eau à l'origine de la congestionhydrique des tissus sont donc certainement « potassium-dépendants ". Le calcium est un facteur important de la perméabilité membranaire, y compris en cequi concerne le passage de l'eau, (MARINOS, 1962 ;SIMON, 1978). Cest aussi un constituant et même unélément stabilisant de la lamelle moyenne descellules et du gel qui sert de ciment intercellulaire(GOOR, 1968 ; FULLER, 1976). En culture in vitro, descarences en calcium peuvent induire spontanémentdes états vitreux des tissus des cals.

On peut enfin souligner la remarquable combinaisonde facteurs interférant entre eux mais aussi intervenant chacun selon plusieurs modalités, aboutissantainsi à composer un système susceptible de générer,selon les années ou les local isations, différents degrésde maladie; ce qui peut aboutir aux manifestationssporadiques, erratiques qui caractérisent fortementbeaucoup de bactérioses et spécialement celles desarbres fruitiers.


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Discussion

Explication du développement épidémiologiquedes maladies bactériennes

En été, les germes connaissent une période de vieépiphyte non pathogène à la surface des feuilles. Enautomne, ces feuilles emportées par le vent disséminent la maladie. En hiver, lors de périodes degel-dégel, dans les tissus corticaux des tiges, s'établitun état d'infiltration hydrique, ce qui induit la pénétration des bactéries en suspension dans la pelliculed'eau présente à la surface des organes (pluie, rosée),et cela est possible par n'importe quelle blessure. Lapénétration semble associée à des phénomènes detension superficielle, possibles grâce à la présencepréalable d'eau dans les méats intercellulaires (reliquat de fonte de glace). Le phénomène de prise englace de l'eau, sortie des cellules vers les méatsintercellulaires lors du gel, n'est qu'une adaptation

naturelle au froid: les cellules sont plus résistantes aufroid lorsque le cytoplasme se concentre par él imination d'eau et la formation de glace absorbe du froid.

Les cycles gel-dégel successifs favorisent la progression de la bactérie à l'intérieur des tissus puisque, àchaque phase, selon le même processus décritci-dessus, les bactéries accumulées dans les zonesdéjà infectées vont diffuser vers les parties saines.

L'évolution des lésions est très rapide au cours del'hiver. Dans les tissus peu lignifiés et très aqueux, ladiffusion est meilleure.

Il existe un Xanthomonas sur feuilles de pêcher qui semanifeste sous forme de taches au printemps aprèsdes périodes d'hygrométrie saturante (brouillard), quifavorisent elles aussi une infiltration hydrique desfeuilles et une pénétration, à ce moment-là, desbactéries épiphytes.

Les bactérioses observées sur les différentes espècesde fruits à noyau correspondent à différents pathovarsde Pseudomonas syringae.

Variétés résistantes à la maladie

Il existe des variétés plus ou moins sensibles. De plus,il est connu que l'importance de l'infiltrationhydrique est héritable pour certaines espèces végétales (tomate, maïs). Peut-être est-ce le cas pour lepêcher et la moindre sensibilité serait peut-être due àune moindre aptitude à l'infiltration. Il y aurait alorsun critère de sélection possible.

Origine de l'aspect vitreux des tissus

Il existe deux causes bien distinctes:- un aspect vitreux, éphémère au moment du gel etdu dégel par suite de la présence de glace ou d'eau(glace fondante au dégel) dans les méats intercellulaires, phénomène donc tout à fait naturel;- un autre type d'aspect vitreux, durable et lié àl'infection bactérienne après que les bactériesaccumulées dans les tissus (en fait dans les méatsintercellulaires) aient altéré la perméabilité des membranes cellulaires au point que l'eau des cellulessorte librement vers les méats cellulaires et y reste.

On peut penser qu'une carence en calcium favoriseces divers déplacements d'eau extracellulaires car lecalcium est connu pour diminuer la perméabilitémembranaire.

En culture in vitro, l'apparition spontanée d'aspectvitreux a été observée en cas de carence en calciumdu milieu de culture.


CAlA1AYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édit.). 1996.InteraClions insectes·plantes.Actes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,

26·27 octobre 1995. Montpellier, France.

Colloques, CIRAD·CA. Montpellier. France, 96 p.

Les relations insectes-plantesvues sous l'angle de la physiologie végétalesur l'exemple de la pyrale du maïs

F. FERRONINRA, département de physiologie végétale, laboratoire ENSAM-INRA, écophysiologie des plantessous stress environnementaux, 2 place Viala, 34060 Montpellier Cedex 1, France.

1:r:s~::~~::I~:ac l';nsecte est vue commesource de variations de son environnement dans lacouche limite, pouvant induire un « stress biotiqueenvironnemental ». La nature de la réponse métabolique de la plante à ce type de stress a constitué unautre volet de l'étude menée jusqu'ici sur les ajustements du métabolisme foliaire primaire face à unenvironnement variable, lors de mon détachement àla station de recherche de zoologie de Versailles (demai 1990 à octobre 1993).Dans le cadre de l'étude du choix du site de ponted'un insecte phytophage généraliste, la biochimie dela surface foliaire (phylloplan) représente un facteurimportant du déterminisme de ponte au contact de lafeuille. Les phénomènes suivants sont démontrés:- une corrélation étroite entre certains glucides,acides aminés, amines foliaires et le choix de l'insecte;- une concordance, dans l'apoplaste, entre la localisation de la microflore épiphyte et certains assimilats ;- une modification biochimique du phylloplan, liéeprobablement au développement de la microfloreépiphyte et au comportement de l'insecte, pourlequel la concentration moléculaire du phylloplanpeut induire une transition de l'effet attractif à l'effetrépulsif.

Dans la recherche du déterminisme de la variabilitébiochimique du phylloplan, l'accent a été porté surd'éventuelles déviations dans les flux d'assimilation,

pouvant être à l'origine d'une intensification de leurstransferts en surface sous l'effet de l'implantation del'insecte pour pondre.

1 Aspect conceptuel

1 La sélect;on du site de ponte d'un lép;doptè,epolyphage au contact de la plante est abordée pource qui est de l'éthologie et de la physiologie sensorielle pour l'insecte et en ce qui concerne l'histochimie et la biochimie du phylloplan pour la plante.L'étude préliminaire qui suit constitue l'approchephysiologique de la feuille entière dans les relationsinsectes-plantes.

Les relations explicites du végétal dans la biologiedes interactions plante-ravageur-auxiliaire sontsoumises à l'hypothèse suivante: parmi les facteursde variabilité de la biochimie du phylloplan (nombreux et complexes), l'état moléculaire de ce dernierest supposé exprimer la réponse métabolique de lafeuille au toucher de la surface par l'insecte. Cetteréponse induite par le toucher, ou stimulus mécanique, expliquerait non pas l'attractivité du phylloplan pour l'insecte mais l'implantation de ce dernierpour pondre, après atterrissage sur la surface foliairesuivi d'un balayage de celle-ci par l'ovipositeur. Sonexpression dépend des capacités génétiques derésistance de la plante à toute perturbation de sonenvironnement, au niveau de la couche limite.


La définition de l'impact du ravageur sur le métabolisme foliaire, tel qu'il se révèle dans la biochimie duphylloplan, est donc fondée sur les concepts suivants:

- la corrélation entre la variabilité biochimique duphyllollan et la faculté génétique d'ajustement dumétabolisme foliaire à un environnement variable;

- l'analogie entre la relation plante-insecte dans ladiscrimination biochimique de son site de ponte et larelation source-puits dans la distribution des assimilats primaires.

C'est pourquoi, il est envisagé de mesurer, à l'aided'une méthode radio-isotopique rapide et simple,globale et comparative, le transport d'assimilatsextraits de feuilles, soit sensibles à l'insecte mais placées dans des conditions variées envers celui-ci, soitconnues pour une résistance différente à l'égard ducomportement de ponte du ravageur. Les donnéessuccinctes de la bibliographie - notamment lesrésultats de M.-O. DEsBIEz au sein du laboratoirecommunication intercellulaire et intracellulaire del'université de Clermont-Ferrand (France) et ceux duprofesseur M. THELLIER au sein du laboratoire physiologie cellulaire, signaux et régulation, de l'universitéde Rouen (France) - permettent d'établir un schémaexplicatif des effets métaboliques du toucher de lasurface foliaire et d'y inclure le fait à démontrer,c' est-à-di re la poss ibi 1ité de dévi ations rapides dumétabolisme primaire parmi les réactions de défensedu végétal dans les relations plantes-ravageurs(figure 1). Ces déviations se répercuteraient dans larégulation des flux d'assimilats sous forme d'un ajustement entre deux effets contradictoires du {( toucher»de la surface foliaire par le ravageur. Or, des modifications dans le passage d'assimilats des tissus foliairesen surface peuvent avoir un effet dissuasif sur l'implantation de l'insecte sur le phylloplan notammenten faisant varier la concentration en glucides.

A l'aide de la méthode radio-isotopique d'incorporation de 14C-saccharose dans les voies de transport dela feuille excisée, le fondement de ces points de vueest testé dans les conditions de source constante(définition d'une feuille déterminée) et de puitsvariable (recherche d'un site de ponte par l'insecte).Dans l'étude cinétique des variations de flux d'assimilats extraits des tissus foliaires, la variabilité dupuits, dont dépend le choix du site de ponte, correspond à la variabilité de composition biochimique duphylloplan.

Ce protocole est appliqué sur disques foliaires prélevés à la nervure principale et à proximité du dépôtd'ooplaques pour les feuilles visitées; le matérielvégétal est ensuite incubé en milieu réactionnel,défini pour la mesure, par dilution radio-isotopiquedu transport d'assimilats sous forme de saccharose.

Résultats préliminaires

Nous avons évalué, d'une part, la méthode utiliséepour mesurer le transport d'assimilats dans un disquefoliaire, d'autre part, l'effet éventuel sur ce phénomène de l'enceinte qui permet d'assurer la présencede l'insecte dans l'environnement de la feuille expérimentée. Ensuite, nous avons réalisé une premièreapproche de la question posée: la mobilisation dusaccharose, mesurée par une méthode de dilutionisotopique dans les feuilles à l'aisselle de l'épiprincipal d'une variété de mais sensible à la pyrale(Zea maïs variété Déa), est plus intense en présence(E) qu'en absence (T) du ravageur.

Ce fait doit conduire à définir la part du métabolismeprimaire foliaire dans l'enrichissement du phylloplanen composés bioréactifs sur la discrimination biochimique du substrat de ponte par l'insecte (valeur durapport E/ T = 1,56).

Aspect expérimental

r Perspectives%.'19tm

Principe de base du protocole

Le but des expériences est de donner une interprétation métabolique de la variabilité biochimique duphylloplan, qui détermine le choix du site de pontepar l'insecte. Ce choix se traduirait par une ruptured'équilibre de la {( balance source-puits », à l'originedes {( appels moléculaires » de métabolites primairesvers le phyllop/an : si la source de ces molécules sesitue normalement dans les sites de biosynthèsechlorophylliens, leur puits d'utilisation est représentépar le site de ponte de l'insecte, sans exclure le sited'implantation de la microflore épiphyte.

40

Elles s'appliquent à deux domaines.

la définition d'un test métaboliquedu comportement de la plante à l'égarddu ravageur

Il s'agit de la recherche de modifications inductiblesdans le transport d'assimilats foliaires suite à l'atterrissage de l'insecte sur le phylloplan, puis au dépôtd'ooplaques ; comparaison entre une feuille nonvisitée (témoin T) et une feuille visitée (essai El


Toucher de la surface foliaire par l'insecte

Déterminisme de la survie de laplante au ravageur, lié au codagegénétique de la saccharosephosphate synthase (SPS), l'unedes enzymes clés du phénomènede transport, sensible àl'hétérosis chez le maïs

Analogie entre l'effet potentieldu balayage de la surface foliairepar l'ovipositeur de l'insecteel l'effet démontréd'un prétraitement par massagedes tiges sur l'exsudationde sève hors du phloème

Réduction, par voie génétique,des flux d'assimilats

1,Stratégie de défense de la plante à l'égarddu ravageur: régulation de la transmissiondes signaux de l'environnement par unéquilibre entre deux effets contradictoiresdu toucher sur la répartition des assimilats

A

Réduction de la croissance cellulaire,Thigmomorphogenèse.. •

,Fixation sélective de calcium(augmentation de la concentrationen calcium cytosoliquel,Stimulation des voies enzymatiquesde synthèse d'hormones végétales,Production d'éthylène,Production d'acide abcissique,

,Induction mécaniquede l'expression de certains gènes

Activation dJcodagede certaines protéines,Calmoduline activée

Stress mécanique par contact ......... Activation, par voie mécaniquedu papillon sur le phylloplan du transport transcuticulaire

d'assimilats

Figure 1. Schéma explicatif de la relation insecte-plante au niveau du contact phylloplan-papillon (hypothèse de travai/).

prélevées sur la même espèce végétale sensible auravageur (exemple: Zea maïs variété Déa).

Pour la définition de ce test, le choix de la durée d'incubation des feuilles, dans le milieu réactionnel, laplus courte et la plus significative, sera fait à la suited'une étude cinétique du transport des flux : parexemple, 6 mn, 16 mn, 1 h, 2 h, 3 h après l'incorporation de 14C-saccharose.

L'application de ce test

Ce test doit être ensuite appliqué à la recherched'une caractérisation, sur le plan métaboliquefoliaire, de la résistance à la pyrale, après avoir vérifiél' interprétation donnée pouri' origine de l'affluxglucidique attractif à l'égard de l'insecte en surfacede la feuille.

On doit établir la comparaison entre deux feuillesvisitées par l'insecte, mais provenant de deux variétésde mais à sensibilité génétiquement différente àl'égard du ravageur (comparaison entre deuxhybrides tels que D 10 sensible à la pyrale et D 14résistant). D'après D. LECHARNY (CNRS, Orsay, comm.pers.), l'activité de la saccharose-phosphate-synthase

est sensible à l'hétérosis en ce qui concerne le maïs.Ce fait semble bien signifier une relation (à démontrer) entre les modulations dans le transport des fluxd'assimilation d'une part, et les degrés de résistance àla pyrale génétiquement définis entre hybrides demaïs, d'autre part.

Ainsi, les résultats concernant l'impact du caractèrede sensibilité au ravageur sur la distribution desassimilats primaires doivent permettre de savoircomment la plante corrige son métabolisme face auxvariations de son environnement, induites par unparamètre biologique, le toucher du phylloplan parl'insecte dans l'étude présente. Cette correction dutransport des assimilats s'ajouterait à celles mises enévidence pour la part relative des voies de biosynthèse dans l'accumulation du composé énergétiquefinal. Elle traduit une autre forme d'aptitude duvégétal à instaurer une régulation dans les communications intercellulaires et intracellulaires, au mêmetitre que le rôle clé de certains oligo-saccharides entant que molécules signaux ou éliciteurs du mécanisme de défense des végétaux. Il s'agit là de projetssoumis à la suite d'expériences préliminaires - leurréalisation n'est pas envisageable actuellement, enraison de mon affectation à Montpellier.


Discussion

Sur quels faits repose le schémaexplicatif de la relation plante-insectepour le phylloplan-papillon ?

Il est issu d'une recherche bibliographique sur lasensibilité des plantes: les plantes ont le sens dutoucher. Lorsque la pyrale atterrit sur la feuille etrecherche un site de ponte avec l'ovipositeur, il y amodification de l'environnement immédiat de laplante. Cela se traduit pour le végétal par une réception d'informations, même en l'absence d'une modification de structure de la surface foliaire.

D'après la littérature, il y a démonstration d'un sensdu toucher du végétal. D'après les faits expérimentaux antérieurs sur les déviations métaboliques et cesrésultats préliminaires (exposés ici), une analogie estétablie entre le comportement de la plante enréponse au toucher et ses réactions de défenseinduites par un stress de type mécanique. Parexemple, l'effet du vent se traduit par une diminutionde la croissance comme s'il y avait induction destress.

42

la modification des flux de glucides en surfacea-t-elle un effet sur l'alimentation des larves?

Non, car la pyrale pond sans assurer la nourriture dela descendance.

y a-t-il spécificité de la plante?

Non, car la pyrale est un ravageur généraliste.

les déviations métaboliques dans les relationssource-puits ont-elles un impactsur la productivité de la plante?

L'étude phénologique est à faire. A priori, les stadesjuvéniles et de fructification sont les stades de développement plus sensibles à l'agresseur, dans lamesure où ils représentent des états de crise métabolique.

Une question méthodologique se pose pourl'étude de la résistance variétale des plantes

Etant donné le sens du toucher des plantes, on peutcréer des artefacts. Tout tient dans la définition dutémoin.


CAlATAYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édil.l. 1996.Inleraclions insecles-plantes.Actes des se journées du groupe de Iravail relalions insectes-plantes,26-27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAD-CA, Monlpellier, France, 96 p.

1nformations biochimiques présentes à la surface

des feuilles. Implications dans la sélection

de la plante hôte par un insecte

S. DERRIDJ, B.R. WuINRA, unité de phytopharmacie et des médiateurs chimiques, 78026 Versailles Cedex, France.

Au cours de la sélection de la plante hôte par uninsecte, une partie des événements comportementaux- qui mènent, soit à la prise de nourriture soit audépôt de ponte - a lieu sur la surface des feuilles.Lorsque l'insecte se déplace sur la surface de lafeuille, il se trouve en contact avec un grand nombrede stimuli, d'ordre visuel, tactile, olfactif et gustatif.En ce qui concerne les stimuli gustatifs, ils sont essentiellement d'ordre biochimique. Ils peuvent être d'origine exogène (poussières, pollens, miellats d'insectes,produits excrétés par les micro-organismes, substances polluantes de l'atmosphère) et endogène telsque les composés des cires cuticulaires, et les métabolites primaires et secondaires provenant des tissusde la plante. Ceux-ci peuvent à leur tour être métabolisés par les micro-organismes épiphytes. Ces substances sont plus ou moins imbriquées dans les cireset leur détection par l'insecte va dépendre de soncomportement, des parties de son corps (pattes,pièces buccales, ovipositeur) en contact avec la surface foliaire, et des sensilles gustatives (type, nombre,localisation) concernées dans la reconnaissance dusite.

Nous ferons le point sur nos connaissances concernant les métabolites primaires et certains cations.Leur nature, leur signification et le type d'informationqu'ils peuvent donner seront présentés. Puis, nousaborderons le rôle de ces métabolites dans la sélection du site de ponte d'un insecte avec, en exemple,un insecte qui n'a aucun contact avec les tissus de lafeuille avant de déposer ses œufs: la pyrale du mal'sOstrinia nubilalis Hbn. (Iépidoptère, pyralidae).

les métabolites primairesA~~Il à la surface des feuilles

.1;;' et leur signification

.~

w

Présence et récupération des substancesLes sucres ont pu être local isés - en microscopieélectronique à balayage associée à la micro-analysepar spectrométrie des rayonnements X - à la surfacedes feuilles de plusieurs espèces végétales. Leurdispersion est plus ou moins homogène et leur microlocalisation peut également varier avec l'espèce(figure 1). Sur les feuilles de maïs, dans les endroitsoù l'on observe des monosaccharides, ceux-ci sontlocalisés en majorité dans les zones anticlinales descellules de l'épiderme, ils apparaissent plus clairsemés au-dessus des cellules. A l'occasion de lavisualisation des sucres, un grand nombre d'ionsminéraux tels que le potassium, le chlorure, lemagnésium, le sodium et le calcium ont été observésà la surface des feuilles de toutes les espècesvégétales.

La collecte des substances peut être faite par pulvérisations des faces foliaires sur un plan incliné, avec del'eau ultra pure, un temps très court et une pressionfaible (25 ml en 30 s). Par cette méthode, ne sontrécupérées que les substances très superficielles, enexcluant les phénomènes de leaching (induction desortie des substances par la présence d'eau). Les


(B)

Figure 1. Caractérisation de monosaccharides, par microscopie électronique à balayage associée à la microanalysepar spectrométrie des rayonnements X, à la surface des feuilles de laurier cerise (Prunus laurocesarus U et de laitue(Chicorium endiva U.

Tableau 1. Glucides et composés ninhydrine-positifsdéterminés dans les lessivats obtenus à partir de la feuillede l'épi de mais et de la plus jeune feuille adulte detournesol.

Chaque résultat est la moyenne de 14 déterminationseffectuées au cours de 4 expériences indépendantes.Les cultivars étaient Frankasol et Véraflor pour le tournesolet Déa, LG" et AXF pour le ma·,s. Les nombres entreparenthèses représentent l'écart-type de la moyenne.

Composés ninhydrine-positifs

Acides aminés 3,45 (1,65)

Inconnus 0,41 (0,17)

Urée 13,2 (9,20)

Ammoniac 0,26 (0,33)

Dosage des composés en mmol./m2

Maïs Tournesol

6,16 (2,14)

0,30 (0,10)

10,1 (3,41)

1,57 (1,94)

4,44 (0,92)

2,14 (1,04)

3,43 (1,03)

2,09 (0,8)

1,08 (0,64)

0,82 (0,98)Fructose

Glucides

Saccharose

Glucose

Composés

Sources de variations

Les quantités de substances collectées à la surfacedes feuilles peuvent varier avec l'heure de la journée.Pour la salade par exemple, les taux de sucres augmentent à partir de 9 h pour atteindre un maximumvers 13 h, puis diminuent progressivement jusqu'aulendemain matin (figure 6),

collectes sont faites deux heures avant le coucher dusoleil lorsqu'il s'agit d'expliquer le comportement dela pyrale du maïs (O. nubilalisJ.

Par cette méthode, ont été récupérés les sucres librestels que le fructose, le glucose, le saccharose, lesacides aminés libres et des acides organiques (tableau l,figures 2 et 3).

Pour extraire ces substances imbriquées égalementdans les cires, il est nécessaire d'utiliser alors dessolvants organiques comme le chloroforme. Lesquantités et les proportions des substances extraitesdépendent de la nature du solvant et du tempsd'extraction utilisé (figures 4 et 5).


Quantité relative %

40

30

20

10

oAsp Thr Ser Asn Glu Gin Pro Gly Ala Cil Val

• Tournesol

D Mais

Ile Leu Tyr Phe Gaba Orn Lys His Arg

Acide aminé

Figure 2. Composition relative en acides aminés des lessivats de feuilles de maïs et de tournesol.

Laurier cerise

nglcm 2

8

6

4

2

o ---'-l__

Malate t-Aconitate Succinate Total

nglcm 2

5

4

3

2

o

Figure 3. Quantités des différents acides organiquescollectés à la surface des feuilles de laurier cerise(P. laurocerasus L.) et de maïs (l. mays L.).

Figure 4. Evolution en fonction du temps des quantités desdifférents amino-acides extraits sur la cuticule de la feuillede maïs.

Actes des 5e journées du groupe de travai 1 relations insectes-plantes, 1995 45

préliminaires ont été faites dans le but de définir lelien entre la présence des sucres à la surface desfeuilles et la photosynthèse. Il s'agit de faire fixer à laplante lorsque la photosynthèse est stable, du 13Cissu de (02 marqué à 90 % et de suivre l'augmentation des proportions de sucres marqués par rapportaux non marqués (12C). L'observation est faite dans lacellule, dans l'apoplaste et à la surface de la feuille,3, 6, 5 et 9 h après la fin de la période de fixation

J.lglcm 2

0,30

0,20

0,10

o

Temps (s)

Figure 5. Evolution en fonction du temps des sucresextrails sur la cuticule de la feuille de mais.

Quantités35

Figure 7a. Enrichissement en glucose-13e.

% 50

40

30

20

10..- ...... --0

Oh 3h-10

Figure 7b. Enrichissement en fructose- 13e.40

6h

Surface

Apoplaste

Cellule

9h

Temps

Figure 6. Quantités de carbohydrates collectés à la facesupérieure des feuilles de laitue (Chicorium endiva L.)

pendant 24 heures.

Ces variations sont plus ou moins importantes selonl'espèce végétale. Elles sont plus faibles sur lesfeuilles de maïs. Ces variations semblent évoluer avecla photosynthèse. Cela est long à démontrer car il fauttenir compte de la composition apoplastique quivarie au cours du temps, des transports à longuedistance des métabol ites et des phénomènesd'échanges des molécules entre la surface foliaire etle compartiment apoplastique. Quelques expériences

9h6,5h3h

- _--_.----_.--_ ..

3h 6.5h --'9h

-- .......---oOh

-10

Oh-10

10

20

30

60

50

40

30

20

10

o

Figure 7e. Enrichissement en sucrose_13e.

Figure 7. Evolution en fonction du temps de l'enrichissement en 7]C02 du fructose, du glucose et du saccharosesur trois compartiments foliaires (surface, apoplaste,cellule) dans les feuilles de maïs. Le temps 0 représentel'échantillon après 30 minutes en présence de /]C02(90 %). Les autres échantillons sont collectés en présencede CO2 naturel (330 ppm). Les pourcentages d'enrichissement se réfèrent au témoin récolté au temps O.

5 9Temps (H)

- Fructose- Glucose- _. Sucrose

211713

5

10

15

30

25

20


ignorés. Cependant, il est admis que l'eau traverse lacuticule, et les phénomènes de lessivage Oeaching)sont reconnus. La question posée ici, pour comprendre l'information qui peut être donnée à l'insectepar la plante, est de déterminer le rôle de la cuticuledans la composition de la surface foliaire.Les résultats d'une thèse - effectuée par L. STAMMITII

~K

o Ca

• Na

N3

T

N3

N3Position foliaire

N2

N2

N2o

50

o

N1

0--'-----

50

Nl

200

100

50

N1

Figure 9c. Jeune panicule.

250

100

150

100

300

250

200

150

Figure 9b. Cornet avancé.

350

Figure 9a. Cornet moyen.

Quantité de cation sur la feuille de maïs ng/cm2

400

350

300

250

200

150

Séneçon

(30 mn). Les sucres marqués sont présents à la surfacedes feuilles dès la fin de la fixation du CO 2 par lafeui Ile de maïs. On note une progression pendant6 h, puis une diminution des proportions des molécules marquées pendant la période nocturne (figure7). Cela montre que les sucres détectés à la surfacedes feuilles, durant la période d'étude, sont le refletrapide de ce qui se passe dans la feuille.

A côté des variations quantitatives au cours de lajournée, il existe des éléments d'information stablesqui caractérisent l'espèce végétale et même le genre,tels que les acides aminés libres. Leurs proportions àla surface des feuilles caractérisent l'espèce quels quesoient la variété, le stade de croissance et les conditions de culture (figures 2 et 8). Des variations quantitatives sont également observées selon l'âge de lafeuille à un stade de croissance donné. Cela estvalable pour les métabolites primaires et les cations(figure 9).

Tournesol

M

C9Üco.....

Rôle des cuticules dans la compositionen métabolites primaires de la surfacedes feuilles

La présence des substances d'origine végétale à lasurface des feuilles est peu connue. Les mécanismesde passage des substances hydrosolubles au traversde la cuticule, qui est un milieu lipidique, sont

figure 8. Représentation graphique d'une analyse discriminante sur les proportions d'acides aminés libres trouvésdans les lessivats aqueux de surface de feuille de poireau,de mais, de tournesol et de séneçon (% de la variationreprésenté respectivement sur les axes 7, 2 et 3 : 87,79 ;76,45 et 2,34).

figure 9. Quantités de cations (K, Ca, Na) collectés à différentes positions foliaires (N 7 : 70, 77, 72e étages foliaires,N2 : 7, 8, ge étages foliaires, N3 : 4, 5, 6e étages foliaires)sur la face inférieure des feuilles à différents stades decroissance (cornet moyen, cornet avancé, jeune panicule).


Rôle des métabolites et

des cations présents à la surfacedes feuilles dans la sélectiondu site de ponte

en collaboration avec M. CARREC - montrent que la

cuticule isolée de laurier-cerise discrimine le passage

des sucres. Le glucose traverse plus rapidement la

cuticule que le fructose et le saccharose sur 24 h.

Le dépôt de molécu les marquées au 14C (glucose,

fructose, et acide glutamique) à la surface des feuilles

de salade montre également que la pénétration des

molécules est discriminante. La sélectivité de la cuti

cule est d'origine probablement chimique et structu

rale. Nous avons déjà observé que les quantités

d'acides gras libres à 16 et 18 carbones qui se trou

vent dans les cires intracuticulaires sont corrélées aux

quantités de sucres qui y sont imbriquées. Les

compositions des cires sont liées à la plante et aux

conditions de l'environnement. Il est probable que la

composition biochimique de la surface des feuilles

corresponde à l'intégration de ces facteurs addi

tionnés à la compostion apoplastique.

111\

Différentes étapes sont nécessaires pour démontrer le rôle des substances de la surface foliaire sur lasélection du site de ponte. Sur plante entière, enconditions naturelles ou contrôlées, nous avonsobservé une relation entre le choix de la plante(hybrides de maïs, tabacs, espèces végétales à différents stades de croissance) et le choix du site (étage etface foliaires) avec les quantités de sucres solubles oud'acide malique et de proline présentes à la surfacedes feuilles. Les concentrations sont déterminantes etles fortes teneurs entraînent un refus de la plante oudu site pour pondre. Sur différents stades de croissance du maIS, la face supérieure des feuilles était

Nombre d'œufs

1400

o Face supérieure••• SOO

1 200

1000 !'I Face inférieu re 400 ••800 300

600200

400

20100

0 0N'l N'2 NT N2 N3

Stade 8-9 feu iIles Etage foliaire Stade cornet

•••soo SOO

•400 400

300 300

200 200

100 100

0 0Nl N2 N3 N1 N2 N3

Stade panicule sensible Stade panicule visible

• Neutralité (test Monte Carlo) •• Préférence inversée • •• Préférence forte

Figure 10. Répartition des œufs par niveau et par face foliaires aux différents srades du maïs.

48 1nteractions insectes-plantes

plus riche en cations (calcium, sodium, potassium)que la face inférieure. Les étages foliaires les plusâgés étaient également plus riches en cations que lesautres niveaux. L'insecte a pondu à chaque stade decroissance sur les niveaux et les faces les moinsriches (figure 10). Des effets séquentiels ont étéobservés entre les sucres et les cations, et les sucres etl'acide malique, montrant que selon les concentrations, c'est une substance ou l'autre qui est dominante dans la réponse comportementale observée.Par exemple, une forte concentration en cations ouen acide malique a une action dominante sur celledes sucres.

L'analyse du comportement de j'insecte montre queles femelles balayent la surface foliaire avec l'ovipositeur avant de pondre (P. ROBERT). Sur les pattes etl'ovipositeur, nous avons pu distinguer plusieurs typesde sensilles qui permettent la détection des sucres(E. STAoLER, F. MARION POLL, L. SOLDAAT, S. MERRY). Lesréponses sont relativement spécifiques. Les quantitésdétectées sont de l'ordre de 10-3 moles. Il y a unevariabilité entre femelles et certaines peuvent détecterdes quantités de l'ordre de 10-6 moles par sensille.

Conclusion

1 A la surface des feuilles, il existe des métabolitesd'origine photosynthétique. Ceux-ci peuvent donnerdes informations sur l'état physiologique et surl'espèce de plante. Ces informations apparaissentrapidement à la surface des feuilles après leur biosynthèse dans les cellules. Ces substances peuventpénétrer à nouveau en partie dans la plante. Lacomposition biochimique de la surface est donc le

Figure 11. Oviposition d'O. nubilalis sur papier filtreimprégné d'une solution de NaC/ 48,3 ng/cm2, CaC/267,6 ng/cm2 et KC/ 17,5 ng/cm2, comparé à un substratimprégné d'eau pure.

L'étude des substances isolées et des interactionsentre substances doit se faire sur substrat inerte. Desproblèmes techniques se révèlent importants quant àl'interprétation des résultats. Le substrat devrait êtreinerte, c'est-à-dire n'ayant aucune propriété physiqueou chimique pouvant être perçue par l'insecte. Larépartition des substances dans le substrat et à sa surface devrait être maîtrisée. La qualité chimique dessubtances expérimentées devrait être conservée pendant toute la durée de ponte étudiée. Les conditionshygrométriques (80 % d'humidité relative) devraientêtre strictement constantes, cela pouvant interféreravec l'état des molécules et la perception de l'insecte. Les substrats inertes sans ions ne conviennentpas tous à l'insecte, surtout à cause de la texture(comme les fibres de verre). La dispersion des sucressolubles sur le papier filtre est hétérogène - commecela a été observé sur la feuille de malS - mais elleest différente de celle observée sur la feuille desalade, où elle est relativement homogène. Les substances peuvent se dégrader plus ou moins vite. Nousavons fixé une période d'étude pour les métabolitesprimaires et les cations, de trois heures consécutives,au maximum de ponte, pendant deux jours.

Ces remarques faites, nous pouvons toutefoisconclure à l'effet de certaines substances isolées surla ponte de l'insecte. Les sucres (sans condition dechoix) stimulent la ponte et, en particulier le fructose,le glucose ayant un effet plutôt dissuasif. En conditions de choix, l'insecte préfère pondre sur le supportdeux foix plus riche en sucres (fructose, glucose etsaccharose), que la moyenne observée sur maïscultivé en serre.

Les cations (calcium, sodium, potassium), donnéssous forme de sels de chlorure, aux quantités observées sur les niveaux préférés de maïs, stimulent laponte (30 à 50 % de pontes de plus que sur un support témoin) (figure 11). Lorsque l'on ajoute à ceuxci, des sucres (frutose, glucose et saccharose) en trèsfaibles quantités (inactives sans les sels), l'effet descations est augmenté. Il existe donc une synergieentre les sucres et les cations.

Nombre de ponte

100-

BO

60

40

20

o--'---'-~

1er jour

lD:l~

3e jour

Jours de ponte


résultat d'un équilibre d'échanges entre les tissus et lasurface, en passant par la cuticule. Celui-ci estdynamique.

La cuticule semble avoir un rôle non négligeabledans la composition en métabolites primaires de lasurface de la feuille. Isolée ou en place, elle a rôlediscriminant sur le passage des sucres.

La pyrale (O. nubilalis) a un comportement et unsystème sensoriel qui lui permettent de détecter uncertain nombre de ces substances. L'insecte n'aprobablement pas besoin de substances pour déclencher sa ponte. Toutefois, la femelle est stimulée parun certain nombre de métabolites qui se trouventdéterminants pour apprécier la plante et le site deponte.

La surface foliaire constitue une source d'informationsur la plante et son environnement. Il est probableque la plupart des métabolites soient présents. Laprésence de certains métabolites secondaires reste àexploiter, pour expliquer le comportement d'insectesplus spécifiques et même des insectes polyphages quipourraient détecter aussi ces substances.

Discussion

Préférences de ponte de la pyrale entredifférentes espèces végétales

La pyrale pond sur de nombreuses familles et espècesvégétales. Toutefois, elle exprime des préférencesnettes en condition de choix de plantes cultivées.Nous avons observé que l'insecte est capable d'exprimer une préférence pour un site de ponte enconditions de choix, entre hybrides de maïs, entreniveaux et faces foliaires. Lorsqu'il y a préférenceentre les deux espèces tournesol et maïs, elle estplutôt liée au stade de croissance qu'à l'espèce végétale. La femelle est également capable de refuser depondre sur une plante telle que le colza jeune. Lesstimuli qui gouvernent la sélection d'une plante sontd'ordre multiple, il peut s'agir d'une stimulation quientraîne une réponse comportementale positive ounégative et également d'un choix réel entre plantes.Par exemple, pour ce dernier cas, si l'insecte a unchoix binaire entre A et B, l'insecte choisit B. Si B setrouve en condition de choix avec C, l'insecte choisitC. Bien qu'il soit un insecte polyphage, lorsqu'il esten présence de plantes, il fait un choix précis. Le faitqu'il puisse pondre sur des supports artificiels pourrait signifier que la femelle n'a pas besoin de stimulispécifique pour déclencher la ponte.

50

Préférences de ponte entre plusieurs variétésde maïs

Entre hybrides de maïs en conditions naturelles dechoix, il existe une préférence. L'écart du nombre depontes déposées peut s'élever de 1 à 10. Nos observations confirment des observations américainesfaites dans des conditions similaires de choix multiples en conditions naturelles.

le modèle pyrale

Le modèle pyrale n'est pas plus complexe qu'unautre dans le cadre de l'étude des facteurs qui gouvernent la sélection de la plante par un insecte pourpondre. Il est intéressant pour plusieurs raisons: c'estun insecte qui a changé d'hôte au cours de ses migrations. En simplifiant, à l'origine, l'insecte infestait lescéréales, dont le millet en Europe de l'Est, puis arrivéen France, il a infesté à l'Est le houblon, puis le maïset le haricot. Aux Etats-Unis où il a été « exporté », ilravage le maïs, mais il s'étend de plus en plus surd'autres cultures comme la pomme de terre, le poivron, le haricot, le cotonnier ... Ces choix s'opèrentdans des conditions culturales différentes et varientavec chaque génération au cours de la même année.C'est donc un insecte potentiellement dangereux,puisqu'il peut s'attaquer à des cultures différentesselon les conditions. Ce sont ces dernières que nousdevons comprendre pour limiter les attaques.

A un stade plus fondamental, les facteurs qui gouvernent la sélection de l'hôte pour pondre par un insectepolyphage sont peu étudiés. Où se situe la frontièreentre les mécanismes qui gouvernent la sélection del'hôte par un insecte polyphage, oligophage oumonophage ? Dans ce cadre, il est intéressant d'étudier le rôle des substances dites spécifiques (métabolites secondaires) dans le choix de l'insectepolyphage et celui des métabolites primaires ou desnutriments dans le choix d'insectes plus spécifiques.

Choix du support de pontepour la descendance

Les insectes doivent pondre sur une plante quipermet aux descendants de se développer. Le choixdu support de ponte est primordial, surtout lorsqueles larves se déplacent peu. L'insecte est adapté à sonmilieu lorsqu'il choisit un site sur lequel les pontespeuvent rester jusqu'à l'émergence, lorsque les larvestrouvent leur lieu d'alimentation sans trop de risqueset enfin, lorsque la nourriture permet le développement (nutriments, possibilités de détoxification). Lafemelle de pyrale, comme d'autres lépidoptères, n'apas de contact avec les tissus foliaires avant depondre. En revanche, dans les différentes étapescomportementales conduisant à la décision de ponte,interviennent les stimuli que la femelle distingueà la surface de la feuille. L'adaptation de l'insecte par


l'intermédiaire des stimuli détectés à la surface desfeuilles est très peu connue. Les résultats des étudesprésentées à ce séminaire montrent qu'il y a un trèsgrand nombre d'informations sur la plante et sonadaptation à son environnement, qui sont donnéespar la surface foliaire. La pyrale a un comportementet un système sensoriel adaptés à la reconnaissanced'éléments biochimiques donnés par la surfacefoliaire. Cette reconnaissance du support estessentielle pour la survie des descendants, qui vont senourrir dès leur éclosion à l'endroit où aura étédéposée la ponte.

La démonstration « irréfutable» de l'activité d'unesubstance sur le dépôt de ponte passe par différentesvoies:

- faire des observations en conditions naturelles surla préférence de ponte;

- démontrer dans un milieu complexe de stimuli (surplante entière), mais en conditions contrôlées, qu'ilexiste une relation entre une substance (ou un groupede substances) et la ponte;

- vérifier sur un substrat inerte que la substance (ou legroupe de substances) est active. Ce point demandela connaissance de la distri bution des substances surla surface foliaire, et des concentrations, des associations ioniques et du pH, lorsqu'il s'agit de substancesionisables, du maintien de leur qualité chimique etdes concentrations au cours de l'expérimentation. Lefait que les ions minéraux soient détectés par l'insecteimpose que le substrat utilisé soit sans ions;

- vérifier sur le plan sensoriel que les substances sontdétectées (isolées et groupées) ;

- revenir aux conditions naturelles et vérifier dansplusieurs situations le rôle des substances supposéesactives.


."

Oeuxième partie

CAlA1AVUD P.-A., VERCAMBRE B. (édi!.), 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,

26-27 octobre 1995, Montpellier, France.

Colloques, ClRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

Phénologie du fruit du caféier en relationavec l'infestation de Hypothenemus hampe; Ferr.

B.DECAZY

CI RAD-CP, unité de recherche défense des cultures, BP 5035, 34032 Montpellier Cedex 1, France.

Cette étude a été conduite par J.-F. BARRERA, lors de lapréparation de sa thèse de doctorat présentée àl'université Paul SABATIER, Toulouse, France.

1Introduction

..,,~ Le scolyte des fruits Hypothenemus hampei Ferr.ne vit et ne peut se développer que dans les fruits decafé. De plus, les fruits ne contiennent jamais de progéniture : œufs ou stades post-embryonnaires. Il adonc paru intéressant de déterminer le stade de développement du fruit à partir duquel l'insecte peut sereproduire.

1Résultats

l~JDéveloppement du fruit

Le développement du fruit a été estimé en mesurantla croissance relative du poids sec de l'endospermepar rapport au poids sec total du fruit (le poids sec aété obtenu après déshydratation des échantillonsdans un four à 60-80 oC pendant trois à quatre jours).Une mesure a été faite tous les 14 jours pendant200 jours.

Lorsque le fruit est très petit, il est difficile de mesurerle poids relatif de l'endosperme. Lorsque ce dernierest bien formé, mais encore mou, il représenteenviron 20 % du poids sec total du fruit. Ce stade estatteint d'autant plus vite que la température moyenne

est élevée: 115 jours après la floraison pour une température moyenne de 26 oc, 138 jours après floraisonpour une température moyenne de 22,2 oc.

Reproduction du scolyte en liaisonavec la phénologie du fruit

On a effectué des prélèvements, au hasard, dans desplantations, de 231 fruits attaqués et ayant atteintdivers niveaux de développement, puis ils ont étédisséqués.Suivant le degré de pénétration du scolyte dans lesfruits, ceux-ci ont été classés en trois catégories:- catégorie 1, la galerie creusée dans l'endospermemesurait moins de 1 mm ;- catégorie 2, galerie de plus de 1 mm, mais lafemelle n'avait pas pondu;- catégorie 3, les premiers œufs avaient été déposés.

Les femelles, qui ont foré leurs galeries de pénétrationdans le mésocarpe du fruit, demeurent dans celui-ci,attendant que l'endosperme devienne plus dur: laponte n'a lieu généralement que lorsque l'endosperme représente au moins 20 % du poids sec dufruit (figures 1 et 2).

Discussion et conclusion

La pénétration du scolyte, et surtout sa reproduction, ne sont possibles qu'à partir d'un certain stadephénologique du fruit. Cette observation aura uneconséquence directe sur les recommandations pourle contrôle des populations de ce ravageur. Il estnécessaire d'enregistrer les dates de floraison et le


1 000 m

El Rinc6n (400 m)

San José Nexapa (600 m)

Santa Teresa Chicharras (800 m)

San Antonio Chicharras (1 000 m)

Maturité"p,",ioo "pid' tG> 50%

Accumulationde poids sec

10

Endosperme non décelable Endosperme Endosperme déjà forméen formation

Graine Graine duremolle àsemi-ferme

~ 60 CD œ 0 8.;;; < 50%CD~ « Tête d'épingle"

20

o 28 56 84 112 140 168 196 224

Jours après floraison

Figure 1. Evolution du poids sec de la graine de C. arabicavar. Bourbon après la floraison dans 4 sites d'altitudedifférente, du Soconusco (Chiapas) en 7987.

12 < 1 mm de pénétration

10

8

6

11 14 17 20 23

4

2

O..L...J-'ULLlL...lL.lLlL.lLli--'..LlL.lL..L...J....ll..l----L.l.L.L.LL__

12 > 1 mm de pénélralion sans descendance

10

8

6

4

Pourcentage de poids sec de l'endosperme

2

o--"--'--'-..ll-'.L.LL...JL.-'.L.LL-"-'-'--J.J....J.L...J"-iJ......u...."-iJ..-'"--''--'--'--.........-'-'_

'" 12 présence d'une descendance

~ 10QI

"DQI 8

1;E 6oZ 4

Figure 2. Relation entre le poids sec du fruit de caféet l'installation de la femelle d1-L hampei.

BARRERA J.-F., 1994. Dynamique des populations duscolyte des fruits du caféier, Hypothenemus hampei(Coleoptera : SeoIytida eJ, et lutte biologique avec leparasitoïde Cephalonomia stephanoderis (Hymenoptera : BethylidaeJ, au Chiapas, Mexique. Thèse dedoctorat, université Paul SABATIER, Toulouse, France,301 p.

PENAoos-RoBLÈS R., OCHOA-MILAN H., 1979. Laconsistencia deI fruto dei café y su importancia en elcontrol de broca, Hypothenemus hampei Ferr.Revista Cafetalera 181 : 10-16.


moment à partir duquel les fruits commencent à êtreattaqués par le scolyte. Une bonne connaissance deces dates permettrait aux caféiculteurs de mieux prévoir leurs interventions pour lutter contre ce ravageur.De façon pratique, elles devront avoir lieu, au plustôt deux mois après la floraison et de toute façonavant 100 à 150 jours, selon les températuresmoyennes ambiantes.


CAlATAYUD P.-A" VERCAMBRE B. (édit.', 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des 5' journées du groupe de travail relations insectes-plantes,


Colloques, ClRAO-CA, Montpellier, France, 96 p.

Re'lation entre la phénologie du cacaoyeret l'apparition des races physiologiqueschez Earias biplaga (Wlk) Noctuidae

J. NCUYEN-BAN

ClRAD-CP, unité de recherche défense des cultures, BP 5035, 34032 Montpellier Cedex 1, France.

Figure 1. Relation entre la moyenne d'œufs ponduspar les femelles élevées en laboratoire, leur féconditépotentielle et les œufs observés en champ.

Il 12 1 2 ] 4 5 6 7 8 9 10 Il 12 1 2 ] 4 5 6 7 8 9 10 Il Mois

Moyenne d'œufs pondus

5

25

20

10

40

35

50

55

65

75

Années

20 15

40 30

10

50

60 45

70

100 75

80 60

90

~

""", ,, ,, ,, ,, ,

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1972

- Œufs récohés

Féconditépotentielle (Fpl

Moyenne- d'œufs pondus

1971

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1970

600

100

200

500

300

700

400

800

900

Œufs récoltés

1000

1 100

1 200

1 300

1600

1 500

1 400

1 Introduction~4~fi L'étude du cycle évolutif d' farias bip/aga (Wlk),noctuelle du cacaoyer, a été menée selon uneapproche à deux niveaux:

- étude en plein champ de la dynamique des populations de noctuelle dans trois zones écologiques différentes de la basse Côte d'Ivoire;

- étude en salle de l'activité ovarienne des femellesissues des souches sauvages récoltées mensuellementdans les plantations.

If

1!'1 Cycle cultural du cacaoyer

et rythme d'apparitionmM des noctuelles~~*~

fiAt~ ::~..,. Les résultats de cette étude ont montré que, dans

l'écosystème du cacaoyer cultivé en Côte d'Ivoire, lespullulations de grande amplitude des populations denoctuelles ont pour origine, l'émergence - àcertaines époques de l'année - des « races physiologiques» à haut potentiel biotique qui colonisent lemilieu (figure 1).

L'apparition des « races fertiles» dans l'agrosystèmecofncide régulièrement avec des modifications phéno logiques majeures pour le cacaoyer.

C'est ainsi que, l'infestation du mois de janvier estcontemporaine de la première floraison de l'année(figure 2).


Saison sèche

~".: ..' .~: :':::':,-, ,::,::,

Grande saison des pluies Petite saison des pluies

Floraison

Poussée foliaire

Récolte secondaire

AAA"~ ~ ~ ~d~ltf46Id~'

Floraison

Poussée foliaire

Récolte principale

Figure 2. Représentation schématique de la coïncidence temporelle entre l'état des ovarioles des femellesd'Earias biplaga et la phénologie du cacaoyer.

Après une raréfaction en février-mars (saison sèche),les cheni Iles épineuses réappara issent avec les premières précipitations du mois d'avril. A cette périoded'équinoxe, le bilan hydrique du sol, la températureet l'ensoleillement sont particulièrement favorablesau déclenchement des poussées foliaires, suiviesd'abondantes floraisons chez les cacaoyers.

En ce qui concerne l'activité reproductrice des noctuelles, les écarts thermiques journaliers importantsréactivent les fonctions ovariennes des femelles etoccasionnent une deuxième vague de pontes. Al'éclosion des œufs, les chenilles épineuses trouventà leur disposition une abondante nourriture pourassurer leur survie.

La troisième et dernière pullulation de noctuelles, enoctobre-novembre, coïncide avec la récolte principale, période où les poussées végétatives sont abondantes.

58

l'année sont régis par des mécanismes extrêmementélaborés qui ont été étudiés en détail.

En conclusion, il se trouve qu'à chaque invasion denoctuelles, le haut potentiel biotique des souchesémergeantes résulterait de la rencontre temporelledes facteurs trophiques et climatiques privilégiés.

Discussion

L'existence de races physiologiquesest-elle bien prouvée?On observe dans l'année, deux types de femellesdes femelles très fertiles et des femelles peu fertilesqui se succèdent dans la nature. On se fonde ici surdes différences de potentiel reproducteur dessouches. De même à certaines périodes de l'année,on observe des différences de colorations alairesnotamment au niveau des taches. En autoécologieexpérimentale, si on modifie les conditions de l'élevage (température, hygrométrie .. .) et d'alimentationdes chenilles, on obtient la même différenciationdans les pigmentations alaires et dans les potentielsreproducteurs des souches.


CAlATAYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édit.), 1996.

Interactions insectes-plantes.Actes des 5" joumées du groupe de travail relations insectes-plantes,

26-27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, CIRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

Comportement de sélection de la plante hôtepar la cochenille farineuse du manioc P. manihoti :rôle des composés biochimiques

S. RENARD(ll, B. LE Rü(2), P.-A. CALATAYUD(3), G. LOGNAy(4), C. GA5PAR(l)

(1) Faculté des sciences agronomiques, UER de zoologie générale et appliquée, 2 passage des déportés,

5030 Gembloux, Belgique.(2) Centre OR5TOM, BP 1286, Pointe-Noire, république du Congo.(3) OR5TOM, L1N-BGP, parc scientifique Agropolis Il, Bt B5-B6, 34397 Montpellier Cedex 5, France.

(4) Faculté des sciences agronomiques, UER de chimie générale et organique, 2 passage des déportés,

5030 Gembloux, Belgique.

1:~::::,C:::ot e<culenta Ccantz (EuphO'-

biaceae), originaire d'Amérique latine, représente àl'heure actuelle un aliment de base dans les zonesforestières de l'Afrique centrale. Depuis les années1960-1970, à la suite de l'introduction en Afrique deboutures contaminées, le manioc subit de gravesdommages dus à la cochenille farineuse Phenacoccusmanihoti Mati le-ferrero (Hom., Pseudococcidae). Cetinsecte piqueur-suceur, phloémophage et oligophage,inféodé au genre Manihot, est en effet doté d'unimportant pouvoir de multiplication.

Méthodologie

Le sujet de notre travail s'inscrit dans le cadregénéral de l'étude des interactions multitrophiquesmanioc-cochenille farineuse-auxiliaires. Il s'intègreplus particulièrement dans le contexte de l'étude dela résistance des plantes, afin d'identifier les caractéristiques du manioc susceptibles d'induire une réduction des effectifs des cochenilles. Il se propose d'analyser le comportement de fixation de la cochenille sursa plante hôte en relation avec son équipement

sensoriel et les caractéristiques physiques et chimiques de la surface des feuilles. L'étude est réaliséesur plusieurs génotypes de manioc et sur le talinum(Talinum triangularae Jack, Portulacaceae) hébergeparfois des populations de cochenilles sur le terrain etil constitue une excellente plante de substitution aulaboratoire (NEUENSCHWANDER et MADOJEMU, 1986 ;IZIQUEL, 1990). Ces plantes ont été choisies d'aprèsleur degré de résistance antixénotique à l'égard de lacochenille (au sens de PAINTER, 1951) établi lors decriblages variétaux au champ et au laboratoire(TERTULIANO et al., 1993 ; LE Rü et TERTULIANO, 1993).

1 Résultats et discussion

1Le compoctement de ceconnaissance de la plantepar la cochenille a été décrit d'après les observationsà l'œil nu de cochenilles de stade L1 pendant90 minutes sur des feuilles entières. Nous avonsreprésenté les résultats sous forme d'éthogrammes(figure 1). Ces expériences ont conduit à une nouvelle classification des plantes selon leur degré dereconnaissance (antixénose) et à l'observation demouvements particuliers suggérant que les organessensoriels de la cochenille sont mobilisés. Par destechniques de microscopie électronique à balayage et


1ncozaType 1 9 .,...,.Type2 4 -Type 3 3 t

Type4 4

M'PembéType 1 3 .,Type2 4 - M··:

M. •

Type 4 B _--=- IJ*.-:;··:z;·'·':.-Cl*C,',::··,·,·,',::;;·,,···,·,::',,:::I::;::::::..,.,.:;::..,., :z--:::::::;:z::::z::z:::::::::::::::::=::::·::··,·,·,z···"'::!m.::.,.,',.::;,,;'"'::.,,.,::,•..,::;,.. ::::;:::.:!:,.y::./:E,",z::".,..,::,'w,,:::::z::::::::::::::,.,.,.;..::::::J..,.,.,'

Type 5 5

Fa ux-caoutchouc

-,==.:.:::::::=:==========================:::::::::::::::~~:::::::::::::......... ':::z::=.:.,.... , ::::::::J.':""."

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Type 4 7

Type 5 5

Type 6 5 .......•..._-_: ..:._-_:. _:·,M

TalinumType4 2 .-=--=_-=:J -=-_[]--=:.=--[]-IC,==::J-k·==========.. .=....::;::.....,.,::.....:::....::::::::::::::::::::=======:::1,.,

Type 7 5

Type B 9

11-=-::11:-- .'.- ... 1

Type 9 4 ,_t~___t Passage sur la ieuille --- Progression sur la ieuille ~ Passage sur ébauche ioliaire

t Passage sous la ieuille --- Progression sous la ieuille Cl Essai

HU Changement de ioliole ou de ieuille D Passage sur le pétiole ~ Essai sur ébauche ioliaire

Figure 1. Ethogrammes caractéristiques du comportement de fixation de la cochenille du manioc avant l'arrêt sur lesfeuilles des variétés M'Pembé et Incoza, de l'hybride Faux-caoutchouc et du Talium, Observations de 90 minutes,


à transmission, nous avons alors décrit la structureexterne et interne des sensilles de l'antenne, de lapatte et du labium. Nous avons ainsi montré que lesfonctions mécaniques, gustatives et olfactives sontbien représentées sur le labium et sur les antennes,tandis que seule la fonction mécanique est retrouvéesur la patte.

L'observation détaillée sur écran vidéo (caméraadaptée à la loupe binoculaire) du comportementd'acceptation de l'hôte, c'est-à-dire des différentesétapes rencontrées après l'arrêt de la cochenille sur levégétal, a mis en évidence une succession de phasestypiques, quelle que soit la plante (figure 1).

Ces observations ont été complétées par un enregistrement électrique de la pénétration des stylets dansla plante. Nous avons montré qu'une progression desstylets s'effectue au cours des différentes phasesobservées au cours de l'enregistrement vidéo et queles signaux électriques peuvent être associés auxitems comportementaux. La comparaison desmaniocs, en ce qui concerne les fréquences d'association « signaux électriques-items comportementaux»et la durée des signaux, a montré que le cheminement des stylets entre (et dans) les cellules jusqu'auphloème est plus difficile pour la variété la plusantixénotique et que le nombre de potential drops(courtes piqûres dans les cellules) est significativement plus élevé pour cette même variété.

L'observation de la surface des différentes plantes,étudiées en microscopie électronique à balayage, n'amis en évidence aucune différence structuralemajeure entre les trois maniocs. Les seules variationsretrouvées concernent l'épaisseur de la couche decires épicuticulaires et la taille des cellules épidermiques. Actuellement, nous nous attachons à corrélerles caractéristiques chimiques de la surface de lafeuille aux résultats de tests biologiques: l'extractiondes substances foliaires à l'aide de solvants de polarités diverses fournit d'une part des extraits sélectifssoumis à l'analyse chimique et, d'autre part, un« substrat biologique modifié » soumis au testcomportemental classique de reconnaissance.Les premiers résultats ont révélé la présence delinamarine, l'un des glycosides majeurs du manioc.Elle a été mise en évidence pour la première fois à lasurface de la feuille et son rôle phagostimulant a étésuggéré par CALATAYUD et al. (1994).

I~ ConclusionIlMW Dans l'état actuel de nos connaissances, nouspouvons dire que la cochenille du manioc estpourvue d'un équipement sensoriel composé d'unpetit nombre de sensilles mais très diversifiées, qui luipermettent de faire la distinction entre des plantes

hôtes et non hôtes. Cela signifie que les plantesqu'elle rencontre lui fournissent un ensemble d'informations qui la conduisent à l'acceptation ou au rejetde la plante.

Il est donc essentiel de comprendre les mécanismesliés à la reconnaissance, c'est-à-dire de déterminerles stimuli physiques et surtout chimiques quiinfluencent son choix.


CALATAYUD P.-A., RAHBE Y, TJALLINGI W.F., TERTULlANO M., LE Rü B., 1994. Electrically recorded feedingbehaviour of Cassava mealybug on host and non-hostplants. Entomol. Exp. Appl. 72 : 219-232.

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TERTULIANO M., DoSSOU-GBETE S., LE Rü B., 1993.Antixenotic and antibiotic components of the resistance to the cassava mealybug Phenacoccus manihotiin various host-plants. Insee!. Sei. Applie. 14 :657-665.

Discussion

Quelle est la durée des enregistrements EPG ?

La durée est de 22 minutes. Elle correspond à celledes séquences comportementales filmées antérieurement et a été choisie en fonction de l'atténuationmarquée de l'activité des cochenilles à la fin de cettepériode.


Les insectes supportent-ils bien l'éclairage?Oui.

Observation du comportement de la cochenillesur les différentes variétés de manioc étudiées

Il apparaît que le comportement de test probing estplus confus sur la variété la moins préférée. Cela setraduit par une agitation plus importante de lacochenille et une plus grande diversité d'items.

62

Pourquoi focaliser l'étude sur l'analysedes composés de surface ?Leur influence sur les insectes, que cela concerne lanutrition ou l'oviposition, ne fait plus de doute.Puisque l'insecte est d'abord confronté à la surface dela plante, c'est déjà à ce moment-là qu'une nonpréférence peut-être observée.


CALATAYUD P.-A., VERCAMBRE B. (ÉDIT.), 1996.INTERACTIONS INSECTES,PLANTES.

ACTES DES SE IOURNÉES DU GROUP! DE TRAVAIL RELATIONS INSECTES-PLANTES,

26-27 OCTOBRE 1995, MONTPELLIER, FRANCE.

COLLOQUES, CIRAD-CA, MONTPELLIER, FRANCE, 96 p.

R~action du pin sylvestre aux agressionspar les scolytes et leurs champignons associés:action des composés phénoliques sur les agresseurs

E. BOIS, F. LIEUTIER, A. YART

INRA, station de zoologie forestière, 45160 Ardon, France.

Etude de la croissance

de L. wingfieldiilli1 Introduct"lon~tt\

tk

4"\1 Une attaque de scolytes (Tomicus piniperdaJ etde leurs champignons associés (Leptographium wing(ieldii) sur pin sylvestre est généralement stoppée parune réaction induite du phloème. Cette réactionmatérialisée par une zone elliptique longitudinale estimprégnée de divers métabolites secondaires.

Etude des composés

phénoliques

L'étude de la composition phénolique de cettezone a permis de mettre en évidence des différencesentre phloème sain et réactionnel. Trois composéstotalement absents du phloème non agressé sontnéosynthétisés : la pinosylvine (PSl, son monométhyléther (PSMl et la pinocembrine (PC). D'autrescomposés présents dans le liber sain voient leurconcentration modifiée. La catéchine augmente dansla réaction alors que les dérivés de l'acide hydroxycinnamique diminuent. La taxifoline et son glycosideont des concentrations qui varient selon les arbres.Afin de mieux comprendre le rôle de ces différentscomposés phénoliques dans la réaction, nous avonsentrepris de tester leur action sur les agresseurs:L. wing(ieldii et T. piniperda.

1·

~.

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Il.;$'

lIt La croissance de L. wing(ieldii en présence desdivers composés a été testée en micro-plaque etmesurée par spectrophotométrie. La pinosylvine, sonmonométhyléther et la pinocembrine inhibent lacroissance du champignon. En revanche, la catéchinestimule la croissance, et la taxifoline n'a aucun effet.Diverses combinaisons ont aussi été testées, Lors demélanges des différents composés inhibiteurs, l'inhibition est amplifiée. En présence de taxifoline, l'inhibition due à la PC et à la PS est identique à celle deces composés introduits seu Is. En revanche, la taxifoline diminue l'inhibition induite par la PSM, De plus,l'analyse par HPLC du milieu de culture en fin d'expérience a permis d'évaluer la stabilité des composéset l'action du champignon sur ces derniers. L. wing(ieldii est capable de dégrader les différents composésinhibiteurs, PS, PSM et Pc. Cependant, au-delà d'unecertaine dose seuil, cette action n'est pas observée, lechampignon est alors totalement inhibé, En revanche,L. wing(ieldii ne dégrade pas les composés qui ont uneffet positif {catéchinel ou neutre (taxifolinel sur sacroissance.

Action des composés

sur T. piniperda

L'utilisation d'un milieu artificiel à base dephloème a permis d'étudier l'action de ces composéssur T. piniperda. Les tests ont été réalisés en boîte de


Pétri avec une rondelle de milieu artificiel. Laconsommation du milieu obtenue par pesée est identique quelle que soit la concentration en composésphénoliques présents dans le milieu nutritif. Danstous les cas, la mortalité est très faible.

f@ CI·~1 one uSlon::;?.;

Les composés phénoliques néosynthétisés dansla zone de réaction semblent donc avoir un effetfongistatique alors que celui dont la concentrationaugmente aurait un effet stimulateur surL. wingfieldii. Cependant, cette action n'a étéobservée qu'in vitro en absence de phloème. Contrairement à leur champignon associé, les insectes nesemblent pas gênés par la présence de ces composésdans leur milieu nutritif. La méthodologie utiliséepour les insectes n'est cependant peut-être pas assezprécise pour permettre l'observation de différencesentre les traitements. De plus, il serait intéressant detester l'action des composés phénoliques sur lesstades larvaires de T. piniperda.

64 1nteractions insectes-pl an tes

CAlATAYUD P.·A., VERCAMBRE B. (édit.), 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plan'tes,26-27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

Influence de la plante sur les caractéristiquesdémographiques d'Epidinocarsis lopezi,parasitoïde de la cochenille farineuse du manioc

R. SOUISSI(l), P.-A. CALATAYUD(2), B. LE Rü(J)(1) Université de Rennes l, laboratoire d'écobiologie des insectes parasitoïdes, campus de Beaulieu,35042 Rennes Cedex, France.

(2) ORSTOM, L1N-BGP, parc scientifique Agropolis Il, Bt B5-B6, 34397 Montpellier, Cedex 5, France,(3) ORSTOM, laboratoire d'entomologie agricole, BP 1286, Pointe-Noire, République du Congo,

Introduction

Depuis quelques années, dans un contexte delutte intégrée faisant appel à la lutte variétale et biologique, l'étude de l'incidence de la résistance desplantes sur l'efficacité des parasitofdes se développe.Parmi les différentes catégories de résistance définiespar PAINTER (1958), il semble que l'antibiose soitdavantage susceptible d'agir négativement sur le troisième niveau trophique (VAN EMDEN, 1991), Nousnous proposons dans la présente étude de déterminerdans quelle mesure des plantes caractérisées pardifférents degrés de résistance antibiotique à lacochenille Phenacoccus manihoti Matile-Ferrero(Homoptera : Pseudococcidae) influencent l'efficacitédu parasitoïde Epidinocarsis lopezi De Santis(Hymenoptera : EncyrtidaeJ. Cet effet est apprécié autravers du calcul du taux intrinsèque d'accroissementnaturel (rm) (BIRCH, 1948) qui intègre les différentescomposantes du développement du parasitoïde tellesque la durée de développement, la fécondité, lamortalité et le sex ratio.

Matériel et méthodes

Quatre plantes hôtes ont fait l'objet de notreétude: Incoza et Zanaga (MM 79). Deux variétés demanioc Manihot esculenta Crantz (Euphorbiaceae)sont testées: Faux-caoutchouc, hybride de M. esculenta et de M. glazovii Mul!. Arg. et Talinum, Talinum

triangularae Jacq (Portulacaceae). Les souches duparasitolde et de la cochenille, maintenues depuistrois ans au laboratoire, proviennent du Congo.

Les expériences se sont déroulées sur des plantsentiers, simultanément sur 9 à 12 femelles disposantchacune de 20 cochenilles L3 par jour. A la momification, les cochenilles sont mises une par une engélules, A l'émergence, les adultes sont dénombrés,le sexe déterminé, et leur durée de développementtotale notée. Les cochenilles non momifiées sontobservées à la loupe binoculaire afin d'observer unéventuel phénomène d'encapsulation. La féconditéjournalière du parasitoïde est assimilée à la sommedes nombres de momies et de parasitoïdes encapsulés obtenus chaque jour.

1 Résultats et discussionàtl

ilt] L'espèce de plante et la variété influencent significativement le succès reproducteur d'E. lopezi : letaux intrinsèque d'accroissement naturel rm est significativement plus élevé sur Zanaga et Talinum que surIncoza et Faux-caoutchouc (tableau 1), Parmi les différents paramètres qu'intègre rm, on note que seul lesex ratio n'est pas modifié par la plante (tableau Il).

La variété de manioc Incoza, qui est la plante où l'onenregistre la fécondité la plus élevée, 1,4 fois plusimportante que celle du Faux-caoutchouc est celle oùle taux de mortalité préimaginale est le plus important. Les substances secondaires ingérées par les


Tableau 1. Comparaison du taux net de reproduction (ro) du temps de génération ((T), et du taux intrinsèque d'accroisse-

ment naturel (rm) dT lopezi et de P. maniholi.

Conditions répertoriées Température Plante ro Temps génération rmet humidité relative (F/F/génération) (jours)

f. lopez;Etude de SOUISSI, CALATAYUD 25 oC, 70 % Incola 37,4 ± 7,4 a 30,1 ± 1,2 a 0,120 ± 0,008 a

Zanaga 53,0 ± 17,0 b 29,9 ± 1,2 a 0,131±0,013b

Faux-caoutchouc 35,7 ± 7,7 a 31,3±1,5b 0,114 ± 0,008 a

Talinum 54,0 ± 24,7 b 29,4 ± 1,2 a 0,132 ± 0,012 b

IZIQUEL, Le Ru, 1992 26 oC, 64 % Talinum 269,9 33,9 0,213

LOHR el al., 1989 27 oC, 60 % M. esculenla 24,6 19,9 0,166

P. man;hot;TERTULIANO el al., 1992 25 oC, 70 % Incola 295,6 20,8 0,133

Zanaga 299,1 18,1 0,155

Faux-caoutchouc 401 18,8 0,141

Talinum 287,6 20,8 0,15

SCHULTHESS et al., 1987 8 oC, 65-95 % n091934 357,4 39,8 0,157

LEMA et HERREN, 1985 27 oC, 72 % M. esculenta 443,2 32,9 0,2

Tableau II. Comparaison de la fertilité, de la durée de développement de la mortalité préimaginale et du sex ratio

d'E. Lapez; sur quatre plantes hôtes.

Plante Fécondité Durée de développement Mortalité préimaginale Sex ratioœufs/femelle des femelles (jours) (Ofa)

Incola 129 ± 19,2 a 23,8 ± 0,4 a 30,7 ± 7,9 a 62,99 ± 0,68 a

Zanaga 115±21,4a 24,3 ± 0,4 ab 18,5±10,4bc 64,95 ± 1,29 a

Faux-caoutchouc 94 ± 12,5 b 24,3 ± 0,3 bc 22,7 ± 6,1 b 62,14 ± 0,58 a

Talinum 118 ± 33,6 24,8 ± 0,5 14,8 ± 2,9 c 60,45 ± 2,78 a

insectes phytophages sont souvent invoquées pour

expliquer un tel effet négatif de la plante sur la

biologie et le développement des parasitoïdes (VAN

EMDEN, 1991). En ce qui concerne le couple manioccochenille, CALATAYUD et al. (1994) ont pu observer

que la rutine transportée par la sève phloémienne de

la plante serait ingérée et métabolisée par la coche

nille. " est permis de se demander si la rutine ou leproduit d'hydrolyse de ce glycosyde - la quercétine

- ne perturbe pas le développement du parasitoïde.En effet, la plus forte mortalité pré-imaginale

d'E. lapez; est enregistrée sur la variété de manioc

Incoza précisément celle présentant la plus forte

teneur en rutine : 10,9 mglg de matière sèche contre7,0 et 8,1 respectivement chez Zanaga et Faux-caoutchouc. Cette hypothèse reste à vérifier en étudiant

les caractéristiques écobiologiques d'E. lapez; se

66

développant sur des cochenilles élevées sur un milieuartificiel holidique dans lequel on fera varier lesteneurs en rutine.

Dans notre étude, la plante est responsable d'unevariation du rm du parasitoïde de près de 16 %. Lacomparaison de nos résultats avec ceux rapportésdans la lillérature indiquent des variations de valeurdu rm bien supérieures allant jusqu'à près de 84 %(tableau 1). Les différences observées ne résultent probablement pas de la seule plante mais de facteurs telsque la densité de l'hôte, l'alimentation des femelles,la température expérimentale, l'écotype du parasitOI de, voire la méthode d'estimation de la fécondité.

A température égale et sur les mêmes plantes hôtes,le rm dT lopezi est sensiblement inférieur à celui dela cochenille (tableau 1). Le rm' qui peut être utilisécomme un indice du fitness du parasitoide, est


souvent comparé à celui de son hôte (GODFRAY,1994). En lutte biologique, certains auteurs considèrent qu'un parasitoïde peut être efficace, quandson rm est supérieur ou égal à celui de son hôte(BIGLER, 1989). Fondés sur ce critère, les résultats présentés dans le tableau 1suggèrent une certaine inefficacité d'E. lopezi.

En définitive, nos résultats montrent que le rmd'E. lopezi est modifié significativement par desplantes exprimant différents niveaux de résistanceantibiotique à P manihoti. I/s indiquent notammentque la forte résistance exprimée par Incoza est défavorable au parasitoïde, dont elle affecte la mortalitéet la durée de développement préimaginales. Dansl'optique d'un renforcement de la lutte biologique àl'aide de variétés résistantes, l'utilisation de variétésde manioc présentant des caractéristiques de résistance comparable à Zanaga apparaît souhaitable.Toutefois, nos observations ayant été réalisées sur uneseule génération du parasitoïde au laboratoire,il conviendrait de les confirmer à long terme sur plusieurs générations du parasitoïde et en conditionsexpérimentales de terrain, avant d'envisager derecommander telle ou telle caractéristique de laplante à des sélectionneurs.

Références bibliographiquesBIGLER F., 1989. Quality assessment and control inentomophagous insects used for biological control.j. Appl. Entomol. 108 : 390-400.

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CAlA1AYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édit.), 1996.

Interaclions insecles-p/anles.Acles des Se journées du groupe de travail relalions insectes-plantes,

26-27 octobre \ 995, Montpellier, France.Colloques, CtRAD-CA, Monlpellier, France, 96 p.

1nfluence de la présence des fourmisou des Phycitinae sur la production de corps nourriciers

par Cecropia obtusa Trecul. (Cecropiaceae)en Guyane française

P.-J. 50LANO, M. BELIN-DEPOUX

Université Paris VI, laboratoire de biologie végétale tropicale, 12 rue Cuvier, 75005 Paris, France.

Introduction

Cecropia obtusa, plante pionnière de Guyanefrançaise est un myrmécophyte associé communément aux fourmis Azteca dans une relation stricte,symbiotique. L'élément trophique fondamental produit par la plante est le corps de Müller, corpusculeblanchâtre, ovolde, réunissant des cellules gorgées deréserves. Les entre-nœuds sont transformés en domaties abritant la colonie. Sur chaque entre-nœud, àl'opposé de l'insertion foliaire se situe une zone légèrement invaginée, le prostoma. Ce dernier est percépar la reine au moment de la fondation de la colonie.La base de chaque pétiole porte un tissu spécialisé, latrich ilium, 1ieu d'origi ne des corps nourriciers protégés par des poils pluricellulaires unisériés, les paraphyses. La production des corps nourriciers survienttoujours dans un même nyctémère, trois heures avantla tombée de la nuit, et se poursuit jusqu'au crépuscule. L'émission des corps nourriciers suit toujours cerythme, que l'individu soit occupé ou non par lesfourmis, habité par des chenilles ou cultivé en serre.

Etude de la productiondes corps de Müller

L'étude s'est déroulée sur le site de Petit Saut àproximité du barrage EDF sur le Sinnamary. Deuxespèces d'Azteca vivent en association avec Cecropiaobtusa, A. Iraili et A. a/fari. Cette dernière, nettement

68

maJOritaire, est présente dans plus de 60 % desarbres. Avant l'occupation par les fourmis, les entrenœuds peuvent être habités par des chenilles dePyra/idae phycitinae qui se nourrissent des corpsnourriciers. La production des corps de Müller a étésuivie pendant vingt jours (SOLANO, 1995) sur dixarbres occupés par les fourmis (figure 1), dix autreshabités par les chenilles (figure 2), et enfin dix arbres

Nombre de corpsnourrie iers

400

350

300

250

200

150

100

50

o

Figure 1. Production de corps nourriciers par Cecropiaobtusa occupés par des Azteca, pendant 20 jours.

Interactions insectes-plante~

Nombre de corpsnourricien.

SOLANO P., 1995. Dynamique du système Cecropiaobtusa Trécu!. (Cecropiaceae)-Azteca Emery (Formicidae) en Guyane française. DEA biologie des populations et éco-éthologie, université François RABELAIS,Tours, France, 29 p.


BELIN-DEPOUX M., DEjEAN A., CORBARA B., WICKERS S.,PASCAL L., TOUZET M.-C, MC KEY D., DUREDON J.,1995. Les interactions plantes pionnières-fourmis enGuyane française. Rôle dans la protection biotique.Rapport programme SOFT 1993-94,70 p.

de cent corps nourriciers par jour et par feuille). Ellereste importante (70) lorsque les chen iIles sévissent etdiminue considérablement (19) lorsque le Cecropiaest inoccupé. Cependant un écart de production dedeux catégories d'arbres occupés par les chenillesapparaît. Les Cecropia, habités par les fourmis, montrent une croissance accélérée par rapport à ceux qu ine le sont pas (TOUZET, 1993), conséquence possiblede la récupération de nutriments contenus dans lesdéchets des fourmis ou de l'utilisation du CO2accumulé dans les domaties. Cet apport énergétiquepourrait également être responsable de l'accroissement de la production des corps de Müller. Dans unepopulation presque monospécifique âgée de dix-huitmois (BELIN-DEPoux et al., 1995) avant l'occupationpar les Azteca, la présence de chenilles de Phycitinaedans les entre-nœuds n'entraîne qu'exceptionnellement l'endommagement des feuilles, la consommation des corps nourriciers étant prioritaire. En l'absence de fourmis, le feuillage est donc protégé par lescorps de Müller. Dans les Cecropia plus âgés, habitéspar les fourmis, les feuilles sont souvent endommagées. Cependant, la production foliaire accruedans le cas des individus occupés compense la perteen surface photosynthétisante des feuilles adultes.Ainsi, une protection phénologique, conséquence dela modification physiologique de la plante, engendrée par la présence des fourmis, pourrait suppléer laprotection biotique déficiente.

350

300

250

200

150

100

50

a

400

350

300

250

200

150

Figure 3. Production de corps nourriciers par Cecropiaobtusa non occupés, pendant 20 jours.

Figure 1. Production de corps nourriciers par Cecropiaobtusa occupés par des chenilles, pendant 20 jours.

non occupés (figure 3). La supériorité de la produc

tion des Cecropia occupés par les fourmis ou par les

chenilles est manifeste. Cependant la production est

maximale en présence des fourmis (en moyenne, plus

TOUZET M.-C, 1993. Biologie des Cecropia guyanais.Comportement des espèces myrmécophiles etnon myrmécophiles dans le milieu naturel. DEAd'écologie générale et production végétale, universitéParis VI, France, 32 p.


CAlATAYLJO P.-A., VERCAMBRE B. (édit.), 1996.Interactions inseCies-planles.Acles des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,26-27 octobre 1995, Monlpellier, France.Colloques, CIRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

Résistance du pin sylvestre au champignonOphiostoma ips (naturellement associé au scolytideIps sexdentatus), effets de diverses modalitésde stress hydrique

L. CROISÉ(l) (2), F. LIEUTIER(l), E. DREYER(2)

(1) INRA, station de zoologie forestière, 45160 Ardon, France.(2) INRA, unité de recherche écophysiologie forestière, équipe de bioclimatologie

et écophysiologie forestière, 54280 Champenoux, France.

1 Introductioni.%~:~~:::-;~

1 Les équipes de recherche, travaillant sur diversmodèles « con ifère hôte/scolytides et leurs champignons associés» aux Etats-Unis, en Scandinavie et enFrance, s'accordent pour attribuer à la fois uneimportance primordiale au système de défense localisé à proximité des points d'agressions (la réaction dedéfense induite) et au rôle prédisposant du stresshydrique sur les possibilités de défense naturelle desconifères hôtes lors d'attaques de scolytides. Toutefois, l'état des connaissances sur le rôle précis dustress hydrique, dans les dépérissements observésconsécutivement à des périodes de sécheresse marquée, reste très insuffisant pour envisager des moyensd'actions efficaces en pareilles situations. Les mécanismes orientant la résistance sont ainsi quasimentinconnus. Cependant, le coût élevé de l'élaborationde la réaction induite (via les métabolites secondaires:terpènes et phénols) et la relation étroite entre lacontrainte hydrique et le niveau de photosynthèsefont que le concept des relations source-puits de carbone est souvent utilisé pour interpréter des résultatsobtenus sur ces modèles d'étude. Les recherchesentreprises sur le modèle Pinus sy/vestris-Ophiostomaips (un des champignons pathogène associé avec unefréquence élevée au scolytide Ips sexdentatus)visaient deux principaux objectifs: caractériser lesvariations de la réaction de défense induite (longueuret composition phénolique) pour différentes modalités de stress hydrique bien déterminées, et tenter detester la relation entre le niveau de photosynthèse etla variabilité de la réaction.

70

Etude des réactions aux déficits

hydriques et aux inoculations

Méthodes

De jeunes plants de pin sylvestre, âgés de six ans etinstallés en serre, ont été soit soumis à des périodessuccessives de déficit hydrique, soit constammentbien arrosés avant d'être inoculés avec le pathogène.Trois séries successives d'inoculations ont été réalisées sur les mêmes arbres, au tout début du dessèchement, au plus fort du déficit et immédiatement aprèsréarrosage. L'état hydrique des plants a été mesuréfréquemment par le potentiel hydrique foliaire debase (lJI wp), et l'assimilation nette de CO2 (A) a étémesurée deux fois par semaine pendant la période decroissance. A partir de ces données brutes d'assimilation photosynthétique, un indice de déficit cumuléd'assimilation nette de CO2 (DA) a été calculé entreles arbres stressés et les témoins pour mieux prendreen compte le facteur durée de développement de laréaction induite dans le liber. Trois semaines aprèsinoculation, la longueur des réactions à la surface duliber a été mesurée individuellement. Une moitié longitudinale de chaque réaction a été prélevée pourdéterminer l'extension du pathogène dans les tissus,et l'autre moitié a été congelée dans l'azote liquidepour le dosage des phénols par HPLC et par précipitation des protéines, Parallèlement à l'analyse desphénols présents dans les réactions, des dosages dansdes échantillons de liber non réactionnel ont été


réalisés au moment des inoculations comme de lalecture des réactions.

Résultats

Un stress hydrique modéré ('fiwp > - 1,5 MPa)a provoqué une augmentation de la longueur desréactions induites tandis qu'un stress plus important('fiwp < - 1,5 MPa) a induit une diminution de cettelongueur. Toutes les situations correspondant à desinoculations réalisées, soit au tout début d'une phasede dessèchement, soit juste après réarrosage, n'ontmis en évidence aucune différence entre les longueurs de réaction des arbres témoins et celles desarbres stressés. En outre, aucune relation n'a étéobservée entre le développement du pathogène dansla réaction et l'état hydrique de l'hôte. En premièreanalyse, l'effet « stress hydrique Il est faible sur lesdouze composés phénoliques étudiés. Il ressortnéanmoins des résultats déjà traités, qu'une forteaccumulation de catéchine et d'autres composés nonidentifiés (PB) est observée entre le liber sain et leliber réactionnel, indépendamment des traitementshydriques. On observe également que deux stilbènes(la pinosylvine et son monométhyléther) et une flavonoïde (la pinocembrine) apparaissent systématiquement dans la réaction induite. Enfin, pour unstress modéré, on observe dans la réaction, une forteaugmentation des quantités d'un dérivé de l'acidehydroxycinnamique (l'ester de l'acide paracoumarique) et une augmentation moindre (non significative) des deux stilbènes. Dans les mêmes conditions,les deux flavonoïdes analysés - le glucoside de lataxifoline et la pinocembrine - présentent, commela catéchine et le composé PB, une légère diminutiondans la réaction induite des arbres stressés.

Une relation linéaire négative a été obtenue entre lesvariations de longueur de réaction des arbres stresséspar rapport à celle des témoins et le déficit cumuléd'assimilation de CO2 calculé pendant le développement des réactions.

Les résultats marquants de cette étude montrent l'importance de l'intensité du stress hydrique sur lesmodifications de la longueur de la réaction induite,mais également du moment des agressions par rapport à la phase du cycle de dessèchement. Le pin sylvestre semble ainsi capable de moduler de manièretrès précise l'allocation d'énergie vers la réactioninduite par le pathogène. En particulier, le retour àdes conditions hydriques favorables après unepériode déficitaire en eau, intense mais courte,indique une très bonne faculté de récupération de sesmécanismes de défense. Ces résultats soulignent l'importance fondamentale de la synchronisation entreles périodes de déficit hydrique et l'existence desphases d'attaque des scolytes.

Les relations source-puits de carbone et les modifications de l'importance relative des différents puits enfonction du statut hydrique de l'hôte nous fournissentune trame utile pour interpréter nos résultats. L'augmentation de la longueur de la réaction induite lorsd'une contrainte hydrique modérée peut ainsi résulterd'un report des assimilats carbonés des processus decroissance vers l'élaboration de la réaction tant quela photosynthèse reste appréciable. Au contraire, unecontrainte hydrique plus forte induit à la fois un arrêtde la croissance et un arrêt de la photosynthèse, iln'est donc pas surprenant d'observer une diminutionde la longueur de réaction. Ce type d'interprétationsuppose que l'énergie utilisée pour l'élaboration de laréaction induite provient du flux courant d'assimilatsphotosynthétiques et non pas des réserves carbonées.La corrélation négative obtenue entre le déficitcumulé d'assimilation photosynthétique et la longueur de la réaction renforce effectivement cettehypothèse.

En terme purement statistique, les résultats sur lesmodifications de la composition phénolique dues auxstress semblent décevants. Le rôle majeur de cesmétabolites secondaires dans la limitation du développement du pathogène suggérait en effet des variations de concentrations marquées dans la réaction enfonction du stress hydrique. Deux remarques peuventcependant être faites: la première porte sur l'impactbiologique réel des variations observées des concentrations en phénols. Une légère variation même nonsignificative au sens statistique peut avoir un effetinhibiteur important sur le pathogène et par conséquent sur les dimensions de la réaction induite. Destests biologiques en cours permettront d'évaluer lebien fondé de cette remarque (cf. communication deBOIS E.l. La deuxième remarque se rapporte au protocole de prélèvement des échantillons de liber. Lamoitié de la réaction dans le sens longitudinal a étéanalysée globalement. Des travaux récents montrentcependant l'existence d'un gradient de concentrationen phénols depuis le point d'inoculation jusqu'àl'extrémité de la réaction visible. Une analyse globalepeut donc entraîner un phénomène de dilution, ouune perte d'information susceptible de masquer desdifférences réelles dues au stress hydrique maisréduites par la procédure d'échantillonnage.

Conclusion

Nos travaux permettent de considérer le pinsylvestre comme beaucoup mieux armé contre lepathogène étudié pendant un stress hydrique que nele laissait supposer la littérature forestière fondée surdes observations de terrain. Enfin, les relationssource-puits de carbone semblent effectivement êtretrès utiles dans l'analyse de la variabilité de la résistance du pin sylvestre lors d'une contrainte hydrique.


CALATAYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édit,), 1996.

Interactions insectes-plantes.Actes des Se journées du groupe de Iravail relations insectes-plantes,26·27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAQ-CA, Montpellier, France, 96 p.

1nfluence du statut hydrique de jeunes pommiers

en pots sur l'abondance de l'araignée rougePanonychus ulm;

M.-H. SAUGE, G. FAUVEL

INRA-ENSAM-ORSTOM, UFR d'écologie animale et de zoologie agricole, section d'acarologie,2 place Viala, 34060 Montpellier Cedex 1, France.

Objectifs

Mesures sur le végétal

Les mesures effectuées sur pommier sont les suivantes:

- potentiel hydrique foliaire de base, avec chambrede Scholander, deux fois par semaine;

- la conductance stomatique, avec poromètre à diffusion de vapeur, une fois par semaine;

- la teneur en eau, par dessiccation à 130 oC à la finde l'expérimentation;

- la température foliaire avec thermocouplesconnectés à un enregistreur automatique. Cettemesure est effectuée toutes les trois minutes sur unepériode de vingt-quatre heures.

pullulations d'acariens phytophages sontgénéralement observées en période de forte chaleuret de sécheresse. A partir de ce constat, diversesexpérimentations en conditions contrôlées ont étéréalisées pour évaluer l'influence du stress hydriquesur la dynamique des populations d'acariens. Parmiles nombreux couples étudiés, seuls Tetranychusurticae Koch sur soja et Panonychus ulmi (Koch) surpommier répondent négativement au stress hydrique.

1 Problématique

li Les

Il s'agit de confirmer l'effet du statut hydrique dejeunes pommiers en pot sur l'abondance de l'araignée rouge, avec une attention particulière portéeaux modifications microclimatiques foliaires de laplante hôte.


Suivi des populations de P. ulm;

Sur chaque arbre expérimental, l'infestation estcontrôlée par dépôt de trois femelles adultes parfeuille, avec trois feuilles par arbre. Chacune de cestrois feuilles est prélevée respectivement 1, 2 et3 semaines après le jour de dépôt et le nombre d'acariens (œufs, immatures et adultes) est compté sousloupe binoculaire.

DispositifLes pommiers d'un an sont greffés et plantés en potde 30 litres sous tunnel plastique; trois traitementsd'irrigation sont appliqués: 33 %, 66 % et 100 % dela capacité au champ (CC), quantité d'eau ajustéetous les deux jours par pesée; chaque traitementrépété 26 fois dans un dispositif complet randomisé.La durée de l'expérimentation est de trois semaines.

I.~.@ Résultats

~ti Les résultats sont mentionnés dans les tableaux 1

et Il et dans la figure 1.

72 1nteractions insectes-pl antes

o-TI---.----r----rl----.----.---------,-----.,

-35 -30 ·25 -20 -15 -10 -5 0

Leaf water potential (bar)

Figure 1. Relation entre le potentiel hydrique foliaire debase et le nombre d'acariens par feuille trois semainesaprès infestation en fonction des traitements hydriquesappliqués.

1 Discussion

S Dans la littérature, il existe deux hypothèsespour expliquer l'effet positif du stress hydrique sur lespopulations:

- l'accroissement de la vitesse de développement viacelui de la température foliaire;

- l'amélioration des qualités nutritionnelles de laplante via l'augmentation de la quantité de solutés(osmorégulation).

Dans la situation étudiée, on se trouve en présencedes conditions suivantes:- un stress hydrique défavorable;- une relation non linéaire (figure 1) avec un seuil depotentiel hydrique (-5 bars), en deçà duquel lespopulations sont très réduites. L'explication possibleest que la plupart des processus physiologiques etbiochimiques chez les plantes stressées sont affectésdans la fourchette 0 et -10 bars (HSIAO, 1973) ;- dans la couche limite foliaire, la diminution del'hygrométrie des arbres stressés apparaît plus déterminante que l'accroissement de la température. Lecomportement de ponte est modifié. La proportiond'œufs en face inférieure (présence de stomates) augmente avec le stress hydrique. La troisième semaine,la conductance stomatique explique 49 % de lavariance du nombre d'acariens (régression nonlinéaire) ;- des difficultés pour dissocier les effets des facteursabiotiques de ceux des facteurs biochimiques. Dansla littérature, on trouve peu ou pas de résultats significatifs concernant les produits azotés et les sucres.Quel est le rôle possible de l'acide abscissique ? Lastructure chimique est proche de celle de la }H(juvenil hormone), elle servirait chez les criquets designal pour synchroniser la reproduction de l'insecteavec l'état physiologique de la plante hôte (VISSCHER

NEUMANN, 1980).

o

o

oo

o

o

o 33 %CC

[; 66 % CC

o 100%CC

25-

75 -

50-

100-

Mite number per leaf

150-

125 -

Tableau 1. Moyenne des mesures réalisées sur les pommiers en pots selon les différents traitements hydriques.

Mesures effectuées

33 % CC

Traitement hydrique

66 % CC 100 % CC F

Potentiel hydrique (bar)

Conductance somatique (cm/s)

Teneur relative en eau (% poids frais)

Température foliaire diurne (OC)

-27,7 ± 1,7 a

0,014 ± 0,027 a

55,1 ± 2,6 a

30,4 ± l,la

·6,6 ± 2,6 b

0,23 +·0,19 b

57,3 ± 2,3 b

28,9 ± 1,2 b

-2,1 ± 0,5 c

1,34 ± 0,62 c

58,1 ± 2,4 b

28,9 ± 0,8 b

1 420,2

92,9

10,2

5,5

CC : capacité au champ.Les moyennes (± écart-type) suivies d'une même lettre sur une même ligne ne sont pas significativement différentesà P ~ 0,05, test de Duncan.

Tableau II. Nombre moyen Oog(n+ 1)) d'acariens par feuille, l, 2 et 3 semaines après infestation.

Dates de mesure Traitement hydrique

33 % CC 66 % CC 100 % CC F

Semaine 1 0,98 ± 0,41 a 1,1°± 0,33 ab 1,25 ± 0,27 b 4,1

Semaine 2 0,59 ± 0,35 a 0,92 ± 0,32 b 1,19±0,36c 19,4

Semaine 3 0,26 ± 0,35 a 0,68 ± 0,43 a 1,49 ± 0,34 b 72,3

Les moyennes (± écart-type) suivies d'une même lettre sur une même ligne ne sont pas significativement différentesà P ~ 0,05, test de Duncan.



HSIAO T.c., 1973. Plant response to water stress. Ann.Rev. Plant Physiol. 24 : 519-570.

VISSCHER-NEUMANN 5., 1980. Regulation of grasshopper fecondity, longevity and egg viability byplant growth hormones. Experientia 36 : 130-131.


CALA1AYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édit.l. 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,


Colloques, CtRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

Composition biochimique de la sève phloémiennede la luzerne et performances du puceron du pois:effet d'un déficit hydrique

C. GIROUSSE

INRA, laboratoire de zoologie, 86600 Lusignan, France,

1 1ntroduction~~}~bli Les modifications de la physiologie des végétauxliées à des déficits hydriques ont fait l'objet de nombreux travaux (BRADFORD et HSIAO, 1982), mais lesétudes sur les conséquences de telles modificationssur les relations entre les plantes hôtes et les insectessont moins nombreuses. En particulier, les résultatsd'un déficit hydrique subi par les plantes hôtes sur ledéveloppement des aphides se sont révélés contradictoires, entraînant parfois une augmentation des populations de pucerons (ZUNIGA et CORCUERA, 1986) etd'autres fois une diminution (DE VRIES et MANGlITZ,1982). Bien qu'une étude comparative de ces différents travaux soit délicate en raison de la rareté desprécisions expérimentales portant en particulier surl'application des déficits hydriques, il semble ressortirde ces quelques travaux que les effets d'un déficithydrique des plantes hôtes sur le développement desaphides dépendent de plusieurs facteurs:- du système plante-aphide ;- de la façon dont se développe le déficit hydrique(intermittent ou continu) ;- du temps passé par les pucerons sur les plantesstressées;- de l'âge de l'organe végétal sur lequel les puceronssont suivis.

En outre, les études tentant d'élucider les mécanismesqui conduisent à des changements de la physiologiede la plante aux modifications des populations depucerons sont encore moins nombreuses. Une deshypothèses est qu'un déficit hydrique subi par laplante hôte altère la composition biochimique de lasève phloémienne de la plante (réel substrat alimen-

taire des aphides), entraînant ainsi une modificationdu taux de multiplication des pucerons. Dans cecadre, ce travail avait pour objectif d'étudier lescaractéristiques biologiques d'Acyrthosiphon pisumsur des plantes de luzerne déficitaires en eau et de lesrelier aux variations concomitantes de la compositionbiochimique des plantes stressées hydriquement.

fK~ Matériels et méthodes

1Les plantes de Medkago safiva ufilisées sont desboutures d'un clone d'un hybride Flamand Douze.Elles sont entretenues en serre jusqu'à leur utilisationen conditions contrôlées (20 oc, 16 h de photophase)où elles sont transférées à l'âge de six mois. Elles sontuti 1isées au stade végétatif (5-8 entre-nœuds). Lesplantes sont réparties en deux lots : les plantestémoins sont arrosées quotidiennement ad libitum;les plantes stressées hydriquement sont arrosées avecun volume d'eau diminué de moitié chaque jour jusqu'au total arrêt de l'arrosage. L'état hydrique desplantes est évalué par mesure du potentiel hydriquede base (\Il) de feuilles trifoliolées adultes à l'aided'une chambre à pression (SCHOLANDER et al., 1965),soit juste après la collecte de la sève, soit les différents jours de relevés des performances aphidiennes.La sève phloémienne est collectée par stylectomie etles teneurs en saccharose et en acides aminés librestotaux sont mesurées (GIROUSSE et al., 1991). Indépendamment, le développement des aphides est étudiépar des tests d'antibiose. Les aphides dont on suit lescaractéristiques biologiques sont des virginoparesadultes aptères de Acyrthosiphon pisum Harris élevés


en conditions contrôlées. On évalue sur quatorzejours (aux jours L J + 7, J + 14) le poids des adultesinstallés individuellement sur des tiges appartenantaux deux lots de plantes. On évalue à ces mêmesdates la fécondité des adultes ainsi que le poids deleur descendance et les éventuelles mortalités.

1 Résultats

1 Les plantes témoins présentent un potentielhydrique compris entre -0,3 et -0,5 MPa et les plantesstressées hydriquement, un potentiel hydrique compris entre -0,55 et -1,9 MPa. Un tel déficit hydriq'.Jeentraîne une diminution de la vitesse moyenned'élongation des tiges de plus de 50 % aprèsquatorze jours d'expérimentation (GiRouSSE, 1992).

Déficit hydrique et performancesaphidiennes

Quelle que soit la semaine d'expérimentation considérée, ni le poids des adultes, ni leur fécondité nesont affectées par le déficit hydrique de la plante hôte(tableau 1). Si la biomasse larvaire est identique entretraitements au jour J + 7 de l'expérience, elle est aujour) + 14, significativement (P > F = 0,03) plusfaible sur les plantes ayant subi un stress hydriqueque sur les plantes témoins. De plus, la survie desaphides installés sur les différentes plantes n'est passignificativement modifiée (tableau 1).

Il faut préciser que lors d'une expérience conduite demanière indépendante, sur treize jours, en conditionscontrôlées et sur des plantes dont le potentielhydrique variait de -0,3 MPa (plantes non déficitaires) à -1,3 MPa, nous avons trouvé des résultatssimilaires alors même que le déficit hydrique étaitappliqué postérieurement (72 h) à l'infestation aphidienne (BAOENHAUSSER et al., 1994). En effet le seulparamètre aphidien affecté de manière significativeaprès treize jours d'expérience est la biomasse totale.

Déficit hydrique et compositionbiochimique de la sève phloémienne

En ce qu i concerne le saccharose, plus la plante subitune contrainte hydrique intense, plus la sève phloémienne s'enrichit en saccharose. De plus, quand lepotentiel hydrique diminue de -0,3 à -1,9 MPa, onnote une augmentation significative de la teneur enacides aminés totaux, liée à l'augmentation en certains acides aminés (figure 1) : Pro, Val, Ile, Leu, Glu,Asp, Thr (par ordre décroissant d'augmentation). Lateneur en asparagine et celles des autres acidesaminés restent stables. L'augmentation la plus spectaculaire est celle de la proline dont la concentrationest multipliée par 60 quand le potentiel hydriquebaisse de -0,9 à -1,9 MPa. Sur le plan qualitatif, lespectre des acides aminés reste semblable à celuidécrit en conditions de non contrainte.

I~' Conclusion

..~~.. Ce travail nous permet de constater qu'en condi

tions de mild stress, les performances biologiquesmesurées du puceron du pois sur luzerne ne sont pasaffectées, hormis la biomasse larvaire à la fin de laseconde semaine d'expérimentation (ce dernier élément constituant peut être le début d'une réponse).

Plusieurs hypothèses sont avancées pour expliquer laquasi absence de réponse du puceron du pois à undéficit hydrique (If compris entre -0,6 MPa et- 1,9 MPa) de sa plante hôte:

- une réelle absence de relation entre teneurs ensucres et en acides aminés et performances despucerons. Cette hypothèse est étayée par une étudede la résistance variétale de la luzerne au puceron dupois qui n'a pas mis en évidence de lien entre lacomposition en sucres et en acides aminés de la sèvephloémienne de différents génotypes de luzerne etleur sensibilité au puceron (GiROUSSE et BOURNOVILLE,

1994) ;

Tableau 1. Caractéristiques biologiques (exprimées par individu survivant) d'A. p;sum sur des luzernes témoinsou déficitaires en eau (moyenne ± écart-type),

Traitement Poids de l'adulte (mg) Biomasse larvaire (mg) Fécondité (~/~)

Date J + 7 J + 14 J + 7 J + 14 J + 7 J + 14 Totale

Témoins 2,9 a 3,5 a 2,6 a 45,9a 42,7 a 58,6 a 44,0 a 102,6 aEcart-type ± 0,4 ± 0,7 ± 1,4 ± 15,2 ± 17,3 ± 10,2 ±11 ± 17,3

Déficitaire 3,0 a 3,5 a 2,2 a 49,4 il 32,7 b 55,5 a 43,4 a 98,9 aEcart-type ± 0,5 ± 0,9 ± 0,8 ± 10,6 ± 14,2 ± 9,2 ± 10,2 ± 14,7

Par colonne, les moyennes suivies d'une même lettre ne diffèrent pas significativement au seuil de 5 %.


Teneur en acides aminés (nmol!fll)

300~~ '1/ = -0,55 Mpa

• '1/=-1,9Mpa

200

100

a liL~, _1.;lwlL'''~M__",~__=~ 1: ~llliL *1Ala Arg Asn Asp Cys Gaba Gin Glu Gly His Ile leu lys Met Orn Phe Pro Ser Thr Tyr Val

Composition en acides aminés

Figure 1. Composition en acides aminés de la sève phloémienne de deux tiges de luzerne ayant des déficits hydriquestrès différents.

- une insuffisance (en termes qualitatifs et quantitatifs) des variations de composition de la sèvephloémienne induites par le déficit;

- une compensation d'une moindre ingestion de sève(vitesse d'exsudation diminuée) par une augmentation de sa qualité (augmentation des teneurs globalesen sucres et en acides aminés).


BADENHAUSSER 1., BOURNOVILLE R., DEVAL R.,DURAND j.-L., LERIN j., 1994. Pea aphid (Homoptera :Aphididae) and water deficit interaction on alfalfastem growth. j. Econ. Entomol. 87 : 1 689-1 695.

BRADFORD K.j., HSIAO T.c., 1982. PhysiologicalResponses to moderate water stress. In Encyclopediaof Plant Physiology, NS Vol. 12B. O.L. LANGE,NOBEL P.S., OSMOND C.B., ZIEGLER H. (Eds), SpringerVerlag, New York, Etats-Unis, p. 263-324.

GIROUSSE c., 1992. Composition en sucres et enacides aminés de la sève phloémienne de la luzerne

(Medicago sativa L.) : effets de facteurs écophysiologiques et conséquences sur les relationsluzerne / puceron du pois (A. pisum Harris). Thèse dedoctorat, université de Poitiers, France, 136 p.

GIROUSSE c., BOURNOVILLE R., 1994. Role of phloemsap quality and exudation characteristics on performance of pea aphid grown on lucerne genotypes.Entomol. Exp. Appl. 70 : 227-235.

GIROUSSE c., BONNEMAIN j.-L., DELROT S., BOURNOVILLE R., 1991. Sugar and amino acid composition ofphloem sap of Medicago sativa : a comparative studyof two collecting methods. Plant Physiol. Biochem.29:41-49.

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CALATAYUO P.-A., VERCAMBRE B. (édi1.l, 1996.

InteraClions inseCles·planles.ACles des Se journées du groupe de travail relations inseCies-planles,

26-27 OClObre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

1nfluence de l'état physiologique du colzasur le potentiel reproducteur de deux charançons

phytophages

J. LERININRA, centre de Poitou-Charentes, laboratoire de zoologie, 86600 Lusignan, France.

111~ IntroductionIlm1 Le colza, Brassica napus L., var. oleifera Metzger,est une crucifère originaire de l'ancien monde associée à un cortège de ravageurs spécialistes nombreuxet bien adaptés à leur plante hôte. Le terme bienadapté signifie que l'insecte peut exploiter aumaximum la plante sans empêcher sa pérennité,c'est-à-dire sa multiplication. De son côté, la plantealloue une partie non négligeable de son potentiel àla tolérance aux insectes. En termes plus agronomiques, l'indice de récolte est faible.

C'est la raison pour laquelle on a souvent constatéque la plupart des insectes adaptent leur ponte à lavigueur de la plante. Le charançon de la tige, Ceutorhynchus napi Gyll., pond plus d'œufs dans lesplantes massives, dont le métabolisme, mesuré parthermoluminescence, est le plus actif (DMOCH etLAGOWSKA, 1978). Le méligèthe du colza, Meligethesaeneus F., est plus abondant sur les plantes à fortpotentiel que sur les autres (LARSEN et al., 1985). Lebaris du colza, Baris coerulescens Scop., ravageurdes racines, adapte également sa ponte à la vigueurde la plante, mesurée par son diamètre au collet(KOUBAITI, 1992 ; KOUBAITI et LERIN, 1992) et la relation est density dependent (LERIN et KOUBAITI, 1995).Enfin, on constate une corrélation forte (R2 = 0,52)entre le nombre de siliques et le nombre de larves parplante chez le charançon des siliques, Ceutorhynchusassimilis Payk. (LERIN, 1982).

Mais d'autres facteurs que la taille (vigueur) de laplante - qui agit sur la répartition des œufs peuvent avoir une influence directe sur la fécondité

78

globale des insectes et leur comportement de ponte.Par exemple, la durée de floraison chez C. assimilisou le potentiel hydrique de la plante sur l'ovogenèsede B. coerulescens.

, Matériel et méthodes

l,;j", Des expériences en cage ont été menées pour

évaluer la fécondité des femelles de C. assimilis enfonction de la durée de la floraison. Des plantes,cultivées en pot ou en pleine terre, placées dans descages grillagées, ont été infestées artificiellement avecdes insectes prélevés dans la nature au moment duvol d'infestation. On a noté la durée de floraisonmoyenne d'une cage et le nombre de trous de sortie(soit le nombre de larves par cage).

Des expériences en chambre de culture ont étéconduites, à 20 oC, avec une photopériode de 16 h,pour évaluer l'influence d'un stress hydrique sur laponte et la production ovarienne de B. coerulescens.Des pivots de plantes arrosées ou non arrosées pendant quatre ou huit jours ont été présentés à descouples de baris pendant quatre jours. Le pivot a étérenouvelé pour une deuxième période de quatrejours. Les pivots étaient repiqués dans de la vermiculite humide, permettant une réhydratation partielle,ou dans de la vermiculite sèche, aggravant le dessèchement du pivot. Enfin des couples, ayant subi pendant huit jours des plantes stressées pendant huitjours, ont été remis durant quatre jours sur des pivotstémoins arrosés.


~fi Re'sultatsw~

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Le charançon des siliques pond de préférencedans les siliques jeunes, juste après la chute despétales. Les siliques âgées, de taille supérieure à5 cm, inhibent la ponte (LERtN, 1991 J. Une floraisonlente, fournissant de jeunes siliques sur une longuepériode pourrait donc être plus favorable à unefécondité abondante des femelles. Ces conditionspermettront également une production ovariennesoutenue, les femelles se nourrissant sur des organesjeunes lors du forage du trou de ponte. C'est bien ceque l'on constate: plus la durée de floraison estlongue, plus la fécondité du charançon des siliquesaugmente. Il existe une fécondité minimale d'environ50 œufs, obtenue avec des floraisons de quatresemaines et une fécondité maximale d'environ200 œufs pour une durée de floraison de huitsemaines environ (figure 1J. Des infestations différéesen cours de floraison, la même année, induisent égaIement une réduction de la fécondité des insectes:les triangles sur la figure 1 correspondent à trois datesd'infestation. Les insectes ayant été maintenus à bassetempérature, la diminution de la fécondité n'est pasdue au vieillissement des femelles. Ce résultatexplique pourquoi, dans les zones où du colza deprintemps est cultivé en même temps que du colzad'hiver (la floraison des deux types étant décalée), les

problèmes liés à ce ravageur sont beaucoup plusimportants que dans les zones où seul le colzad'hiver est cultivé. Cela confirme que la sélection ducolza pour la production humaine a réduit la duréede la floraison par rapport aux crucifères sauvages,comme les ravenelles (plante hôte alternative du charançon des siliques), dont la floraison commenceavant celle du colza et finit bien après, comme onpeut le constater dans les champs où elles sontprésentes.

Le baris introduit ses œufs un par un dans la planteau niveau du collet ou dans la partie supérieure de laracine, sous l'épiderme, après avoir consommé levégétal pour dégager une cavité. La femelle peutdonc, pour chaque œuf, estimer la qualité hydriquede la plante. En conditions sèches, l'insecte tend àpondre de plus en plus bas sur la racine, probablement pour retrouver un environnement hydrique quilui convienne mieux.

La ponte sur quatre jours du baris diminue en fonction du stress hydrique des plantes. La réduction de laponte est plus marquée lors de la deuxième périodede quatre jours (figure 2), la réduction étant d'autantplus forte que le stress est important comme on peutle voir pour les plantes stressées huit jours et repiquées dans de la vermiculite sèche. Cela s'expliquepar le fait que la production ovarienne, après huitjours passés sur les plantes stressées, est stoppée ou

Fécondité

200+

-------~-- +

100

150

+

+

+

+

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+

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50 1*;..............~--~+-----:r+

t

+

7,576,565,554,5O-t"------,-----------,-----..----------.-------r------r------~

4

Durée de floraison en semaines

figure 1. Relation entre la durée de floraison et la fécondité (.. : points supplémentaires de 1978).


Nombre d'œufs pondus pour 4 jours

16

Nombre d'ovocytes par femelle

20 -

Témoin

15 -

Stress 8 isans réhydratation

Cas 1 Cas 2Cas 1 Cas 1Cas 1

o

Stress 4 j ,.....

10 -

5 -

Stress 8 javec

réhydratation

-0- 4 premiers jours

- Wn-· 4 derniers jours

4

2

o-L._-'--_

6

8

14

10

12

témoin 4 jours 8 jours 8-12 jours

~-----------......- '----y---"

Vermiculite humide Vermiculite sèche

Cas 1 : 8 Jours de ponte sur des plantes stressées

Cas 2 : 8 jours de ponte sur des plantes stresséeset 4 jours sur des plantes témoin

Durée du stress hydrique appliqué aux plantes

Figure 2. Ponte de B. coerulescens en fonction du stresshydrique des plantes (moyenne ± erreur standard).

Figure 3. Production d'ovocytes en fonction du stress de laplante hôte (moyenne ± erreur standard).

fortement diminuée, le nombre d'ovocytes présentsdans les voies génitales des femelles, constaté aprèsdissection, est plus faible que dans les témoins régulièrement arrosés (figure 3). Ce phénomène est rapidement réversible, en moins de quatre jours, chez lesinsectes qui survivent au stress hydrique le plusdrastique (50 % de survie) (figure 3, à droite). Laréduction de la ponte déposée dans les plantes enfonction du déficit hydrique a pu être égalementconstatée en conditions naturelles.

superieures à 10 oC, la sélection a également perturbé la stratégie en rédu isant la durée du cycle de laplante pour obtenir des récoltes précoces. La plupartdu temps, seuls les premiers œufs pondus pourrontdonner des larves suffisamment âgées pour se nymphoser avant la récolte. La récolte crée, de plus, unchoc thermiqué et provoque le dessèchement trèsrapide des pivots restés dans le sol entraînant la mortalité de toutes les jeunes larves issues d'œufs pondustardivement.

Cette adaptation de la ponte aux conditionshydriques permet une meilleure survie des œufs.Cette hypothèse a été confirmée par la comparaisondu taux d'éclosion d'œufs posés sur du papier filtrehumide ou sec en boîte de Pétri.

On peut voir sur ces deux exemples d'effet de laplante hôte sur la fécondité que, dans un cas,l'insecte est en présence d'un artefact humain, quil'empêche le plus souvent de réaliser sa féconditépotentielle, alors que, dans l'autre cas, on est en présence d'une adaptation efficace permettant apparemment la survie du plus grand nombre de descendants.En fait, dans le cas du baris et parce que le développement larvaire est lent et nécessite des températures


OMOCH J., LAGowSKA A., 1978. Investigations on thecabbage weevil (Ceuthorrhynchus napi Gyll.).II. Insect-plant relationships and influence on theyield of winter rape (en polonais). Rocz. Nauk. Roin.,ser. E 8 (2): 137-150.

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Acles des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes, 1995 81

CAlATAYUD P.·A., VERCAMBRE B. (édi1.l. 1996.

Interactions insectes-plantes.Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,26-27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, (lRAD·CA, Montpellier, France, 96 p.

la vigueur accroît la sensibilité du pin maritimeà la pyrale du tronc, Dioryctria sylvestrella

H. JACTEL, P. MENASSIEU, M. KLEINHERT

INRA, laboratoire d'entomologie forestière, Pierroton, BP 45, 33611 Gazinet Cedex, France.

Figure 1. Type de lande et taux d'infestation despeuplements par Dioryctria sylvestrella (72 parcelles).

Le taux d'infestation des peuplements augmentesignificativement avec leur vigueur, définie commel'accroissement annuel en surface des cernes(à 1,3 m) des arbres (figure 2).

A l'intérieur d'un même peuplement, les arbres lesplus vigoureux sont préférentiellement attaqués(figure 3).

1~~t::~~::i::ble p,évaloi, chez les fo'estiers pour considérer que toute sylviculture qui tend àaccroître la vigueur des arbres favorise la résistancedes peuplements aux attaques parasitaires, Cetteconviction est sans doute justifiée pour un certainnombre de xylophages secondaires ou de défoliateurspour lesquels l'ampleur des dégâts dépend desréserves énergétiques mobilisables par l'arbre pour sedéfendre. Mais de nombreux exemples montrent aucontraire une augmentation des attaques sur desarbres de fort diamètre (scolytes) ou de croissancerapide (tordeuses, hylobes). La sensibilité accrue deces arbres est souvent interprétée comme la conséquence d'une augmentation de la quantité et de laqualité des tissus nourriciers qui favoriserait la survielarvaire. Nous voudrions présenter un insecte ravageur pour lequel la vigueur favoriserait égalementl'attractivité et donc la sélection de l'arbre hôte.

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~1O'1:l

cft 5

O-j--Lande sèche

y = 1,5604 x· 7,4507R2 = 0,4028

7 9 11 13 15 17 19 21

Accroissement annuel en surface terrière (cm2)

Observations

Les peuplements de pin maritime en landehumide, moins soumis au stress hydrique et manifestant une forte productivité forestière, sont trois foisplus attaqués que les peuplements en lande sèche(figure 1).

82

.:!j 35:Jcr 30'"~ 25

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~ 15"0 10

""o 5

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figure 2. Vigueur et taux d'infestation des peuplementspar Dioryctria sylvestrella (12 parcelles suivies sur 4 ans).


Classes de circonférence des arbres

La notation des attaques de pyrale, des mesuresdendrométriques et l'analyse de la compositionterpénique de la résine ont été réalisées sur200 arbres correspondant à la familles de pleinfrères. Pour chacun des 13 mono et sesquiterpènesidentifiés, un taux d'émission par arbre a été calculécomme étant le produit de la proportion relative dece terpène par la proportion de surface d'écorcefissurée.

Alors qu'il n'existe aucune différence significativeentre arbres indemnes et attaqués pour les proportions de terpènes, les taux d'émission du myrcène, ducamphène, du limonène et du terpinolène sont significativement supérieurs pour les arbres infestés(figure 5).

En analyse discriminante, l'utilisation simultanée desdonnées dendrométriques et des proportions de terpènes permet de prédire si l'arbre sera indemne ouattaqué avec un risque d'erreur de 22 % seulement.

Le taux d'infestation par famille est significativementcorrélé au taux d'émission moyen de terpinolène,

9 107 865432

y = 3,2579 x + 0,3467R2 =0,7108

o+-----'r------.---.--,------,--,----,.---r-------.-,o

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g- 40l:

'"~ 30..0_~ 20'D

~ 10

La présence d'attaques pl us fréquentes sur des arbresvigoureux peut être due à une meilleure réussite desinfestations, Les larves doivent en effet pénétrer, aupremier stade, à travers l'écorce, puis se nourrir audépend du phloème. Les arbres à forte croissanceprésenteraient alors une fissuration du rhytidome etune épaisseur de 1iber suffisante pour permettre unebonne survie larvaire. La distribution des niveauxd'attaque dans l'arbre montre d'ailleurs que les entrenœuds les plus souvent atteints sont ceux âgés detrois à cinq ans, pour lesquels le compromis entreune écorce fine et un phloème épais paraît lemeilleur.

Figure 3. Taux d'infestation par Dioryctria sylvestrella parclasse de circonférence, dans un peuplement de 15 ansen lande humide,

Cependant, la raison pour laquelle un arbre estinfesté ne semble pas dépendre uniquement deschances de survie larvaire. En effet, nous avonsmontré que les arbres élagués sont plus attaqués queles autres - indépendamment de leur diamètre - etque le risque d'attaque est proportionnel au nombrede branches vivantes coupées, ce mode d'infestationétant non contagieux, Il semble donc que la sélectionde l'arbre hôte corresponde à une attraction primaire,individuelle, à l'égard de l'insecte,

Ë100Capture

~ 75 de D. sy/vestrella

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Mois

Les composés olfactifs attractifs

Figure 4. Proportions de croissance radiale du pinmaritime (sur 3 ans et 28 placettes) et de capturede papillons (sur 7 ans) au cours de {'année.

Figure 5. Moyenne des taux d'émission de terpènespour les arbres indemnes et attaqués(* : différence significative, test 1).

L'attraction serait liée à la présence de composésolfactifs, sans doute de nature terpénique, émanantde la résine qui s'écoule des blessures de l'écorce.Par la suite, la vigueur, traduite par une forte croissance radiale, pourrait aussi, en augmentant la fissuration de l'écorce, favoriser l'écoulement résinique,ce qui augmenterait l'émission du signal attractif.

Un premier argument de type phénologique sembleétayer cette hypothèse: la période d'attaque du ravageur suit immédiatement dans le temps la période deplus forte croissance radiale de l'arbre hôte, pendantlaquelle une importante fissuration du rhytidome estobservée - la composition terpénique de la résinerestant inchangée au cours de l'année (figure 4).

-0 1.62.: 1 4c •Q 1,2.~ 1~ 0,8~ 0,6~ 0,4~ 0,2

°


Ô 35 Y = 103,4 X+ 2.1347 ...;;; 30 R2 = 0,6425] 25c

"0 20x 15 •:::J

~ 10

5 •°° 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Taux d'émission du terpinolène

Figure 6. Relation entre le pourcentage d'arbres attaquéspar famille et le taux d'émission moyen de terpinolènedes arbres de 'a famille.

11 est entièrement expliqué (r ::; 0,99) par la combinaison linéaire des taux d'émission de cinq terpènesŒ-pinène, myrcène, limonène, terpinolène etd-3 carène) (figure 6).

>~I 1·

1< Conc uSlon

: La sélection de l'arbre hôte par O. sylvestrella

dépendrait donc de l'interaction de deux facteurslimitants : la présence d'un signal attractif, dépendantdes proportions d'un ou de plusieurs terpènes, etl'émission effective de ce signal dans l'atmosphère,dépendant de la perméabilité de l'écorce. La vigueurqui se traduit par une forte croissance radiale et uneimportante fissuration de l'écorce contribuerait donc

84

à augmenter la sensibi 1ité des arbres en favorisant lasurvie larvaire mais aussi en augmentant leur attractivité. La sylviculture intensive du pin maritime, donttoutes les actions visent à augmenter la croissancedes arbres (drainage, fertilisation, plantations à faibledensité, éclaircies vigoureuses) pourrait donc avoirpour conséquence un accroissement sensible desdégâts de la pyrale du tronc.

Discussion

Comment les larves peuvent-ellesse défendre contre la résine?

Les larves vivent dans cette résine, se nymphosentmême à l'intérieur de la coulée de résine. Elles montrent une capacité de résistance remarquable. Larésine n'a pas d'effet direct sur celles-ci. DUCASSE

(1936) a étudié les raisons pour lesquelles les chenilles de la pyrale du pin maritime ne sont pasengluées dans la résine qui enduit leurs galeries. Elleévoque une couche de substance transparente sur lacuticule des larves, correspondant à une sécrétioncutanée de nature cireuse et protectrice, ainsi qu'unesécrétion basique blanchâtre, produite par les glandesmandibulaires et qui protégerait également lachenille de l'action des acides résiniques.


CALATAYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édit.}, 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,26-27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAD-CA. Montpellier, France, 96 p.

Nouvelle technique de sélection des cacaoyerstolérants aux mirides.

Relation entre les résultats de microtests

et les données d'observations en champ

J. NCUYEN-BAN

ClRAD-CP, unité de recherche défense des cultures, BP 5035, 34032 Montpellier Cedex 1, France.

Il\W Introduction

L'étude de la résistance génétique du cacaoyeraux attaques du miride, Sahlbergella singularis(Hagl.), repose jusqu'à présent, sur des observationsau champ du comportement des cultivars face à cedangereux ennemi de la cacaoculture en Afrique tropicale. Intéressante dans la mesure où cette approchea permis de guider les programmes de sélection, iln'en demeure pas moins que les observations surplantes pérennes sont longues (trois à quatre ans enmoyenne) et coûteuses en investissements humains.Ce constat nous a amenés à normaliser une méthodede microtests en salle, fondée sur l'étude des préférences alimentaires des mirides (PIART, 1972) pourquantifier les niveaux d'attractivité des cacaoyers àdes conditions contrôlées et donnant des résultatsreproductibles.

1. Deux niveaux d'étude

1Mill En vue d'établir une concordance entre les don-nées de laboratoire et celles collectées au champ,une approche à deux niveaux a été entreprise:

- tri préliminaire des cultivars en salle opéré aumoyen de microtests ;

- couplage avec un programme d'observations surhuit ans dans deux zones écologiques différentes dela Côte d'Ivoire - en bordure lagunaire (Bingerville)et sous forêt éclaircie de la Basse Côte (Divo).

Dans les blocs expérimentaux, les clones-têtes desélection, ainsi que les hybrides qui en étaient issus,furent suivis individuellement pendant toute lapériode d'activité des mirides dans les agrosystèmes.

Après trois séquences d'observations successives surle terrain, l'analyse comparative des résultats a révéléune bonne similitude entre les réponses des cultivarsen microtests et celles obtenues en plein champ.

En Côte d'Ivoire, les réponses des cultivars auxattaques de mirides révèlent l'existence de deuxgroupes comportementaux au sein du matérielvégétal sélectionné, par ordre d'attractivité croissante,les Forasteros (haut et bas amazoniens) et les Trinitarios. Au Cameroun, les microtests ont révélé unpolymorphisme comportemental dans les cultivarstestés. C'est ainsi que les plants de même origine sontsusceptibles d'avoir des réactions fort différentes auxpunaises (exemple les SNK).

Conclusion

Rapide et simple à réaliser, la technique demicrotests peut être efficace pour la sélection précoced'un matériel végétal tolérant aux mirides.

Actes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes, 1995 8)

CALATAYUD P.-A" VERCAMBRE B. (édil.l, 1996.

Interactions insectes·plantes.

ACles des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,26-27 octobre 1995, Montpellier, France.

Colloques, ClRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

La résistance des caféiers à la chenille mineusedes feuilles, Perileucoptera coffeellaGuérin-Méneville. Validation des tests précoces

B. DECAZY

CIRAD-CP, unité de recherche défense des cultures, BP 5035, 34032 Montpellier Cedex 1, France.

Cette étude a été conduite par O. GUERREIRü-FILHülors de la préparation de sa thèse de doctorat présentée à \'ENSA de Montpellier.

1 Introduction11]lj!j!~i#'i La chenille mineuse des feuilles, Perileucopteraco((eella Guérin-Méneville, est considérée commel'un des principaux ravageurs du caféier au Brésil.Elle peut entraîner une chute importante des feuilles àl'origine de fortes diminutions de production. Outrela lutte chimique fort développée, la vulgarisation devariétés résistantes semble être la méthode idéale,puisque le genre Co((ea présente au champ unegrande diversité génétique pour cette résistance. Afinde l'évaluer, des tests de laboratoire ont été mis aupoint. Encore doit-on s'assurer de la conformité desrésultats.

Résultats

la résistance des caféiers au champ

Les informations sur la sensibilité de C. arabica sontparfois assez contradictoires. Cependant, la grandemajorité des résultats montre que toutes les variétéssont sensibles à la chenille mineuse. Dans une étudeconduite par MEDINA FILHü et al. (1977), lors de fortes

86

infestations naturelles au champ, le pourcentage defeuilles minées par les insectes fut très élevé: lescultivars catuai Vermelho, Mundo Novo, Acaià,Bourbon Vermelho et Bourbon Amarelo ont eu plusde 75 % de leurs feuilles attaquées; tandis que chezd'autres variétés comme le Tipica, San Ramon,Caturra Vermelho, Caturra Amarelo et Maragogipe, lepourcentage d'infestation se trouve autour de 50 %.Certaines lignées sub-spontanées d'Ethiopie, centred'origine de l'espèce, montrent, en conditions dechamp, une bonne tolérance à la mineuse.

Le plus haut niveau de résistance à la mineuse desfeuilles est observé chez l'espèce C. stenophylla.Dans les feuilles de cette espèce, les larves, aprèséclosion des œufs, meurent rapidement sans faire degalerie, cette résistance semble due à la compositionbiochimique des tissus foliaires.

Au champ, certains cultivars de l'espèceC. canephora, les espèces C. liberica, C. dewevrei,C. eugenioides, C. kapakata, C. salvatrix montrentune certaine résistance. Cette résistance se traduit parune baisse du pourcentage d'infestation (les galeriesformées sont généralement plus petites), mais surtoutpar une baisse marquée du taux de reproduction del'insecte, ce qui diminuerait le potentiel d'inoculationpour le prochain cycle d'infestation.

C. racemosa allie une bonne résistance à la mineuseà des caractères agronomiques intéressants pour laculture du café: floraison abondante, croisementfacile avec l'arabica. Aussi cette espèce a-t-elle étéutilisée dans des programmes de caféiers arabicarésistants à la mineuse.


la résistance des caféiers en laboratoireLe matériel végétal utilisé est constitué par dessemenceaux de caféiers élevés en pépinière et âgésde quelques mois. Après une étude préliminaire deconformité pour les paramètres biotiques de la chenille mineuse entre un élevage sur feuille et un élevage sur disque de feuille, il a été retenu, pour plusde commodité, de travailler avec des disques defeuilles.

Pour chaque espèce ou pour chaque cultivar decaféier, les paramètres mesurés sont les potentialitésbiotiques de l'insecte (durée du cycle de développement, viabilité des diverses stades, etc.), ainsi que laforme et la taille des galeries (NPA, échelle de 0 à 4)et la surface foliaire détruite (5FD, en mm). A titred'exemple, le tableau 1 montre le comportement dedivers caféiers.

Ce tableau montre que le cultivar Catuaï deC. arabica est très sensible: les lésions sont grandeset à peu près circulaires. Les autres espècesde caféiers sont moins sensibles. Les espècesC. stenophylla et C. kapakata sont très résistantes,

Tableau 1. Résultats des mesures effectuées sur différentesvariétés de caféiers: forme et taille des galeries(NPA, échelle de 0 à 4) ; surface foliaire détruite (SFD,mm).

Espèce de caféier NPA Surface foliaire détruite

C. arabica 3,97 a 2,13 a

C. canephora 3,39 ab 1,76 abc

C. congensis 3,14 ab 1,55 bc

C. liberica 1,60 cd 0,83 de

C. dewevrei 1,18 0,57

C. slenophylla 0,06 e 0,03 f

C. racemosa 0,49 0,28

aucune galerie ne parvient à se former. L'espèceC. racemosa est intermédiaire, elle présente tout demême une bonne résistance, les lésions sont de typefiliforme et très petites.

1Discussion et conclusion

, Les ,èsultats des tests p,ècoces en labmato;,econfirment totalement les observations faites auchamp dans le passé. On peut donc utiliser ces techniques de laboratoire pour les actions suivantes:- évaluer un matériel végétal nouvellement créé;- cribler le matériel végétal existant lorsque ce maté-riel, sélectionné pour certains critères agronomiquesintéressants, doit être mis en place dans des zonesd'endémie de la chenille mineuse.

Dans le cadre du programme de transformationgénétique du caféier, des techniques de tests plusprécoces sur des caféiers in vitro sont en coursde mise au point pour le rendre résistant àPerileucoptera coffeella, grâce à l'introgression degènes de Bacillus thuringiensis.


GUERREIRO FILHO o., 1994. Identification de gènes derésistance à Perileucoptera coffeella en vue de l'amé1ioration de Coffea arabica : Potentiel d'espècesdiploïdes du genre Coffea ; gènes de Bacillus thuringiensis. Thèse de doctorat, EN5A, Montpell ier,France, 173 p.

MEDINA FILHO H.P., CARVALHO A., MEDINA D.M., 1977.Melhoramento do cafeeiro. Observaçaoes sobre aresistencia do cafeeiroao bicho mineiro. Bragancia,Campinas, Brésil 37 (36) : 131-137.


CALATAYUD P.-A., VERCAMBRE B. lédil.l, 1996.

Interactions insectes-plantes.Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes.26-27 oCiobre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAD-CA, Montpellier, France, 96 p.

Etude du comportement du rizvis-à-vis de Chilo suppressalis

B, VERCAMBRE, M. BETBÉDER-MATIBETt, M. RENAND

ClRAD-CA, unité de recherche entomologie appliquée, BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1, France.

Introduction, objet

Mettre au point un test rapide de sensibilité du riz àla chenille Chilo suppressalis (Lep., Pyralidae) en vued'orienter le sélectionneur pour la mise au point devariétés résistantes et tolérantes afin d'envisager lalimitation, voire la suppression des traitements insecticides sur la deuxième génération du foreur enCamargue.

Matériel et méthode

Ils sont décrits dans le tableau 1.

Tableau 1. Présentation des essais au laboratoireet au champ, mesures des dégâts de pyrale.

Résultats

Les résultats sont présentés dans la figure 1.

Conclusion

Globalement, on remarque le même classement desvariétés.

Dans le détail, des différences apparaissent (choix,non choix, croissance végétative très différente, stadephénologique différent).

Les résultats demandent une confirmation sur un plusgrand choix de variétés.

laboratoire

Année 1992

Lieu InsectariumClRAD-CA,Montpell ier

Dispositif Terrinescomportant16 pots de 5 tiges

1nfestation art ificielle(100 œufs/16 pots)non choix

Jourd'infestation Semis + 34 j

Observations % tiges attaquées(mortes) à 3 dates(4, 10, 18 joursaprès infestation)

88

Plein champ

1992

Station du Mas-AdrienCFR-Arles

Collection de référencechaque variétéétant représentéepar 3 lignes de 2,5 m

naturelle, choixpossible, attaque toutau long du cyclevégétatif du riz

Date de semis du riz:début mai

% tiges attaquéesaprès dissectionà 3 dates (début,mi-septembre,et à la récoltemi-octobre)

Discussion

Quelle est la liaison entre les composésanthocyanés et le comportement de la chenille?On ne connaît pas très bien cette liaison. L'anthocyane est un composé phénolique. Ces composéssont importants dans le comportement des insectes.Dans le cas du riz, les anthocyanes sont particulièrement développés, ce qui se traduit par dessymptômes importants lors de stress hydrique, lorsd'attaques d'insectes ... Les composés anthocyanéssont localisés dans les tissus à l'état juvénile, dans leszones de croissance intense, dans les entre-nœuds. Iln'y a pas nécessairement un lien entre la présence decomposés anthocyanés et une résistance ou unesensibilité au stress. Dans le cas des cacaoyers, lapigmentation rouge attire plus les mirides. Cela estcontradictoire avec le fait que l'on sait que lesinsectes « voient}) très mal le rouge.

1nteractions insectes-plante5

----.----~Thaïbonnet

VariétésObservations à 3 dates

o

20

40

80

60

Infestation naturelle (collection au champ)

% tiges attaquées

100

Observations à 3 dates

Infestation artificielle laboratoire {jour il

20

80

40

60

% tiges mortes100

.)+4 flj)+10 11I)+18 • 1er septembre M 17 septembre Il 12 octobre (récolte)

Figure 1. Observation des dégâts de Chilo suppressalis sur 4 variétés de riz {Ballila 28, Ariète, Calendal, Thaïbonnet},à trois dates, après infestation artificielle au laboratoire, en infestation naturelle au champ.


CALATAYUD P.-A.. VERCAMBRE B. (édil.l. 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des 5" journées du groupe de travail relations insectes-plantes.26-27 octobre t99S. Montpellier. France.Colloques, CIRAD-CA, Montpellier. France. 96 p.

Résistance de Cucumis melo L. à Liriomyza trifolii(Burgess), Diptera : Agromyzidae

D. BORDAT(1), M. PITRAT(2), C. DOGIMONT(2), C. PAGÈS(1)

(1) CIRAD-FHLOR, laboratoire d'entomologie, BP 5045, 34032 Montpellier Cedex 1, France.

(2) INRA, station d'amélioration des plantes maraîchères, BP 94, 84143 Montfavet Cedex, France.

Introduction

Liriamyza. trirali; est un diptère, dont les adultespiquent le végétal pour se nourrir et pondre. Leslarves minent le parenchyme des feuilles, diminuantainsi l'efficience de la photosynthèse d'un grandnombre de plantes cultivées. L. trirali; est devenuerésistante à de nombreux insecticides, l'étude de larésistance est devenu un secteur clé de son contrôle.

1Résultats et discussion

i:<~ Le nombre moyen de mines obtenues par plantefut similaire dans les deux expérimentations: laboratoire 16,3 ; serre 15,2 avec un nombre moyen defemelles infestantes par plante de 2,5 et 29 respectivement. Mais le nombre de mines obtenues fut significativement différent entre les trois génotypes(tableaux 1 et Il, figure 1). Le génotype Nantais a un

..... Védrandais (total)

'-0- Védrandais (alive

___ B 66.5 (total)

-0- B 66.5 (alive)

--r- Nantais (total)

-/'>- Nantais (alive)

LS L6 L7 L8 L9 LlO L11 L12 L13a a ab b c d d

Etage foliaire

3

4

o-t=--e=---:r~-4-----r---*-,"'-----,-~:::-:::';:':'+-=:~~L3 L4b b

Nombre de larves par feuille

5

Figure 1. Nombre de larves de L. trifolii observées sur lesfeuil/es de trois variétés de melons. Les étages foliairesayant des lettres différentes sont significativement différentsau seuil de 5 % d'après le test de Newman-Keuls.

Deux essais comparatifs ont été menés en laboratoire et en serre sous infestations contrôlées pourétudier la résistance de trois génotypes de melon:Védrantais, Nantais Oblong et B 66-5 à la mineuseL. triralii.


En laboratoire, il a été réalisé des infestations de10 plants de melon au stade de deux feuilles biendéveloppées. De plus, l'essai était réalisé sous cage:25 oC, 75 % d'humidité, photopériode 12h/12h.

Sous serre, il a été disposé 5 blocs de 3 parcelles de6 plants par génotype, répartis au hasard. L'infestationa eu lieu sur des plants palissés de 13 à 18 feuilles,en disposant 400 pupes de L. trdalii au centre dechaque parcelle. La température moyenne était de18-20 oC, sous photopériode annuelle.

Dans les deux cas, on note le nombre de mines parfeuilles, avec larves vivantes ou mortes, à six et treizejours respectivement.


nombre significativement plus faible de mines queB 66-5, la différence étant plus élevée pour lesplantes en serre que les plants en laboratoire, lerapport est de 0,17 et 0,59 respectivement. Le pourcentage de mortalité larvaire fut total chez Nantaisdans les deux tests, les mines ne dépassant pas 1 à2 mm (L 1). On en conclut que ce génotype présente

une résistance par antibiose, dont il reste à découvrirla nature. Ce génotype ayant des qualités agronomiques intéressantes pourra être utilisé commesource de résistance. La stabilité de cette résistancedoit être vérifiée à l'égard d'autres populations deL. trifolii.

Tableau 1. Nombre moyen de mines de L. trifolii observées sur les plantes au stade 2e feuille pour trois variétés de melon(10 plantes par essai).

N° du test B 66.5 Védrantais Nantais

m ext. d.s. m. ext. d.s. m. ext. d.s.

42-1 22,8 5-59 14,9 16,8 3-30 9,6 24,1 6-47 11 ,6

42-2 21,3 6-48 15,3 21,4 13-30 4,8 28,7 3-61 18,9

43-1 21,2 8-39 10,3 15,3 11-21 3,1 6,3 1-14 4,6

43-2 17,0 6-25 5,7 15,2 11-28 4,9 7,4 5-15 3,4

44-1 20,9 12-46 11,5 11,8 8-17 3,0 5,2 1-18 5,2

44-2 16,0 7-30 6,4 11,8 3-20 4,9 8,6 1-24 6,1

45-1 13,2 4-32 10 15 11-23 3,8 6,9 3-12 3,5

45-2 16,3 3-45 13,3 17 11-24 4,3 4,3 1-11 3,7

46-1 20,6 9-34 7,4 12,2 8-17 3,3 14,3 6-31 10

46-2 14,8 4-29 7,1 12,8 8-29 7,4 12,1 4-23 7,6

47-1 34,9 18-52 11,7 18,2 3-38 9,8 11 ,9 6-23 5,4

47-2 33,5 17-53 11 ,7 17,8 9-27 5,9 18,2 9-37 9,3

Moyenne 21,0 a 15,3 b 12,3 c

O.s. 12,8 6,25 11,09

Les nombres suivis de lettres différentes sont différents au seuil de 5 % d'après le test de Newman-Keuls,m, moyenne; ex!. valeurs extrêmes; d.s. déviation standard.

Tableau Il. Nombre de mines par plantes et pourcentage de mortalité larvaire de L. trifolii après infestation de plants

de melons au stade récolte dans les serres (13 e-18e stade foliaire).

Essais B 66.5

Nombre de mines % mortalité

Védrantais


Nantais


1 33,0 2,9 16,2 6,2 3,5 100

2 21,3 2,6 17,8 14,2 5,8 100

3 27,3 5,7 14,0 9,5 3,0 70,3

4 24,0 15,5 16,5 13,3 6,8 100

5 24,2 15,9 12,3 22,7 2,7 100

Nombre moyende mines 26,0 a (8,3) 15,4 b (6,51 4,4 c (3,2)% mortalité 8,5 f (7,4) 14,5 e (10,0) 94,0 d (17,2)

Les nombres suivis de lettres différentes sont différents au seuil de 5 % d'après le test de Newman-Keuls.


CAlA1AYUD P.-A., VERCAMBRE B. (édil.), 1996.Interactions insectes-plantes.Actes des Se journées du groupe de travail relations insectes-plantes,26·27 octobre 1995, Montpellier, France.Colloques, ClRAD·CA, Montpellier, France, 96 p.

Effets sur le manioc de la défoliation artificielleet naturelle par le criquet puant(Zonocerus variegatus L.)

P. LE GALL (1), Y.-R. SOUZA(2)

(1) ORSTOM cio liTA, BP 08-0932, Cotonou, Bénin.

(2) ORSTOM, BP 181, Brazzaville, République du Congo.

1Introduction

f)."@ Il est difficile d'estimer les pertes induites par lesacridiens (WEWETZER et al., 1993). L'analyse au champpar des questionnaires est compliquée par la labilitéde la présence acridienne dans les cultures. Le laboratoire offre deux techniques pour déterminer l'effetde la perte de feuillage: la simulation par prélèvement de feuilles à l'aide de ciseaux et l'infestationartificielle par des insectes. Nous avons comparé cesdeux techniques dans le même protocole expérimentai, car les discussions autour des potentialités derécupération des plantes après défoliations restentd'actualité (BELSKI et al., 1993 ; TRUMBLE et al., 1993).

Il Matériel et méthodes

1 En phase 1, les boutures (tiges de treize mois,variété MM 79) sont placées dans des sacs plastiquesremplis de terre stérilisée à 200 oC et laissées envégétation jusqu'aux stades 5 à 6 feuilles (troissemaines) et 9 à 10 feuilles (cinq semaines), enconditions de laboratoire de température moyenne de25 oC et d'humidité relative moyenne de 80 %.Aucun traitement n'est apporté aux pots sauf un arrosage bi-hebdomadaire de 400 ml d'eau par pot.

En phase 2, les plants de même âge (trois et cinqsemaines) sont soumis à 1, 3 ou 5 criquets mâlesadultes. Des plants identiques ont leurs feuilles coupées à moitié aux ciseaux.

92

En phase 3, les plants sont retirés des cages 48 haprès infestation afin d'être suivis. Ceci correspondau temps to des mesures sur le développement aériendu manioc.

Le dispositif statistique expérimental utilisé est le dispositif complètement aléatoire ou dispositif en randomisation. Chaque traitement est répété dix fois. Lestémoins sont représentés par 9 lots de 10 plantes.

Résultats

Le criquet consomme principalement les feuilles,et suivant le nombre d'individus, la défoliation variede 20 à 60 % du feuillage (tableau 1). La linéarité dela croissance du manioc lors des sept premièressemaines est vérifiée par l'analyse des lots témoins.La vitesse de croissance de la plante est modifiée parles traitements (figures 1 et 2). Elle subit une baisse,suivie d'une récupération plus ou moins importante.La vitesse de croissance de l'entre-nœud de base estmodifiée chez les plants âgés de trois semaines(figure 3) : stable chez les témoins, elle apparaît endents de scie chez les plants traités. A cinq semaines,elle est nulle que ce soit chez les témoins ou chez lesplants traités. L'apparition des entre-nœuds n'estgénéralement pas modifiée et se maintient à un entrenœud pour trois jours.


Tableau 1. Nature des organes de manioc attaqués par Zonocerus variegatus et appréciation des dégâts.

Age manioc

3 semaines

5 semaines

Densité criquet Apex Tige Feuilles

1 nulle nulle moyenne (20 %)

3 faible nulle forte (50 %)

5 faible nulle sévère (60 %)

1 nulle nulle moyenne (22 %)

3 nulle faible assez forte (33 %)

5 nulle nulle forte (50 %)

Vitesse de croissancemsO

msO'

msl

ms3

msS

," 1

, J

" J

msO

msO'

msl

ms3

msS

3

2

4

5

7

6

Vitesse de croissance

11

)

1

11

11

11

:"~ ,./"./' '"""'""",,~ ,,', .'.

(~ i.~.'.~~" //J/:.:.,~/'I;' "\.;'.~~/'~

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2

4

7

3

5

6

0-+---,---------,------,----,-------,---- O-+----,----,------,.-------,-----r--

11 12 13 14 15 11 12 13 14 15

Figure 1. Vitesse de croissance de plants de maniocde trois semaines soumis à l'action mécanique (msO')ou à ] (ms]), ] (ms]) ou S (msS) criquets.msO : témoins.

Figure 2. Vitesse de croissance de l'entre-nœudde base de plants de manioc soumis à l'action mécanique(msO') ou à ] (ms]), ] (ms]) ou S (msS) criquets,msO : témoins.

1 Discussion1 La phytophagie influence largement la chimie etla physiologie de la plante (KARBAN et MYERS, 1989).La réponse du manioc au comportement alimentairepeut être induite par une telle relation. La forte variabilité et la rusticité du manioc compliquent toute tentative de généralisation des résultats. Nous avonsopté pour un échantillon témoin très importantconstitué de 9 lots de 10 plantes suivies sur septsemaines. La variabilité observée alors est assez faibleet les variations expérimentales mieux estimées.Notre expérience se place dans une période de la viede la plante où elle est encore sensible aux attaques.Les taux de défoliation artificielle choisis sont compatibles avec les taux de consommation des feuilles parles criquets. Les paramètres de la croissance dumanioc sont affectés de façon différente, lorsquela plante est consommée par des criquetsou lorsqu'on simule la défoliation par une actionmécanique. La vitesse de croissance de la plante est

1514

, ., ., ., ..

msOmsO'mslms3msS

13

1J

1

11

J

12

.., ., ., .: ., ., ." '., "

tl

0,3

0,2

0,1

0,4

Vitesse de croissance

.°-'----.-------+-===~=""'."",."'ï····F···""'··."",.."",...""'....""'...•,...--

Figure 3. Vitesse de croissance de plants de maniocde cinq semaines soumis à l'action mécanique (msO')ou à ] (ms 1), ] (ms]) ou S (msS) criquets, msO : témoins.


affectée aussi bien chez les plants traités à troissemaines qu'à cinq semaines. En revanche, la vitessede croissance de l'entre-nœud de base n'est susceptible d'être modifiée qu'à l'âge de trois semaines.L'apparition de nouveaux entre-nœuds n'est pas perturbée par les traitements. L'action sur les jeunesplants est déterminée par le traitement subi. L'importance et la nature de l'attaque induisent des réactionsplus ou moins fortes.


BELSKY A.j., CARSON, W.P., JENSEN CL., Fox G.A.,1993. Overcompensation by plants. Herbivoreoptimization or Rd Herring. Evol. Ecol. 7 (1).

KARBAN R., MYERS j., 1989. Induced plant responses toherbivory. Ann. rev. Eco!. Syst. 20 : 331-348.

TRUMBLE ).T., KOLOONy-HIRSCH D.M., TING 1. P., 1993.Plant compensation for Arthropod herbivory. Ann.Rev. Entomol. 38 : 93-119.

WEWETZER KRALL S., SCHULZ F.A., 1993. Methods for theassesment of crop losses due to grasshoppers andlocusts. GTZ, Rossdorf, Allemagne, 54 p.

Discussion

Comment découpez-vous les feuilles poursimuler la défoliation par le criquet?

On coupe la moitié distale de la feuille à l'aide deciseaux.

Cela représente-t-il correctement les dégâtsoccasionnés par l'insecte?

Afin de simuler au mieux les dégâts, il faudrait échelonner les attaques tout au long de la période deculture, soit deux ans. On tiendrait ainsi compte de la

94

progression et du cumul des attaques. La réponse dela plante diffère certainement suivant son évolutionphysiologique.

Comment découper une feuille de maniocà 50 % ?

On coupe la moitié de chaque lobe. Mais cela nesimule pas véritablement l'attaque du criquet qui estplus progressive. Le criquet fait souvent deux ou troisrepas par jour. Il mange, s'arrête, se déplace etrecommence après quelques minutes ou quelquesheures. Les dégâts sont disséminés sur l'ensemble dela plante, mais moins importants à l'apex, sur les trèsjeunes feuilles.

Avez-vous une idée de l'impactsur la production en tubercule?

Pour l'instant, on n'a pas de résultats cohérents sur laproduction en tubercule. Ces résultats restent trèsvariables dans nos études préliminaires. En fait, nousavons concentré nos efforts sur l'analyse des effets del'insecte sur la croissance de la plante.

Qu'en est-il de la variabilité du manioc,comment l'avez-vous appréhendée?

Les témoins sont constitués d'un nombre très important de répliques puisque l'on a 9 lots de 10 échantillons, soit 90 témoins. La grande homogénéité desparamètres mesurés sur ces témoins consolide la validité des différences observées sur les plants traités.

Le criquet préfère-t-il les jeunes feuillesou d'autres organes?

Non, au contraire, il s'attaque préférentiellement auxfeuilles âgées. On observe peu de dégâts sur les tiges.Lorsque le criquet arrive sur un plant de manioc decinq ou six feuilles, il se dirige vers l'extrémité desfeuilles bien développées. Il ne se nourrit ni sur lestiges, ni sur les bourgeons.


Liste des participants

BEAUDOIN LAURENCE

CI RAD-CP,Unité de recherche défense des cultures,Avenue du Val de Montferrand,BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

BELIN-DEPOUX MONIQUE

Université Paris VI,Laboratoire de biologie végétaletropicale,12 rue Cuvier,75005 ParisFrance

BaHER BERNARD

OR5TOM,Laboratoire de phytopathologietropicale,911 avenue Agropolis,BP 5045,34032 Montpellier Cedex 1France

BOIs EVELYNE

INRA,Station de zoologie forestière,Ardon,45160 OlivetFrance

BOIS JEAN-FRANÇOIS

ORSTOM,ClRAD-CA,Laboratoire d'écophysiologieBP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

BOISSOT NATHALIE

INRA,Station d'améliorationdes plantes maraîchères,BP 94,84143 Montfavet CedexFrance

BORDAT DOMINIQUE

ClRAD-FLHOR,avenue du Val de Montferrand,BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

BORSA PHILIPPE

ORSTOM,Laboratoire d'entomologie,BP 5045,34032 Montpellier Cedex 1France

CALATAYUD PAUL-ANDR~

ORSTOM,Laboratoire d'entomologie,parc scientifique Agropolis Il,Bt B5-B6,34397 Montpellier Cedex 5France

CROIS~ Luc

INRA,Laboratoire de zoologie forestière,Ardon, 45160 OlivetFrance

DECAZY BERNARD

ClRAD-CP,avenue du Val de Montferrand,BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

FABRES G~RARD

ORSTOM,Milieu et activités agricoles,Unité de recherche dynamiquedes systèmes de production Dc),BP 5045,34032 Montpellier Cedex 1, France

FAUVEL GUY

INRA-ENSA,Laboratoire de zoologie,section acarologie,2 place Viala,34060 Montpellier Cedex 1France

FEBVAY G~RARD

INRA-INSA,Laboratoire de biologie appliquée,406-20 avenue A. Einstein,69621 Villeurbanne CedexFrance

FERRON FRANÇOISE

INRA·ENSAM,Laboratoire d'écophysiologie des plantessous stress environnementaux,2 place Viala,34060 Montpellier Cedex 1France

FORNASARI LUCA

USDA-EBCL,Entomologie mauvaises herbes,Agropolis,BP 4168,34092 MontpellierFrance

GAGNEPAIN CLAUDE

Université Paris Sud (Paris XI),Laboratoire de biologie évolutiondynamique de populations,Bt 446,91405 Orsay CedexFrance

GEIGER JEAN-PAUL

ORSTOM,Laboratoire de phytopathologietropicale,911 avenue Agropolis,BP 5045,34032 Montpellier Cedex 1France

GIROUSSE CHRISTINE

INRA,Laboratoire de zoologie,centre de Poitou-Charentes,86600 LusignanFrance

JACTEl HERV~

INRA,Station de recherches forestières,Laboratoire d'entomologie,33611 GazinetFrance

LE GALL PHILIPPE

ORSTOM,liTA (International Institute of TropicalAgriculture),BP 08-0932,Cotonou,Bénin

LERIN JACQUES

INRA,Laboratoire de zoologie,centre de Poitou-Charentes,86600 LusignanFrance

LIEUTIER FRANCOIS

INRA,Station de zoologie forestière,Ardon,45160 OlivetFrance

LOUVEAUX ALAIN

Université Paris-Sud (Paris XI),Laboratoire de biologie,évolution dynamique de populations,Bt 446,91405 OrsayFrance


MAINGUET ANNE-MARIE

Université Paris-Sud (Paris XI),Laboratoire de biologie évolutiondynamique de populations,Bt 446,91405 Orsay CedexFrance.

MARTIN THIBAUD

ClRAD-CA,Unité de recherche entomologieappliquée,avenue du Val de Montferrand,BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

MATHIEU FRÉDÉRIC

INRA,Laboratoire des médiateurs chimiques,route de Saint-Cyr,78026 VersaillesFrance

N'GUYEN BAN JEAN

CIRAD-CP,avenue du Val de Montferrand,BP 503534032 Montpellier Cedex 1France.

NICOLE MICHEl

ORSTOM,Laboratoire de phytopathologietropicale,911 avenue Agropolis,BP 5045,34032 Montpellier Cedex 1France

PAGÈS CHRISTINE

CIRAD-FLHOR,BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

RAFAILLAC JEAN-PIERRE

ORSTOM,Laboratoire d'écophysiologieClRAD-CA,BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

RAT-MORRIS ELIZABETH

ENSH-ENITHP,2 rue Le-Nôtre,49045 Angers CedexFrance

RENARD SOPHIE

Faculté des sciences agronomiques,unité de recherche de zoologiegénérale et appliquée,2 passage des déportés,5030 GemblouxBelgique

96

ROBERT PHILIPPE

INRA-ENSH,Station de phytopharmacie,route de St-Cyr,78026 Versailles CedexFrance

SAUGE MARIE-HÉLÈNE

INRA, Station de zoologie,Domaine Saint-Paul, site Agroparc,84914 Avignon Cedex 9France

SAUVION NICOLAS

INRA-INSA,Laboratoire de biologie appliquée,406-20 avenue A. Einstein,69621 Villeurbanne CedexFrance

SOLANO P.

Université Paris VI,Laboratoire de biologie végétaletropicale,12 rue Cuvier,75005 ParisFrance

SOUISSI RACHID

Université de Rennes l,Laboratoire d'écobiologie des insectesparasitoïdes,Campus de Beaulieu,35042 Rennes CedexFrance

THIERY DENIS

INRA-CNRS,Laboratoire de neurobiologiecomparée des invertébrés,BP 123,91440 Bures-sur-YveneFrance

VAISSAYRE MAURICE

ClRAD-CA,Unité de recherche entomologieappliquée,avenue du Val de Montferrand.BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

VERCAMBRE BERNARD

ClRAD-CA,Unité de recherche entomologieappliquée,avenue du Val de Montferrand,BP 5035,34032 Montpellier Cedex 1France

VIGOUROUX ANDRÉ

INRA-ENSAM.Laboratoire de pathologie végétale.2 place Viala,34060 Montpellier Cedex 1France

WELCKER CLAUDE

INRA,Laboratoire de recherchesen productions végétales,BP 515,97185 Pointe-à-PitreFrance

Wu BEN-Rui

INRA.Laboratoire des médiateurs chimiques,Station de phytopharmacie,route de St-Cyr,78026 VersaillesFrance

Interactions insectes-plante~

La collection Colloques

La collection Colloques publie les actes de séminaires organisésou coorganisés par le CIRAD

Déjà parus

Analyse de la diversité des situations agricolesConséquences sur la programmation de la recherche22-28 octobre 1993, Garoua, Cameroun

Coco'nut Phytophthora26-30 October 1992, Manado, Indonesia

La recherche européenne au service du cocotier/European Research Working for Coconut8-10 septembre 1993/September 8-70, 7993, Montpellier, France

Traitements statistiques des essais de sélection,Stratégies d'amélioration des plantes pérennes12-14 septembre 1994, Montpellier, France

Production et valorisation du maïsà l'échelon villageois en Afrique de l'Ouest25-28 janvier 1994, Cotonou, Bénin

Sustainable Land Managementin African Semi-Arid and Subhumid RegionsNovember 15-19, 1993, Dakar, Senegal

Rencontres cacao: les différents aspects de la qualité/Cocoa meetings: the various aspects of qua lit y30 juin 1995, Montpellier, France

Fertilité du milieu et stratégies paysannessous les tropiques humides,13-17 novembre 1995, Montpellier, France

A paraître

Chameaux et dromadaires, animaux laitiers24-26 octobre 1994, Nouakchott, Mauritanie

Couplage de modèles en agriculture14-15 juin 1995, Montpellier, France

Interactions insectes-plantesActes des se journées du groupe de travail relations insectes-plantes

A l'époque de l'expansion des produits chimiques, l'étude de la relationinsecte-pesticide a été largement favorisée. Depuis l'essoufflement de cette méthodede contrôle, la communauté scientifique porte une attention renouvelée à la relationfondamentale « insectes-plantes ». On passe ainsi d'une pratique empiriqueancienne à une analyse rationnelle des mécanismes physiologiques concernantles perceptions des plantes hôtes par les insectes ou de la réponse de celles-cià leurs agresseurs. Afin de favoriser les échanges entre chercheurs nationaux,le groupe de travail « Relation insectes-plantes» s'est réuni pour la cinquième fois,

'à Montpellier. Cette année, le thème choisi a porté sur l'influence des modificationsphysiologiques de la plante en relation avec les facteurs environnementauxdans les relations plantes-insectes. Même si ce thème n'est pas nouveau, il restetoujours d'actualité. Ce document n'a pas la prétention de répondre aux questionsque nous nous posons sur ce sujet, mais d'y apporter quelques réflexions. Il se trouve,d'une part que les réactions des plantes aux ravageurs relèvent de processuscomplexes et souvent communs à de nombreuses espèces végétales, et d'autre part,que ces réactions sont influençables par divers facteurs de l'environnement.Non seulement ces connaissances apporteront des alternatives en matière de lutteou de production intégrée (nouvelle révolution verte rizicole en Asie), mais ellesnous aideront à mieux préparer les équilibres biologiques du siècle prochain.

Insect-Plant InteractionsProceedings of the 5th Seminar of the Insect-Plant Workshop

At the time when chemical use was increasing, the study of insect-pesticiderelations was widely favoured. As this control method tails off, the scientificcommunity is paying renewed attention to the fundamental relation "insect-plant".We pass thus from an ancient empirical practice to a rational analysis of thephysiological mechanisms involved in the perception of host plants by insects andthe response of host plant to attack. In order to favour exchanges between nationalresearchers, the working group "plant-insect relations Il met for the fifth time, inMontpellier. This year; the chosen theme concerned the influence on plant-insectrelations of the physiological changes of the plant in relation to environnementalfactors. Although this is not a new theme, it remains topical. This documentdoes not try to answer the questions we ask ourselves on the subject, but attemptsto contribute a few thoughts. ft is noted that the reactions of plants to pests involvecomplex processes often common to many plant species, and that these reactionscan be influenced by various environnemental factors. Not only will this knowledgeoffer alternatives in matters of integrated control and production (new greenrevolution on rice in Asia), but it will help us to better prepare the biologicalequilibria of the next century.

Institut français de recherche scientifiquepour le développement en coopération

Centre de coopération internationale en recherche agronomiquepour le développement

Diffusion: ClRAD-CABP 5035, 34032 Montpellier Cedex l, France ISBN 2-7099-1346-1 (ORSTOM)

ISBN 2-87-614-259-7 (CI RAD)ISSN 1264-1l2X

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Insectes Plantes