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THESE PRESENTEE
POUR L'OBTENTION
DU
DIPLOME DE DOCTEUR DE 3e CYCLE
A
L'UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE
- PARIS 6-
SPËCIALlTË : PHYTOPATHOLOGIE
PAR
Annie VERNENGHI
SUJET DE LA THESE :Réactions de défense du Lycopersicul11 escu/entu111Mill. à des infections cryptogamiques : mise en évidence
de phytoalexines et de leurs propriétés inhibitrices.
SOUTENUE LE 28 FEVRIER 1985 DEVANT LA COMMISSION COMPOSEE DE:
MM. G. BOMPEIXC. BOISSONJ. EINHORNI. SMITHA. RAVISE
PRESIDENTRAPPORTEUR
AVANT-PROPOS
En France, depuis 15 ans, sont réalisées des recherches
de physiopathologie sur les mécanismes de défense de la tomate
contre des parasites fongiques. Cette étude représente l'un des
maillons des investigations et elle a profité tant du matériel
végétal sélectionné par H. Laterrot que des travaux de
P. Davet, M.C. Durand, F. Fettouche, C. Neema, I. Smith et coll.et B. Trique.
Nos travaux ont également bénéficié d'une collaboration
interdisciplinaire avec des chimistes, notamment ceux du Labora
toire des Médiateurs Chimiques dirigé par M. Descoins que jeremercie de sa sollicitude et M. E1nhorn, Kunesch et
Malosse qui ont non seulement déterminé des structures de substan
ces toxiques mais également procédé à des synthèses d'analogues
structuraux.
M. le professeur Bompeix, inspirateur de nombreux travaux dans ce domaine, me fait l'honneur de présider ce jury ce
dont je lui suis profondément reconnaissante.
Spécialiste des maladies tropicales en particulier des
verticillioses, M. le professeur Boisson a bien voulu être le rapporteur de cette étude et je le remercie très sincèrement de ses
fructueuses réflexions.
Le Dr Smith, directeur général adjoint de l'O.E.P.P.,
malgré ses obligations, a accepté de me faire bénéficier de son
expérience personnelle sur les recherches des phytoalexines de latomate et je suis touchée par sa sollicitude.
L'indulgence de M. Einhorn pour mes interprétationsparfois fantaisistes de ses découvertes me confond et me rassure.
Enfin, j'ai bénéficié de l'accueil amical et des con
seils permanents de M. Ravisé, inspecteur général de recherche à
l'O.R.S.T.O.M. qui m'a guidée avec beaucoup d'attention.
Cependant, ces résultats n'auraient pas été acquis sans
le dévouement de M. Pelletier qui a cultivé en serres des milliers
de plants de tomate et celui de Mme Van de Wandel qui a assuré une
partie des tâches techniques. Je dois à MM. Taquet et Akhtar Jamal
Khan une ambiance amicale de travail soutenue par de nombreuses
discussions.
- l -
SOM MAI R E
INTRODUCTION
1. Importance alimentaire et évolution de la culture
p. 1
de la tomate p. 1
2. Historique de l'évolution des recherches sur les
mécanismes de résistance •.•....••......••..•••.• p. 2
3. Les objectifs de recherche ••.•••••..•..••••..•.. p. 6
MATERIEL ET TECHNIQUES ••..••••••••...•.•...•.•••••••••.. p. 7
1. Matériel vêgêtal p. 7
1 • 1. La plante hOte p. 7
1.2. Les agents pathogènes .•.•••.•.....•....•.•• p. 7
1.2.1. Phytophthopa papasitiaa dast .••••.•. p. 8
1.2.2. VeptiaiZZium aZbo-atpum Reinke et
Berth p. 9
1.3. Le champignon destiné aux tests de toxicité p. 9
2. Infections expérimentales ..•..•.•......••...••.. p. 10
2.1. Stade végétatif des plants •..••••••..•••..• p. 10
2.2. Inoculation du P. papasitiaa
2.3. Inoculation du V. aZbo-atpum
2.4. Application d'inhibiteurs en serre .
p.
p.
p.
10
10
10
2.4.1. Application d'acide a amino-oxy-
acétique (A. 0 . A. ) .........••.•...•.. p. 10
2.4.2. Application d'inhibiteurs de Smith-
Klein and French (S.K.F.) .••••.••..• p. Il
2.5. Déroulement de l'incubation en serre •.•...• p. Il
2.6. Techniques d'inoculation sur feuilles
in vitro p. 12
- II -
3. Extraction des substances fongistatiques •••••..• p. 13
3.1. Extraction chloroformique .•••••••.••••••••• p. 13
3.2. Extraction méthanolique ••••••••••••••••.••• p. 13
3.3. Hydrolyse alcaline des tissus ••••••••.•••.• p. 13
3 ~ 4. Tests biologiques •••••••.•••••••••••••••••• p. 16
3.5. Les étapes de séparation - Schéma récapitu-
lat!f p. 16
3.5.1. Les extraits chloroformiques •••••••• p. 16
3.5.2. Les phases aqueuses, les extraits
méthanoliques et MeOH 50% ••.•••••••• p. 16
4. Techniques de purification .••••••••••.•••••••••• p. 17
4.1. Chromatographie sur colonnes ••.•••••••••••• p. 18
4.1.1. Résines échangeuses d'ions •••••••••• p. 18
4.1.2. Polyvinylpyrrolidone •••••••••••••••• p. 18
4.1.3. Gel LH 20
4.1.4. Silicagel Fluka 60 c.e
p. 19
p. 19
4.2. Chromatographie sur plaques •••••••••••••••• p. 20
4.2.1. Les systèmes d'élution •••••••••••••• p. 21
4.2.2. Les conditions de migration et
l'obtention des fractions ••••••••••• p. 21
4.3. Entraînement à la vapeur d'eau ••••••••••••• p. 23
4.4. Distillation sous vide •.••••••••••••.••.••. p. 23
4.5. Chromatographie liquide à haute performance
(C.L.H.P.) ••••..•••.••••.••••••••.••••••••• p. 24
4.5.1. C.L.H.P. analytique ••••••••••••••••• p. 24
4.5.2. C.L.H.P. préparative •••••.•••••••••• p. 26
- III -
5. Formation de dérivés
5.1. La méthylation
5.2. L'acétylation
p.
p.
p.
26
27
27
5.3. Exploitation chromatographique des dérivés. p. 28
5.3.1. Chromatographie sur plaques p. 28
5.3.2. C.L.H.P. analytique et préparative p. 28
5.3.3. Chromatographie en phase gazeuse
couplée à la spectrométrie de masse. p. 28
6. Dosage des phénols totaux
6.1. Techniques de dosage
p.
p.
29
29
6.2. Etude comparative des réactions de l'hôte .. p. 29
6.3. Etude de l'action de médiateurs
7. Etudes spectrométriques
7.1. Spectrométrie dans l'ultra-violet
p.
p.
p.
30
30
30
7.2. Spectrométrie de masse •...•••.•.•.•.•••.... p. 30
i7.3. Spectrométrie par résonance magnétique
nucléaire (R.M.N.) p. 31
8. Tests de toxicitê p. 31
8.1. Tests biologiques en C.C.M•••••....••.••... p. 31
8.2. Tests en milieu liquide en lames à
concavité p. 32
RESULTATS p. 33
1ère partie: Les facteurs de résistance ••••••••••• p. 33
1. Les sesquiterpènes p. 33
1.1. Techniques chromatographiques d'isolement •• p. 33
- IV -
1.1.1. Séparation sur colonne échangeuse
d r ions et C. L. H. P • ••••••••••••••.••• p. 33
1.1.2. Séparations chromatographiques sur
plaques et en C. L •H•P • •••••••••••••• p. 35
1.1.2.1. Chromatographie sur plaques p. 35
1.1.2.2. C.L.H.P. p. 36
1.1.3. Série LH 20 - Sesquiterpènes de phase
polaire p. 37
1.2. Préparation de dérivés
1.3. Essais de purification par entra1nement a la
p. 39
vapeur d' eau CI • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • p. 41
2. Les esters méthyliques d'acides gras insaturés et
leurs dérivés oxygénés ••.•••••••.•••••••••••.••• p. 43
2.1. Localisation et mode d'extraction •••••.•.•• p. 44
2.2. Techniques de purification ••.••••..•••.•••• p. 44
2.2.1. A partir de la phase chloroformique. p. 44
2.2.2. A partir de la phase méthanolique ••• p. 50
2.3. Contrôle de localisation ••••••••••••••••••• p. 51
2.4. Vérification de la nature des substances ••• p. 52
2.5. Caractères chromatographiques p. 53
2.5.1. En C.C.M. p. 53
2.5.2. En C.L.H.P p. 55
2.6. Etudes structurales - Vérifications chimi-
ques ...........•........•........•......... p. 58
3. Les composés phénoliques .•.••••.•..•••••••..•••• p. 64
3.1. Localisation et modes d'extraction p. 64
3.2. Repérage des zones toxiques ..••••..•••.•••• p. 64
- v -
3.3. Appréciation des rendements relatifs des
techniques à partir d'un extrait de tissus
de racines p. 66
3.3.1. Entrainement à la vapeur d'eau .•.••• p. 66
3.3.2. Traitement par le bicarbonate de
sodi'UIl\ •..•.••••••••••••••••••••••••• p. 66
3.3.3. Traitement par résines échangeuses
d'ions p. 67
3.3.4. Lyophilisation...................... p. 69
3.4. Présentation des séquences d'extraction •••• p. 70
3.4.1. Elimination des substances apolaires p. 70
3.4.2. Rétention des phénols libres •..••••• p. 70
3.4.3. Traitement par le polyclar
3.4.4. Purification sur gel LH 20
p. 70
p. 71
3.4.5. préparation de dérivés .•••••••••••.. p. 72
3.5. Les composés phénoliques
3.5.1. Modes d'obtention
simples . p. 72
p. 72
3.5.2. Les principales substances •••••..•.• p. 74
3.5.3. Les caractères chromatographiques •.• p. 74
3 • 5 • 3 • 1. En C. C . M. ..•............... p. 74
3.5.3.2. En C.L.H.P p. 77
3.5.3.3. En C.G.
4. La tomatine et la tomatidine
- S. M. • •••••••••••• p. 79
p. 83
4.1. Techniques d'obtention ••••••••..•••••.••••• p. 83
4 • 2. La tomatine- ;... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p • 83
4.3. ra tomatidine p. 86
- VI -
4.4. Interférences entre substances toxiques •••• p. 87
4.4.1. Fraction F
4.4.2. Cristaux D
..........................•••••••• ., ••••••••••••••• 1&.
p. 87
p. 89
5. La substance H
5.1. Techniques
•• ., ••••• O •• D.CI.ClIlCl ••• CI •••••••••••
d'isolement .
p. 90
p. 90
5.2. Caractères chromatographiques •••••••••••••• p. 91
5.3. Etudes structurales •••••••••••.•••••••••••• p. 91
2ème partie: Etude des réactions à l'infection
expér im.entale . " Cl • • • • • • • • • • • • • • • • • •• p. 93
1. Evolution des concentrations en phénols totaux p. 93
1.1. Variabilité de l'accumulation des phénols
totaux après l'infection •••••••••••••••••• p. 93
1.2. Influence des génomes confrontés
2. Etude chromatographique par C.L.H.P. en phase
aqueuse
p. 94
p. 97
2.1. Comparaison des extraits du cultivar Piéra-
line : témoin/inoculé par P. parasitiaa p. 97
2.2. Comparaison des extraits du cultivar Pié-
ralbo : témoin/inoculé par P. parasitiaa p. 99
2.3. Comparaison des extraits du cultivar Piéra-
line : témoin/inoculé par V. albo atrum p.101
2.4. Comparaison des extraits du cultivar Pié-
ralbo : témoin/inoculé par V. albo atrum p.103
2.5. Comparaison des réactions des deux culti- 103
vars à l'infection ••.•...•••••••••.•••••.• p.103
2.5.1. Infection par le P. parasitiaa ••••• p.
- VII -
2.5.2. Infection par le V. aZbo atpum p. 105
2.5.3. Différences de réactions selon le
parasite inoculé .•..•...•.•........ p. 105
3. Etude chromatographique par C.L.H.P. en solvants
organiques p. 107
3.1. Comparaison des extraits du cultivar Piéra-
line : témoin/inoculé par P. papasitiaa p. 107
3.2. Comparaison des extraits du cultivar Pié-
ralbo : témoin/inoculé par P. papasitiaa p. 107
3.3. Comparaison des extraits du cultivar Piéra-
line : témoin/inoculé par V. aZbo atpum p. 109
3.4. Comparaison des extraits de cultivar Pié-
ralbo : témoin/inoculé par V. aZbo atpum p. 109
3.5. Comparaison des réactions des deux cultivars
à l'infection P.109
3.5.1. Infection par le P. papasitiaa ..... P.I09
3.5.2. Infection par le V. aZbo atpum ..... p. III
3.5.3. Différences de réaction selon le
3ème partie
parasite inoculé
Etude de la modulation des réactions
de défense
p. III
p. 112
1. Evolution des concentrations en phénols totaux
1.1. Action de l'AOA sur des plants cultivés en
serre
p. 112
p. 112
1. 2. Essai de stimulation de synthèse de composés
phénoliques sur des feuilles en survie p. 114
1.2.1. Cas de feuilles du cultivar Piéraline p.lls
1.2.2. Cas de feuilles du cultivar Piéralbo p.116
- IIX -
2. Etude chromatographique par C.L.H.P. en phase
aqueuse CI • • • • • • • p. Il 7
2.1. Cultivar Piéraline : comparaison de l'action
AOA/TEPA CI Q CI CI •••• CI •••••••••••••• e - • • • • • • • • • p. 117
2.2. Cultivar Piéralbo : comparaison de l'action
TEPA/éliciteurs • • • • •. • • • • • . ••• • • • • • • ••• ••• p. 121
.3. Etude chromatographique par C.L.H.P. en solvants
organiques p. 123
4. Bilan des réactions de défense et de leur modu-
lation . . . . .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 123
4ème partie : Etude in vitpo de la toxicité des
phytoalexines •••••••.•.•.••••••.•••• p. 125
1. Les dérivés d'esters méthyliques d'acides gras.. P.125
1.1. Gamme de concentration p. 125
1.2. Inf luence du pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 127
1.3. Etude de la toxicité en fonction du temps p.127
1.4. Influence de la durée de contact sur la
survie .... Cl Cl •••••••••••••• III ••••••• III • • • • • •• p. 129
2. Les composés phénoliques et les alcaloides p.129
2.1. Influence du pH
2.2. Etude de la toxicité en fonction du temps
p. 130
p. 130
3. La substance H ................................. p. 133
3.1. Gamme de concentration
3.2. Etude de la toxicité en fonction du temps
p. 133
P·133
- IX -
4. Recherche de synergie entre inhibiteurs .••....• p.135
4.1. Entre dérivés oxygénés d'acides polyéniques
4.1.1. et des composés phénoliques
4.1.2. et la tomatine ou la tomatidine
4.1.3. et phénols et alcaloide
p. 135
p. 135
p. 135
p. 137
4.2. Entre substance H et les autres inhibiteurs p.137
5. Les symptômes d'inhibitions..................... p.139
DISCUSSION
1. La diversité des substances inhibitrices
p. 141
p. 142
1.1. La tomatine et la tomatidine
1.2. Les sesquiterpènes
1.3. Les composés phénoliques
.............. p. 142
p. 143
p. 144
1.4. Les esters méthyliques d'acides gras insa-
turés et leurs dérivés oxygénés ••••••••.•. p.146
1.5. La substance H
2. Toxicité in vitro
............................ p. 147
p. 148
3. La modulation de la réaction de défense
3.1. Modulation selon les génomes confrontés
3.2. Modulation physiologique
3.2.1. Rôle des inhibiteurs
3.2.2. Stimulation de la résistance
3.2.2.1. par le TEPA
p. 149
p. 149
p.150
p.150
p.151
p.151
3.2.2.2. par des éliciteurs fongiques p.151
3.3. Comparaison avec d'autres procédés de sti-
mulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 152
- x -
CONCLUS IONS GENERALES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • p. 153
RESUME • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • p. 156
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • p. 158
ABREVIATIONS
- Ae
- Clf
- CyHx
- EtOH
- Hx
- Me et MeOH
- To
Acétate d'éthyle
Chloroforme
Cyclohexane
: Ethanol
Hexane
: Méthanol
Toluène
INTRODUCTION
- 1 -
INTRODUCTION
1. Importance alimentaire et évolution de la culture de la tomate
La culture de la tomate - Lyaopersiaumesau~entum Mill.est actuellement répandue dans toutes les régions tempérées et
celles a climat chaud. Elle représente un appoint nutritif impor
tant en Afrique, au Moyen-Orient, en Asie, en Amérique Centrale et
du Sud non seulement comme aliment frais mais aussi comme source
de vitamines et de sels minéraux. Le berceau d'origine de la tomate
est la cordillière des Andes dans des régions correspondant aujourd'hui au Chili, à la Colombie, à l'Equateur et au Pérou. Cette
plante introduite vers 1550 en Italie (Pier Andrea Matteoli 1554
cité par Rick, 1978) fut connue dans tout le bassin méditerranéendès la fin du 16ème siècle. Son introduction sur le continent afri
cain fut beaucoup plus tardive. Elle débuta vraisemblablement à la
fin du 18ème siècle à l'ile de Gorée au Sénégal (Ki-Zerbo 1972,
Condé 1984) et gagna le Cap Vert lorsque furent recherchées des
activités de substitution à la traite. Progressivement, la culture
de la tomate se propageait le long des cOtes du golfe de Guinée vers
l'Afrique Australe avant de pénétrer dans les régions subsahéliennes
oft les traditions alimentaires reposaient sur la consommation quasi
exclusive de céréales locales.
L'extension de cette culture est très différente selon
le degré d'évolution agricole: France 10.000 ha environ, Etats-Unis
200.000 ha, Liban (d'oft proviennent les parasites étudiés) 6.500 ha,
les superficies cultivées en Afrique, mal appréhendées, correspon
dent à des jardins familiaux hormis quelques pJ.antations industrielles surtout au Sénégal et en COte d'Ivoire. Il en va de même
pour la consommation : quelques fruits par individu en zone sahé
lienne lors de la saison des pluies, 25,5 kg en moyenne par indi
vidu et par an aux Etats-Unis.
Les rendements moyens rendent compte de la pression para
sitaire : de l'ordre de 60 T/ha aux Etats-Unis en culture exten
sive, de 100 T/ha en France - principalement en maraîchage -
12,5 T/ha au Liban - exclusivement en maraîchage. Dans ce cas,
comme en Afrique ou en Asie, les pertes considérables résultent
- 2 -
d'attaques de parasites de racines - nématodes, agent du Corky
root (CoZZetotriahum aoaaodes et Pyrenoahaeta Zyaopersiai) et flore
fongique du sol Jde maladies vasculaires - verticilliose et fusa
riose -)d'attaques du collet - Phytophthora sp. - et de nombreuses
infections foliaires d'origine cryptogamique ou virale. Les sour
ces de résistance aux principaux parasites ont été trouvées parmi
les populations spontanées de Lyaopersiaum sp. de la cordillière
des Andes. Citons, entre autres, le Lyaopersiaum pimpineZZifoZium
Mill.pour la résistance au Fusarium oxysporum f. lyaopersiai Brushi
et au Phytophthora infestans de By, le Lyaopersiaum hirsutum var
gZabratum Mill. pour les résistances aux CZadosporium fuZvum Cke'Jau
Beptoria Zyaopersiai Speg. et au Pyrenoahaeta Zyaopersiai Gerlach
(Pécaud et Laterrot, 1966). Cette énumération met en évidence que
des mécanismes communs de résistance à plusieurs maladies sont sus
ceptibles d'exister chez ces Lyaopersiaum sp .• Des travaux l'ont
confirmé notamment pour deux maladies vasculaires, le flétrissement
bactérien et la fusariose (Kaan et Laterrot, 1977) et pour des in
fections à Phytophthora sp. (Ravisé et Tanguy, 1971).
2. Historique de l'évolution des recherches sur les mécanismes de
résistance
L'importance économique de la culture et l'incidence des
pertes provoquées par le parasitisme fongique, bactérien et viral
sont prohablement les causes, au cours des quinze dernières années,
des nombreuses études physiologiques des mécanismes de défense de
la tomate. Contrairement à d'autres Solanacées - pomme de terre,
piment - ou à d'autres familles botaniques - Légumineuses, Malva
cées - il n'a pas été possible jusqu'à maintenant de déceler, chez
la tomate, de substances inhibitrices majoritaires en dehors des
composés phénoliques et en de bien moindres concentrations d'un
alcaloïde, de sesquiterpènes et de substances polyacétyléniques. La
tomate n'est pas la seule plante dont les réactions au parasitisme
sont complexes. Stoessl (1982) indique que même chez la pomme de
terre au moins six voies métaboliques sont stimulées lors de la
réaction de défense par hypersensibilité au Phytophthora infestans.
- .2 bis -
LEGENDES DES PLANCHES l ET II
PLANCHE l
Photo N° l - Symptômes de pourriture du collet provoquée
par une infection expérimentale de P. parasitica
sur un plant de cultivar Kahalé âgé de 3 semaines.
Photo N° 2 - Symptômes analogues sur un plant de cultivar
Baïnou infecté naturellemt au stade montaison;
Liban,Jyié,septembre 1973.
PLANCHE II
photo N° 3 - Aperçu de la répartition de la mortalité
provoquée par le-E. parasitica au cours du
premier mois de végétation en parcelle expéri
-mentale pour le cultivar Fiersol ( VFN ) possé-
-dant une certaine tolérance au champ pour le
~. parasitica. Liban,Arnchit,novernbre 1974.
Photo N° 4 - Symptômes de flétrissement irréversible,au
lever du jour,d'un plant de cultivar Kahalé au
stade floraison.Liban,Jounieh,septembre 1974 •
pl.1
pl.2
- 3 -
Chez l'aubergine, Ward et al. (1975) indiquent la multiplicité des
substances élaborées, notamment des sesquiterpênes, et les grandes
difficultés éprouvées pour les séparer. De même, Deverall (1977) a
extrait des substances fluorescentes fortement toxiques pour le
CZadosporium cucumerinum des tissus infectés de concombre, celles
ci sont extrêmement labiles et se dégradent au fur et à mesure des
étapes de purification quelles que soient les techniques mises en
oeuvre.Très schématiquement et sans procéder à une énumération
exhaustive des études, nous allons tenter de pr4ciser les voies de
recherche concernant les mécanismes de défense chez la tomate. La
plante élabore vraisemblablement une série de barriêres biochimi
ques, certaines des substances existant à de moindres concentrations
avant l'infection, d'autres étant synthétisées après l'intrusion
parasitaire. Le métabolisme des composés phénoliques est profondé
ment perturbé. Cela aboutit à l'accumulation de nombreux produits
phénoliques libres, estérifiés ou conjugués et aussi à des polymé
risations donnant de la lignine de néoformation (Glazener 1982)
comme chez le tabac (Massala et al. 1980), la pomme de terre
(Friend et al. 1973) ou le radis (Ohguchi et Asada, 1975). Cette
réaction est décelée dans les cas de résistance d'infections raci
naires - Corky root (Davet et Ravisé, 1976), nématodes (Brueske et
Dropkin, 1973) - de maladies vasculaires - fusariose (Matta et al.,
1967), verticilliose (El Khatib et al., 1974 ; Pollock et Drysdale,
1976) - de collet - Phytophthora sp. (Ravisé et Tanguy, 1971) - ou
de fruits - Botrytis cinerea (Glazener, 1982) et mildiou (Trique,
1977) -
Matta et al. (1969) établissent que les accumulations de
composés phénoliques sont plus importantes chez les variétés résis
tantes inoculées avec une souche non parasite de F. ozysporum qu'avec
une souche de F. ozysporum f. Zycopersici. Danko et Corden (1981)
établissent sans ambiguité, avec d'autres cultivars, que la résis
tance à la fusariose est concomitante à l'accumulation de plu
sieurs substances phénoliques. Pollock et Drysdale (1976) observent
une importante stimulation des activités d'enzymes impliquées dans
la biosynthèse de phényl propanoides chez des cultivars sensible et
résistant à la verticilliose ; le cultivar résistant accumule moins
de phénols que le sensible, sans doute à cause du blocage rapide de
- 4 -
l'infection. Cette hypothèse est corroborée par les travaux de
De Wit et Spikman (1982) sur l'élicitation de la résistance dans
les feuilles de cultivars sensibles et résistants à la clados
poriose.
De même, les réactions en culture axénique de jeunes
plants à des infections par des Phytophtho~a sp. correspondent à
l'accumulation de composés phénoliques qui inhibent in vit~o la
croissance des agents pathogènes et l'activité de leurs enzymespectinolytiques (Ravisé et Tanguy 1971, Ravisé et Trique 1972a,
1972b, Trique 1981). Trique (1975, 1977) a démontré la précocité
de la réaction, dosable six heures après l'infection, et son expres
sion à toutes les étapes du cycle végétatif.
La stimulation de synthèse de sesquiterpènes est décrite
dans plusieurs études de réaction à la verticilliose (Tjamos et
Smith 1974 et 1975, Elgersma 1978) et la fusariose (Mc Cance et
Drysdale 1975, Hutson et Smith 1980) ou à la cladosporiose des
fruits (De Wit et Flach 1979). Dans ces interactions, seule la
rishitine est identifiée à des concentrations relativement faibles
et le plus souvent associée à d'autres facteurs de résistance:
tomatine pour la fusariose, composés polyacétyléniques dans le cas
de la cladosporiose. Comme le souligne Stoessl et al. (1976), la
synthèse de rishitine semble dans toutes les interactions analysées
de moindre importance que celle de composés phénoliques ou d'alcaloides ; ils présument également, d'après leurs travaux et ceux de
Tjamos et Smith, la contribution d'autres sesquiterpènes provenant
de la même séquence de biosynthèse. Dans ces conditions, les recherches n'ont pas pu être étayées par des études fines de toxicité in
vit~o, en particulier de possible synergie avec d'autres produits
du métabolisme de la plante.
La structure des phytoalexines de nature polyacétyléni
que décelées dans la résistance à la cladosporiose par De Wit et
Flach a été établie par De Wit et Kodde (1981) et leur contribution
confirmée par Elgersma et OVereem (1981). Il s'agit essentiellement
de falcarinol et de falcarindiol ; leurs concentrations sont rela
tivement faibles dans les tissus mais leur toxicité est élevée.
- 5 -
Enfin, la contribution à la résistance de l'alcaloide
la tomatine - et de son aglycone - la tomatidine - est contrever
sée. Gottlieb (1943) a établi que les broyats de tissus de tomate
sont toxiques pour le F. OZY8po~um. Fontaine et al. (1948) ont
démontré que la tomatine est le principal inhibiteur présent dans
les tissus sains dont les teneurs s'accroissent après l'infection.
Pourtant selon Kern (1952), l'alcaloide est surtout localisé dans
les feuilles. Il contribue à la résistance au Septoria tyaope~8iai
(Arneson et Durbin 1967, 1968) ainsi qu'à celle aux attaques de
P8eudomonas sotanaaearum (Mohanakumaran et al. 1969). Dans les
tissus infectés par le F. OZY8po~um f. tyaope~siai, une importante
stimulation de synthèse intervient et s'observe dès le premier
jour. Elle est plus marquée chez les cultivars résistants
(Langcake et al. 1972, Drysdale et Langcake 1973, Hammerschlag
et al. 1975)· sans qu'il soit possible d'affirmer la prééminence
de sa contribution à la résistance à la fusariose.
Une réponse partielle à l'interrogation sur la contribu
tion des différentes substances toxiques mentionnées ci-dessus est
sans doute fournie par les expériences de stimulation des réactions
de défense de la tomate. L'apport de catechol induit, en moins de
24 heures, la résistance à la fusariose chez des cultivars sensi
bles (Retig et Chet 1974) celle-ci étant associée à un important
accroissement des concentrations en phénols totaux dans les tissus.
De même, l'arrosage avec de l'acide quinique non toxique pour le
F. OZY8po~um f. tyaoper8iai (Carrasco et al. 1977, 1978) de plants
de tomate se traduit par une augmentation des teneurs en esters
phénoliques de l'acide quinique dans les racines puis dans les
tiges, en relation avec l'apparition de la résistance au parasite.
La stimulation de la résistance de feuilles de tomate au
Phytophtho~a aap8~a~ par l'éthyl phosphite d'aluminium est asso
ciée, dans le cas des nécroses bloquantes, à une nette élévation
des teneurs en phénols totaux dans les tissus (Vo Thi Hai et al.
1979, Bompeix et al. 1980, Guest et Bompeix 1983). Cependant,
d'autres modifications du métabolisme de l'hôte semblent interve
nir sous l'effet du T.E.P.A. lors de l'apparition des nécroses
- 6 -
bloquantes en particulier des sécrétions lipidiques accrues, ces
produits diffusant des vacuoles vers les espaces intercellulaires.
3. Nos objectifs de recherche
Dans le cadre de notre étude des réactions de défense de
la tomate à des infections cryptogamiques, plusieurs points sont
abordés :
- Nous avons tout d'abord tenté d'isoler, de purifier et
d'identifier certaines phytoa1exines et de déterminer la contribu
tion à la résistance des substances appartenant à différents grou
pes chimiques : phénols, sesquiterpènes, a1ca1o1des, composés po1y
acétyléniques et substances lipidiques observées lors des expé
riences de stimulation par le T.E.P.A ••
- Dans une seconde étape nous étudions l'évolution des
teneurs en phytoa1exines dans les tissus selon les génomes confron
tés - Piéra1ine et Piéra1bo pour la plante hôte, P. parasitiaa etv. albo_atrum pour les agents pathogènes.
- Une troisième partie permet de déterminer l'effet de
certains médiateurs - inhibiteurs ou stimulateurs - de la réaction
de défense sur l'accumulation de phytoa1exines.
- Enfin, la dernière partie de ce travail analyse in vitro
la toxicité des facteurs de résistance pour le P. parasitiaa. La
cinétique et les modalités de l'inhibition sont établies pour chaquecatégorie d'inhibiteurs. La synergie d'action est recherchée entre
plusieurs groupes de substances chimiques naturelles ou de synthèse
biologiquement actives.
MATERIEL ET TECHNIQUES
- 7 -
MATERIEL ET TECHNIQUES
Les tentatives d'élucidation des structures des facteurs
de résistance et les études de leurs propriétés inhibitrices in
vitro ont impliqué la mise en oeuvre de nombreuses techniques. Par
ailleurs, l'instabilité chimique des produits étudiés de même que
les quantités utilisées dans les études de toxicité ont nécessité
un effort considérable de cultures en serre du matériel végétal.
Ainsi, l'exploitation de dix séries d'infections expér~entales,
échelonnées entre novembre 1982 et octobre 1984, correspond à plus
de 50 kg de tissus frais qui ont été extraits par les méthodes dé
crites ci-dessous.
1. Le matériel végétal
1.1. La plante hôte
La tomate - Lyaope~siaum esauZentum Mill.- est une Sola
nacée appartenant au genre lycopersicum. Les deux cultivars utilisés
pour cette étude sont des obtentions de Laterrot généticien à
l'INRA: Le cultivar Piéraline qui possède les gènes de résistance
Ph + S au mildiou et Ve à la verticilliose et le cultivar Piéralbo
isogénique de Piéraline par l'allèle Ve. Ils sont cultivés en serre.
Les graines des deux cultivars sont mises à germer en terrines pen
dant 6 à 10 jours. Les plants sont ensuite repiqués en pots. Le sol
utilisé pourla culture correspond à un mélange de terre franche, de
terreau et de tourbe dans la proportion 2-2-1 ~ il est renouvelé
après trois séries d'infection expérimentale. Après transplantation,
en hiver et au printemps, les jeunes plants reçoivent une applica
tion de solution nutritive minérale. Ils sont soumis à une tempéra
ture de 22 à 30°C en été, de 18 à 24°C pendant les périodes froides
et à un éclairage d'appoint.
1.2. Les agents pathogènes
Afin de comparer les réactions physiologiques des culti
vars aux infections expérimentales, deux parasites de la tomate
sont utilisés dans nos essais.
- 8 -
1.2.1. Phytophthora parasitica Dast.
c'est un champignon polyphage appartenant à la classe des
phycomycètes, le genre Phytophtho~a représentant l'un des princi
paux parasites de l'ordre des péronosporales. Son thalle est cons
titué de filaments mycéliens coenocytiques à parois cellulosiques
réfringeantes. La reproduction asexuée s'effectue par des sporo
cystes qui libèrent des oospores biflagellées ou germent directe
ment en formant des hyphes mycéliens. Ils correspondent à la forme
prédominante de la dissémination du parasite. Des chlamydospores
assurent la conservation dans le sol et dans les débris végétaux
(Riou et Ravisé 1970) dans lesquels le champignon peut survivre
sous forme s~prophytique. La reproduction sexuée permet vraisembla
blement des remaniements génétiques (Ravisé 1966, Boccas 1978).
Chez la tomate, ce parasite provoque en région chaude une
pourriture molle du collet et des fruits (Ravisé et Boccas 1969,
Ravisé 1970).
L'isolat de P. pa~a8itiaa utilisé dans nos essais fut
isolé au Liban sur plants de tomate (Ravisé, 1975) : la souche est
conservée en tubes, avec des repiquages tous les trois mois. L'ino
culum est préparé en boîtes de Pétri puis en milieu liquide dont la
composition est pour un litre d'eau distillée (Ravisé 1972) :
- 10 g de broyat de pois
- 15 g de glucose
- 20 ppm de polymyxine
0,2 g de MgS040,5 g de K2S040,2 mg de CaC120,2 g de K2HP040,8 g de KH2P04
- 15 g de gelose
1 mg de thiamine
0,5 mg de FeS040,5 mg de ZnS040,02 mg de CUS040,02 mg de MnC1 20,02 mg TiS040,02 mg de M070 2 (NH4 )6
Une infection expérimentale nécessite la préparation de
6 1 d'inoculum. A cette fin, le champignon est mis en culture en
erlenmeyer de 250 ml contenant environ 100 ml de milieu liquide.
- 9 -
La stérilisation à 110°C pendant 10 min. préserve· l'intégralité de
la structure de la thiamine. L'incubation des cultures a lieu en
étuve à 28°C et à l'obscurité.
1.2.2. Verticillium albo-atrum Reinke et Berth.
Cet agent pathogène appartient à la classe des adélomy
cètes. Dans la famille des verticilliées caractérisée par des coni
diophores en verticilles typiques se distinguent 3 genres dont le
genre VertiaiLLium est le plus important. Le thalle septé et fuligi
neux porte des conidies solitaires formées à l'extrémité de conidio
phores faiblement différenciés, légèrement constrictés à l'apex. La
conservation s'effectue grâce à des chlamydospores et à des sclérotes
(Boisson et Lahlou 1983 inter al.), on ne connait pas de reproduction
sexuée mais plusieurs études tendent à indiquer que la parasexualité
constitue, dans le genre VertiaiLLium, un facteur de variabilité
(Esser et Kuenen 1967, Typas et Heale 1976). Ce micromycète peut
vivre sous forme saprophytique. Chez la tomate, le V. aLbo-atrum
provoque fréquemment des occlusions d'une partie des stèles vascu
laires et le jaunissement puis la fanaison des feuilles alimentées
par ces vaisseaux. Des coupes longitudinales des tiges permettent la
détection de la maladie reconnaissable au brunissement des vaisseaux.
La souche utilisée pour ce travail fut isolée au Liban de
plants de tomate (Davet Ravisé 1974). Elle est conservée en tubes
ou en boites de Pétri sur une décoction de malt, de pomme de terre
et de carotte gélosée à 20% 0 (Boisson et Lahlou 1981). Les repi
quages sont effectués tous les quatre mois afin de limiter la variai
bilité. Le milieu de l'inoculum est identique mais exempt de gélose.
Les conditions de stérilisation des milieux et d'incuba
tion des cultures sont les mêmes que celles observées pour le
P. parasitiaa.
1.3. Le champignon employé pour les tests de toxicité
Afin de repérer les substances toxiques sur les plaques
chromatographiques nous utilisons une souche de CLadosporium aLados
porioides (Pers.) Lk. provenant du laboratoire de pathologie végé-
- 10 -
tale de l'Université Paris VI. Le champignon est cultivé en tubessur une décoction glucosée et gélosée de pommes de terre, les spores étant prélevées après 10 à 20 jours d'incubation.
2. Infections expérimentales
2.1. Stade végétatif des plants
Les inoculations sont réalisées sur des plants âgés de 4à 7 semaines, selon la vitesse de croissance, correspondant au
stade d'émission des ébauches florales. Les plants subissent unescarification au collet avant l'inoculation de P. parasitica ou de
v. aZbo-atrum à l'aide d'un scalpel sur 2 cm de haut.
2.2. Inoculation du P. parasitica
Les thalles du champignon sont dilacérés dans leur milieude culture à l'aide d'un broyeur Turmix. La dose d'inoculum, 15 mlde broyat, appliquée au collet de chaque plante correspond à environ 10 mg de mycélium sec.
2.3. Inoculation du V. aZbo-atrum
Les cultures sont dispersées en quelques dizaines desecondes à l'aide du broyeur Turmix.
Une vérification au microscope permet d'apprécier la con
centration de conidies dans la suspension qui varie entre 106 et5.106 par ml. Celle-ci est appliquée à raison de 10 ml au collet dechaque plant.
2.4. Application d'inhibiteurs en serre
Ces expériences n'ont été réalisées que sur le cultivarPiéraline.
2.4.1. Application d'acide a amino-oxy-acétique (A.C.A.)
L'A.C.A. est un inhibiteur compétitif de la phényl ammoniac-lyase (PAL), enzyme du cycle des phénylpropanoides.
- Il -
Le traitement des plants débute une semaine avant l'ino
culation du P. parasitica par trois applications d'AOA dont ladernière intervient la veille de l'infection. Puis quatre applica
tions sont espacées entre le jour d'inoculation et la récolte.Chaque plant reçoit à chaque application 1 mg d'AOA déposé au pied
de la tige.
2.4.2. Application d'inhibiteurs Smith Klein et French
(S.K.F.)
Ces inhibiteurs bloquent en partie les biosynthèses dérivant du malonyl Co A et du mévalonyl Co A (Reid 1968, Douglas et
Paleq 1974).
Nous avons utilisé deux produits :
- SK et F nO 3301 A : 2,2-diphényl 1-(6 diméthylamino éthoxy oxy)
pentane hydrochloride,
- SK et F nO 525 A : diéthylamino éthyl diphényl propyl acétatehydrochloride.
Le traitement débute une semaine avant l'infection expérimentale par pulvérisation sur le feuillage à la concentration de
-410 M dans une solution tampon phosphate à pH 7,2. Pendant la durée
de l'essai les solutions sont pulvérisées deux fois par semaine.
2.5~ Déroulement de l'incubation en serre
La température et le degré d'hygrométrie de la serresont contrôlés. Une pulvérisation d'eau 2 à 3 fois par jour per
met d'éviter le dessèchement de l'atmosphère et de la ~erre despots.
Dans ces conditions, certains plants de Piéralbo inoculéspar le P. parasitica présentent des symptômes typiques.
- 12 ~
Entre le 3ème et le 4ème jour après l'infection apparais
sent des nécroses brun clair à rougeatre sur le collet et la partiesupérieure du pivot. Puis progressivement le cortex devient vitreux,des lésions vert-sombre d'aspect vitreux progressent lentement. Lesass'ises parenchymateuses s'affaissent partiellement, les plantsatteints se plient et fanent. Aucun symptOme de jaunissement ou defanaison n'est provoqué par le V. atbo-atrum sur les deux cultivars.
Après 7 à 10 jours d'incubation - selon la saison - lesplants sont arrachés, les tiges sont sectionnées à environ 10 cmau dessus du collet. Les tiges et les racines sont lavées, séparées"pesées,pÙ!sconservées ~-18°C dans un congélateur.
2.6. Techniques d'inoculation sur feuilles in vitro
Les expériences sont réalisées avec des feuilles adultesprélevées des troisième et quatrième verticilles de plants âgés de5 à 7 semaines. Après désinfection superficielle, les feuilles sontblessées à la base du l~e par un emporte pièce de 6 mm de diamètre. Les implants calibrés de P. paraaitiaa sont prélevés sur descultures en bottes de Pétri âgées d'un mois à l'aide d'un emportepièce de 10 mm de diamètre et déposés sur la blessure.
La solution sur laquelle les feuilles sont maintenues ensurvie, est une solution de tampon phosphate de S8rensen, 1/15M,additionnée de polymyxine à 20 ppM.
Les médiateurs sont ajoutés en milieu tampon aux concentrations suivantes :
- Tris-O-éthyl phosphDnate d'aluminium' (TEPA) 200 ~g/ml
- Acide arachidonique : 40 ~g/ml
- Glucosamine : 35 ~g/ml.
L'incubation se déroule en éclairement continu de l'ordrede 150 lux/m2 et à la lumière du jour pendant 8 heures, à une température de 25°C, pendant 60 heures pour les feuilles de Piéralineet 110 heures pour les feuilles de Piéralbo.
- 13 -
3. Extraction des substances fongistatiques (fig. 1 et 2)
Les tissus congelés de tiges ou de racines sont dilacé
rés à l'aide d'un broyeur Turrnix dans des solvants préalablement
réfrigérés.
3.1. Extraction chloroforrnique
Le broyage des tissus dans du chloroforme est utilisé pour extraire les substances apolaires et moyennement polaires -lipides, sesqui
terpènes, dérivés d'acides gras insaturés, etc •.• La diffusion est
réalisée à l'obscurité et à température ambiante pendant 24 heures.
L'eau de constitution des tissus est séparée par parti-tion de la phase chloroformique. Celle-ci est ensuite évaporée à sec et
reprise dans un mélange Hx : MeOH 87% (3 : 1) afin d'améliorer la
séparation des lipides (Galanos et Kapoulos 1962).
3.2. Extraction méthanolique
Deux voies sont suivies. D'une part les tissus préalable
ment extraits au chloroforme sont repris pour une diffusion de 48
heures dans le méthanol dans les mêmes conditions que ci-dessus.D'autre part des tissus sont broyés directement dans du méthanol
50%, la diffusion des substances se réalise dans les mêmes condi
tions.
Ce procédé permet l'extraction des composés phénoliqueslibres, des alcaloldes (tomatine et son aglycone) ainsi que des
substances en cours de caractérisation. Les lipides sont partielle
ment éliminés par partition dans l'hexane ; les acides gras libresdemeurent en grande partie dans la phase méthanolique.
3.3. Hydrolyse alcaline des tissus
Dans certaines séries, après extraction méthanolique,
les tissus sont hydrolysés par une solution de potasse à 0,5N ou
à 2N dans le méthanol (Tanguy 1972, Kato et al. 1983). Au bout de
- 14 -
C.L.H.P. C.L.B.P. C.L.B.P.
~l.~Si+r~/ Si
C.L.B.P. Col. Si
~colonne polyclar
• 2e
extraction (48h)
méthanol
1
r ~méthylation gel LB 20
1 out plaques Si
Plaque~ /
n C.L.B.P. Col. Si C 18
des tissus Ji extractiondes lipides
~ ~Bexane phase méthanol
l -----eauCh~)f~_"' _
plaques plaquesSi + N03Ag Si
l l
partition
le extraction (24h)
chloroforme
lr
entraInementvapeur
sesquiterpènes
dérivés oxygénés
d'acides gras insaturés
phénols
tomatine
fractions F et B
Fig. l - Schéma d'extractions successives des tissus des
plants du cu~tivar Piéraline inoculés par le
P. parasitica par le chloroforme puis le méthanol
étapes de purification à l'aide du polyclar des subs
tances toxiques polaires et apolaires.
- 15 -
substances retenuesneutre
phase acide
(pH 3)~
gel LB 20
hydrOlySr-a-l-c-a-l-i-n-e------=::ex::~::racï"'thanOliqu~th' • i
des tissus lu.ction C03 11N· /:~s~:~ssnes
lyophilisationd'un aliquot
test toxicitéC.C.M.
1
Plaques Si
1C.L.H.P.
1"'"
substancesapolaires
lcf. fig. 1
\fractions polaires
/ \méthylation Col. Polyclar
Col. Si Col. Si C 18
l lplaques Si plaques Si
"" /n C.L.H.P. Col. Si C 18
Fig. 2 - Schéma d'extraction méthanolique de tissus de plants
des cultivars Piéraline et Piéralbo inoculés par le
P. parasitiaa ou le V. albo-atrum soit à partir de
résines échangeuses d'ions soit de bicarbonate de
sodium.
- 16 -
24 heures, la phase neutre est extraite à l'acétate d~éthyle, laliqueur alcaline acidifiée à pH 3 puis les substances phénoliques
extraites au dichlorométhane.
3.4. Tests biologiques
Les fractions ci-dessus sont soit concentrées sous vide
à 40°C à l'aide d'un évaporateur Büchi, soit lyophilisées. Ces
échantillons sont alors chromatographiés sur plaque de silice dans
différents systèmes éluants afin de repérer les substances toxiques
à l'aide du test au C. aZadosporioides.
3.5. Les étapes de séparation. Schéma récapitulatif
Les extraits bruts, débarrassés d'une partie des substan
ces lipidiques et des pigments lors de la partition dans le mélange
Hx-Me 87% (3 : 1) ou Hx : Me 50%, subissent plusieurs séries de
fractionnŒments.
3.5.1. Les extraits chloroformiques
Après partition dans le mélange Hx-Me 87% (3 : 1), ces
extraits sont chromatographiés sur colonnes atmosphériques de si
lice, sur plaques préparatives de silice H et enfin en C.L.H.P. sur
colonnes desilice avec différents éluants.
3.5.2. Les phases aqueuses, les extraits méthanoliques
et MeOH 50%
Ils contiennent de nombreux produits oxydables - lipidi
ques ou phénoliques - et des subs·tances polaires, certaines d'en
tre elles étant dégradées ou polymérisées.
Afin d'en séparer les constituants par affinités nous
avons utilisé plusieurs séquences :
- 17 -
~ Résines échangeuses d'ions - MR7, XAD 2 -, polyvinylpy~rolidone
(polyclar), plaques préparatives ou colonnes atmosphériques de
silice, gel LB 20 et CLHP sur colonne de silice greffée en C 18.1
~ Certains extraits bruts sont traités au bicarbonate de sodium à
5%. Aprês extraction de la phase neutre par du chloroforme ou du
dichlorométhane, l'extrait est acidifié à pH 3 à l'aide d'acide
chlorhydrique, les phénols et les substances acides ainsi libérés sont extraits par du dichlorométhane.
Les séquences de purification sont ensuite identiques à
celles établies ci-dessus.
Les processus dé dégradation s'avérèrent plus importantslors de l'emploi des résines échangeuses d'ions que par la voie des
séparations à l'aide du bicarbonate de sodium. Cependant, les rési
nes échangeuses d'ions retiennent davantage d'impuretés notamment
des acides libres, des substances basiques (cette fraction n'a pasété explo~tée quoique contenant des produits fongistatiques) et
même des pigments.
L'emploi des colonnes de polyclar et de LH 20 a permis
une relative séparation des substances polaires bien que des chevauchements interviennent dans l'élution des fractions.
A tous les stades importants de purification nous avons
procédé à des tests d'activité biologique par chromatographie surcouche mince à l'aide du c. cZadosporioides.
4. Techniques de purification
Elles reposent pour l'essentiel sur différents procédés
chromatographiques. Cependant, les séparations des composés toxi
ques s'avérant particuliêrement difficiles nous avons tenté d'amé
liorer les purifications, notamment celles des dérivés des acides
gras en C 18, des sesquiterpênes et des composés phénoliques.
- 18 -
4.1. Chromatographie sur colonnes
D'une façon générale, les résines, les gels ou la silice
sont employés dans des colonnes de taille comprise entre 1 et 6 cm
de diamètre et 15 à 120 cm de hauteur de telle sorte que le rapport
pondéral entre échantillon et support soit compris entre 1/500 et
1/1000. Après équilibrage du support avec l'éluant initial, l'échan
tillon, préalablement incorporé à quelques grammes de support et
séché sous vide en dessiccateur, est transféré sur le haut de la co
lonne. La vitesse d'élution est comprise entre 0,5 et 2 ml/mn selon
la taille de la colonne.
4.1.1. Résines échangeuses d'ions
Nous avons utilisé 2 types de support, les résines Dowex
MR7 (Fluka) et amberlite XAD2 (Touzart et Matignon) possédant
d'importantes capacités d'échange H+ et OH-. Les résines sont mises
à équilibrer dans le premier éluant, le plus souvent de l'hexane,
celui-ci devant entraîner les substances neutres non fixées. Puis,
les composés acides ou phénoliques sont élués par du MeOH 80% ou
50% soit avec P04H2K de 0,1 à 0,5M soit en gradient de molarité
d'acide chlorhydrique.
4.1.2. Polyvinylpyrrolidone - polyclar réticulé
(Touzart et Matignon)
Ce support, accepteur d'hydrogène, fixe jusqu'à 30 à 40%
de son poids sec en phénols et en tannins. Le pH optimum de fixa
tion des substances est voisin de 3,5. Un rendement maximum est
obtenu après un gonflement du polyclar pendant 24 heures. De nombreuses références d'emploi du polyclar et d'élution en milieu
aqueux ou organique ont guidé notre expérimentation (inter al.
Quarmby 1968, Alibert 1973).
Les composés phénoliques non ionisés s'adsorbent bien
aux pH acides sur ce support, dans nos conditions expérimentales
la tomatine est également retenue. Une première élution à l'acétate
- 19 -
d'éthyle permet d'entrainer les substances peu retenues. Les pro
duits polaires sont séparés par un gradient d'élution allant du
méthanol pur au MeOH 50% puis par du MeOH 50% additionné de P04HK2de O,IM à 0,5M. Toutes les substances actives sont récupérées à par
tir de pH 8. Malgré d'importants chevauchements des produits, prin
cipalement de composés phénoliques, entre les fractions MeOH,
MeOH 90%, MeOH 80% ou MeOH 50% nous obtenons un premier tri des
produits inhibiteurs. En particulier, les fractions basiques sont
enrichies en produits très polaires tels que la substance H.
4.1.3. Gel LH 20
Ce gel est l'équivalent, adapté aux solvants organiques,
des gels de chromatographie d'exclusion de la série sephadex uti
lisés en phase aqueuse. Le gel LH 20, composé d'un dextran réticulé,
permet la rétention par adsorption dans le réseau de pores de subs
tances, principalement phénoliques, dont le poids moléculaire est
inférieur à 3.000 daltons.
Les phénomènes de co-entrainement par des lipides (cf.
infra) ne nous ont pas permis de purifier de façon significative
les fractions provenant d'une première séparation sur polyclar.
Une partie des substances lipidiques, possédant vraisemblablement
des poids moléculaires élevés estéluée par le chloroforme. Toutes
nos tentatives d'élution sélective par l'isopropanol puis par le
méthanol ont échoué. Nous avons grossièrement séparé les composés
phénoliques et une partie de la substance H dans des fractions col
lectées dans le méthanol.
4.1.4. Silicagel Fluka 60
La granulométrie de la silice employée varie de 20 à
60 ~.
Des séparations d'extraits bruts sur colonnes de silice
6 cm x 120 cm ont été tentées avec des séquences d'élution Hx-Ae
(2 : l et l 1), Ae pur, Ae-Me (5 : 1 à 1 : 1) et MeOH pur. Ces
séparations s'avèrent très lentes et de nombreuses dégradations
interviennent au cours de l'élution.
- 20 -
Fréquemment, des purifications complémentaires ont été
réalisées entre deux séries de chromatographie par C.L.H.P. pourtenter soit d'éliminer des impuretés (lipides, traces de polyclar ••• )
soit de séparer plusieurs produits élués dans une fraction corres
pondant à un pic ultra-violet ou réfractométrique. MM. Einhorn et
Kunesch ont, par ce procédé, purifié sur des microcolonnes de si
lice, les dérivés naturels d'acides gras en C 18 ainsi que les
monoépoxydes, le diépoxyde et l'alcool diénique de synthèse obtenus
à partir des acides linoléique et linolénique. Le plus souvent, les
séquences d'élution correspondent à la succession suivante : Hx,
CH2C12 , CH2C12-Ae (1 : 1), Ae et MeOH.
4.2. Chromatographie sur plaques
Nous avons comparé l'efficacité des séparations obtenues
par chromatographie de partage sur plaques et par chromatographie
d'adsorption sur gels de silice. La seconde technique nous a paru
moins polluante et plus performante malgré des résultats imparfaits.
Les systèmes chromatographiques utilisés correspondent aux techni
ques mises au point pour séparer les substances naturelles
( Stahl 1969), James et Morris 1964) et à des systêmes adaptésà plusieurs plantes dont des solanacées (inter al. Hillis et
Ishikura 1968, Tanguy 1970, Ravisé et al. 1970 à 1981, Stoessl
et al. 1973 et 1975, Tjamos et Smith 1974 et 1975, Bompeix et al.
1980) •
Les chromatographies analytiques et les tests d'activité
biologique sont effectués en chromatographie sur couche mince
(C.C.M.) de silice de 0,2 ~m avec support plastifié (Schleicher et
Schüll LF 254), les chromatographies préparatives sont réalisées
sur plaques de verre avec de la silice GF - fluorescente à 254 nm
ou de la silice H en couche de 5 mm. Afin de modifier la migration
des substances à double liaison et de mieux les isoler la silice H
est parfois additionnée de 10% de AgN03 .
- 21 -
4.2.1. Les systêmes d'élution
Les principaux systêmes chromatographiques ont été adap
tés aux groupes de substances biologiquement actives que nous ten
tons de séparer.
Les sesquiterpênes et les dérivés d'acides insaturés
sont élués par les mélanges
Hx-Ae (2 1) CH2CI2- EtOH-H2O (85 12 . 2).cy Hx-Ae (l 1) Isobutylméthylcétone
Hx-Ae (l 1) Di-iso-propyléther
Hx-Ae-Me (50 . 50 . 5) Acétonitrile. .
Ces éluants ont également servi à mettre en évidence le phénomêne
de co-entra1nement de composés phénoliques par des lipides.
Les composés phénoliques sont séparés par :
Hx-Ae-Me
Clf-Me
Clf-Me
Clf-Me
{50 80
(95 5)
(8S 15)
(l:l)
12)
ges :
La tomatine et la substance H sont éluées par les mélan-
Clf-Me (85 : 15)
Clf-Me (l : 1)
Les élutions de plaques de silice H à 10% de AgN03 sont assurées
par un mélange To-Ae (2 : 1).
4.2.2. Les conditions de migration et l'obtention des frac
tions
En chromatographie d'adsorption sur silice les
Rf = (distance parcourue par la sUbstance) diffèrent selon lesdistance du front au point de dépôt
structures et les substituants tant dans les solvants organiques
- 22 -
que dans les solvants aqueux. En particulier, les fonctions alcools
et les hydroxyles phénoliques abaissent le Rf. Par contre la méthylation l'augmente. Il en est de même pour une acétylation naturelle
ou ménagée. Nous avons essayé d'utiliser ces propriétés pour sépa
rer entre eux les dérivés d'acides gras insaturés et les composésphénoliques. Cependant, quel que soit l'éluant utilisé nous n'avons
pas pu séparer de façon pratique les acides linoléique etlinoléni
que de leurs esters méthyliques, des monoépoxydes ou des alcoolsdiéniques correspondants.
Pour les produits aromatiques tels que les phénols des
séries cinnamique et benzoïque et leurs dérivés nous avons obtenu
des séparations partielles avec d'importants chevauchements même
après deux chromatographies successives avec des systèmes de capa~
cité d'élution différente. Cette difficulté est accrue par le phé
nomène de co-entraînement des produits phénoliques par des lipides.
La première étape d'identification des substances enC.C.M. est basée sur la comparaison du Rf de migration dans plu
sieurs éluants avec celui des produits de synthèse. Puis cette
identification est affinée par la spectrométrie en ultra-violet etdans la plupart des cas par la spectrométrie de masse. Nous n'avons
pas tenté l'identification des dérivés des acides phénoliques
esters et glucosides - identifiés précédemment (Ravisé et Tanguy
1971, Ravisé et Trique 1972, EL Khatib et al. 1974) faute de subs
tances de référence.
En chromatographie préparative, les produits correspondant à des zones de Rf sont repérés soit par leur fluorescence na
turelle sous lumière ultra-violette à 254 ou 366 nm soit par l'in
termédiaire du marqueur de fluorescence incorporé à la silice GF
qui présente cependant l'inconvénient de polluer de façon durable
les extraits. Pour la plupart des dérivés des acides gras insatu
rés, les positions relatives des produits recherchés sont déter
minées sur une partie d'une plaque préparative traitée au SbC13 à
saturation dans le chloroforme et révélée à 125°C.
- 23 -
Les différentes bandes de silice sont grattées à l'aide
d'une spatule et reprises dans un mélange Ae-Me (IO : 1) où se
dissolvent les produits recherchés. Leur extraction est réalisée
par filtration sous vide sur filtres Whatman P.T.F.E. à pores de
0,2 ~m. Les fractions sont ensuite séchées sous vide avec un éva
porateur Büchi.
Au cours des chromatographies préparatives interviennent
d'importantes dégradations aussi bien des substances apolaires que
des produits phénoliques. Quelle que soit la fraction chromatogra
phiée, à chaque séparation, nous observons au résiduel d'importan
tes accumulations de substances altérées : dérivés complexes des
acides gras insaturés (Shimura et al. 1981, Kanazawa et al. 1983),
produits d'oxydation ou de polymérisation des composés phénoliques.
Parmi ces derniers, les acides phénoliques di-hydroxylés ainsi que
l'acide férulique et leurs dérivés s'avèrent particulièrement ins
tables ce qui entra1ne des pertes très importantes. L'instabilité
de ces produits mentionnée dans la littérature (Friend 1981, Lewis
et Oxman 1984) a considérablement gêné nos travaux.
4.3. Entra1nement à la'vapeur d'eau
Une séparation originale de substances apolaires, notam
ment de sesquiterpènes, a été utilisée par Moede (1983) à partir
d'extraitsbrutsde tissus de pomme de terre. Par barbottage de va
peur d'eau dans une solution aqueuse, les substances les plus vola
tiles sont entra1nées. La technique est transposée à des extraits
chloroformiques de tissus de tomate. L'objectif est l'élimination
des pigments et des acides gras qui gênent la purification des ses
quiterpènes et des dérivés oxygénés d'acides polyéniques.
4.4. Distillation sous vide
Cette technique est mise en oeuvre par M. Kunesch au
laboratoire des médiateurs chimiques. Une distillation fractionnée
sous vide poussé permet la séparation de dérivés d'acides gras in
saturés à partir d'échantillons partiellement purifiés sur plaques
- 24 -
de silice. Toutefois, des dénaturations interviennent, des concen
trations de phtalates distillés aux températures utilisées limitent
l'emploi de la technique.
4.5. Chromatographie liquide à haute performance (C.L.Il.P.)
4.5.1. C.L.H.P. analytique
Cette technique permet une comparaison très fine des dif
férents extraits entre eux. Elle permet également d'établir une
première corrélation entre des pics ultra-violets ou réfractomé
triques et les résultats des tests biologiques réalisés sur plaques
chromatographiques. Des tests.chimiques caractérisent aussi les
substances et per.mettent de mieux les localiser sur plaques. Ils
sont de plusieurs sortes :
* Une pulvérisation de trichlorure d'antimoine à saturation dans le
chloroforme sur le chromatogramme porté ensuite à 110°C pendant
10 mn révèle les terpènes et les phénols.
* Les composés polyacétyléniques sont décelés par pulvérisationd'une solution de KMn04 à 1% dans 2% de Na 2C03 •
* La p. nitroaniline diazotée est un révélateur spécifique des phé
nols. Elle est composée d'un mélange de trois produits
• 5 ml d'une solution de 4-nitroaniline à 0,5% dans une solution
d'acide chlorhydrique 2N
• 0,5 ml de nitrate de sodium à 5%
• 15 ml d'une solution aqueuse d'acétate de sodium à 20%.
Différentes colonnes sont employées au cours des C.L.H.P.
analytiques :
- 25 -
- colonne de silice, diamètre 3/8', longueur 30 cm, granulomêtrie
5 ~, dêbit de 1,5 à 2 ml/mn
- colonne de silice, diamètre 1/4', longueur 15 cm, granulomêtrie
5 ~, dêbit de 1 ml/Mn ..
Les solvants utilisês pour ces deux colonnes sont
Hx-Ae-Me (100 : 30 : 3)
Hx-Ae-Me (50 50 5)
Hx-Ae-Me (50 80 12)
Ae-Me (5 : 1)
MeOH pur
- colonne de silice greffêe en C 18, diamètre 3/8', longueur 30 cm,
granulomêtrie 7 ~, dêbit 2 ml/Mn
ou 2%)
L'êlution est ~ssurêe par des solutions acêtiques (5% 0
MeOH ou d'acêtonitrile.
- colonne de silice à 10% de AgN03 , diamètre 1/2', longueur 30 cm,
granulomêtrie 7 ~, dêbit 2 ml/mn
(1 4) •
Les solvants sont des mêlanges de To-Ae (2 1) et
Les analyses peuvent être rêalisêes en êlution isocratique
avec un seul solvant ou en gradient à l'aide de deux solvants.
Dans ce dernier cas, un ordinateur Apple II, reliê aux pompes, per
met de rêgler le pourcentage des diffêrents êluants ainsi que le dê
bit.
Les analyseurs consistent en un dêtecteur à ultra-violet
Shimadzu SPD-2A et en un rêfractomètre Knauer. Les deux appareils
sont employês lors d'une analyse isocratique, seul le détecteur à
ultra-violet fonctionne dans le cas d'une êlution graduelle.
- 26 -
4.5.2. C.L.H.P. préparative
Après avoir caractérisé et localisé sur plaques chromato
graphiques les substances toxiques et avoir déterminé, grâce à laC.L.H.P. analytique, les méilleures méthodes d1élution pour. les pu
rifier, nous travaillons à l'échelle préparative afin d'accumuler
des quantités importantes de produits toxiques. Deux sortes de co
lonnes de silice sont employées
- colonne de 3/8 1, longueur 30 cm, granulométrie 5 ~, débit 1,5 ou
2 ml/mn
- colonne de 1/2 1 de diamètre, longueur 50 cm, granulométrie 7 ~,
débit 2,5 à 3 ml/mn.
Colonne de silice greffée en C 18
- colonne de 3/8' de diamètre, longueur 30 cm, granulométrie 7 ~,
débit 2 ml/mn
- colonne magnum 0.0.5., diamètre 1/2', longueur 50 cm, granulométrie 7 ~, débit de 2,5 à 3 ml/mn.
Colonne de silice à 10% de AgN03
- colonne de 1/2' de diamètre, longueur 30 cm, granulométrie 7 ~,
débit de 2 ml/mn.
Pour toutes les colonnes, les solvants utilisés sont les
mêmes qu'en C.L.H.P. analytique. Les deux détecteurs sont employés
au cours des purifications.
5. Formation de dérivés
Afin de pallier les difficultés de séparation résultant
des chevauchements de substances, plusieurs tentatives de dériva
tion ont été effectuées.
- 27 -
S.l. La méthylation
Le principe est de remplacer par un radical méthoxy-OCH3
un sommet hydroxylé ou l'hydroxyle d'une fonction carboxylique. Le
produit méthylé migre plus haut et, dans ces conditions, peut éven
tuellement se séparer d'autres substances. Le procédé est utilisé
pour tenter d'affiner la séparation d'une part des sesquiterpènes
d'avec des acides gras insaturés ou leurs dérivés, d'autre part des
composés phénoliques entre eux ou d'avec des sesquiterpènes.
Au laboratoire, la méthylation est réalisée à l'aide du
trifluorure de bore dans le méthanol à 60°C pendant 1 heure. Après
refroidissement des échantillons, ceux-ci sont dilués à 10 volumes
d'eau distillée puis les substances méthylées sont extraites par
le dichlorométhane.
M. Kunesch a procédé à des méthylations par le diazomé
thane. Cette méthode a l'avantage d'éviter la présence d'impuretés,
seuls se formant des polymères du diazométhane insolubles dans le
dichlorométhane.
S.2. L'acétylation
L'acétylation, réalisée à 30°C pendant 12 heures en pré
sence de pyridine redistillée et d'anhydride acétique, permet de rem
placer par un radical acétate - CH3COOo- une fonction hydroxyle
(alcoolique ou phénolique) .
L'ester ainsi obtenu migre beaucoup plus que la substance d'ori
gine, il est aussi plus volatil. Nous avons tenté de séparer par
ce procédé des sesquiterpènes de dérivés d'acides gras et de com
posés phénoliques.
- 28 -
5.3. Exploitation chromatographique des dérivés
5.3.1. Chromatographies sur plaques
La méthylation par le diazométhane est utilisée surtout
pour des fractions partiellement purifiées correspondant à des lots
de plusieurs kg de tissus. Après méthylation, les substances sont
séparées sur plaques préparatives de silice H dans les systèmes
Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5) et (50 : 80 : 12).
Les tentatives de séparation sur plaques de silice des
substances acétylées n'ont pas donné de résultats satisfaisants.
5.3.2. C.L.HeP. analytique et préparative
La méthylation d'extraits chloroformiques de tissus est
utilisée pour la séparation des produits d'oxydation des esters
méthyliques des acides linoléique et linolénique sur colonne de
3/8' x 30 cm de silice 5 ~ à 10% de AgN03 . L'élution est assurée
par un mélange de To-Ae (2 1) et (1 : 1).
D'autre part, afin de limiter la dégradation des subs
tances phénoliques, des fractions provenant de colonnes de polyclar
ont été méthylées avant d'être séparées sur colonne de silice gref
fée en C 18 - granulométrie 7 ~ - O.D.S. magnum 1/2' x 50 cm à
l'aide de gradients de MeOH ou d'acétonitrile dans une solutionaqueuse à 5% 0 •
5.3.3. Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spec
trométrie de masse (CG-SM)
Les substances acétylées ou méthylées plus volatiles sont
éluées à de plus basses températures en CG.
La préparation de ces dérivés a permis de caractériserplusieurs produits d'oxydation d'acides gras insaturés ainsi que
les principaux composés phénoliques par chr0matographie en phase
gazeuse couplée à la spectrométrie de masse au Laboratoire desMédiateurs Chimiques.
- 29 -
6. Dosage des phénols totaux
6.1. Technique de dosage
La méthode de dosage employée, test de Folin, est basée
sur la grande oxydabilité des substances phénoliques en milieu al
calin. Le réactif utilisé (Folin etCiocalteu, 1927) est réduit lors
de cette oxydation et la coloration bleue produite est proportion
nelle aux taux de composés phénoliques.
Un volume d'extrait correspondant à une quantité connue
de tissus frais est additionné de 0,25 ml de réactif de Folin
Ciocalteu et de 1 ml d'une solution aqueuse de Na2C03 à 20%. Le
volume total est ajusté à 5 ml par de l'eau distillée. La prise
d'échantillon ne doit pas contenir plus de 0,2 ml de MeOH.
Après une heure d'agitation, les lectures de densités
optiques sont faites par rapport à un blanc ne contenant que de
l'eau distillée et les réactifs sur un spectrophotomètre Beckman
à 725 nm.
L'estimation quantitative des phénols totaux est réalisée-4grâce à une gamme étalon d'acide chlorogénique 10 M préparée dans
les mêmes conditions que le dosage proprement dit. Les teneurs des
différents extraits sont exprimées en~g d'équivalent d'acide chlo
rogénique par gramme de tissus frais.
6.2. Etude comparative des réactions de l'hôte
Ces dosages sont réalisés sur extraits de tissus de
Piéraline et de Piéralbo sains ou inoculés par P. parasitica ou
v. aZbo-atrum. Une comparaison du potentiel des réactions de dé
fense des deux cultivars vis-à-vis de leurs agents pathogènes peut
ainsi être établie.
- 30 -
6.3. Etude de l'action de médiateurs
Les dosages de Folin sont également réalisés sur des ex~
traits de tissus de Piéraline ou de Piéralbo traitées par différents médiateurs des réactions de défense, inhibiteurs - A.O.A. ouS.R.F. - ou stimulateurs - TEPA, acide arachidonique et glucosamine.Ceci permet une évaluation quantitative de la modulation des réactions de défense chez l'hOte.
7. Etudes spectrométrigues
La progression des purifications des substances inhibitrices est évaluée par spectrométrie dans l'ultra-violet. Les tentatives de détermination des structures des produits manifestantune activité biologique sont réalisées par des laboratoires spécialisés : spectrométrie de masse (SM) au Laboratoire des MédiateursChimiques sous la direction de M. Einhorn, spectrométrie de réso
nance magnétique nucléaire (RMN) à l'Institut de Chimie des Substances Naturelles du CNRS •.
7.1. Spectrométrie dans l'ultra-vio~et
Les spectres sont établis avec un spectrophotomètreBeckman 24 entre 380 nm et 200 nm dans le méthanol redistillé.L'évolution des pics caractéristiques permet d'apprécier d'une partles progrès de purification, d'autre part les pertes intervenuesau cours des séparations chromatographiques. L'ensemble des spectres établis sont comparés à ceux de produits de référence disponibles.
7.2. Spectrométrie de masse
Cette technique n'est pas mise en oeuvre à notre niveau.Les substances à étudier sont ionisées par un faisceau d'électronspuis fragmentées. L'analyse des ions s'effectue à l'aide d'un filtre quadripolaire. L'appareil utilisé au Laboratoire des MédiateursChimiques est un système CG-SM Nermag RIO-laC piloté par ordinateur.
- 31 -
Les spectres de masse sont effectués en ~pact électronique, énergie des électrons = 70 eV, et en ionisation chimique, énergie desélectrons = 90 eV. La température de la sour~e est de 110°C.
Un couplage de CG-SM est réalisé avec un chromatographe
en phase gazeuse Perkin Elmer 3920 â détecteur par ionisation deflamme équipé d'une colonne capillaire chargée de CP Sil 50 p. Lechromatogramme Girdel utilisé est équipé d'une colonne capillairechargée soit de phase apolaire (CP Sil 5), 25 ou 50 m, soit polaire(CP Wax) 25 ou 50 m. La température d'élution est programmée de 160°C
â 240°C avec une progression de 10°C par minute,'
7.3. Spectrométrie par résonance magnétique nucléaire
La spectrométrie parrésonance magnétique nucléaire (RMN)
du proton est basée sur l'interaction des noyaux de molécules avecun champ magnétique de grande intensité.
Les noyaux donnant une résonance se comportent comme descharges orientées émettant leur propre champ magnétique interférant avec celui de l'appareil. Le spectromètre de l'Institut de
Chimie des Substances Naturelles est un appareil Bruker de 400 MHz.
Les interprétations des spectres de CG-SM et de RMN sontr~alisées par MM. Einhorn et Kunesch, ch~istes du laboratoire desmédiateurs chimiques.
8. Les tests de toxicité
8.1. Tests biologiques en C.C.M.
A chaque étape de purification des extraits nous nousassurons de la présence et de la non dégradation des substancestoxiques grâce â un test biologique. La technique consiste à pulvériser, sur la plaque chromatographique, une suspension de spores dec. aZadosporioides et un milieu nutritif P.D.A •• La plaque est ensuite mise en incubation en étuve à 28°C en milieu atmosphériquesaturé d'humidité. Après deux ou trois jours, le mycélium noir du
champignon s'est développé sur toute la plaque, des plages blanches,
révèlent la présence des zones fongitoxiques.
- 32 -
8.2. Tests en milieu liquide en lames à concavité
Ces tests sont réalisés avec le P. parasitiaa. Les subs
tances toxiques purifiées sont dissoutes dans du méthanol puis incorporées à concentration connue au" milieu minéral de culture. La
teneur finale en alcool est toujours de 2%. Une concentration équi
valente de méthanol est incorporée aux solutions témoins.
La toxicité des produits testés est déterminée en lames
à concavité pour une gamme de concentration comprise entre 50 et
250 ~g/ml. Les implants de P. parasitiaa sont soit des hyphes végétatifs soit des fragments de thalles gélosés contenant sporocystes
et chlamydospores. La toxicité des substances purifiées est égale
ment étudiée en synergie avec celle de huit phénols et de deux al
caloides déjà connus pour leur fongitoxicité.
Les lames sont lutées à la lanoline afin d'éviter toute
évaporation du milieu de culture. Elles sont mises à incuber en
étude à 28°C et à l'obscurité. Les observations s'échelonnent sur
une durée de 3h30 à 72 h.
RESULTATS
- 33 -
RESULTATS
1ère PARTIE
1. Les sesquiterpènes
LES FACTEURS DE RESISTANCE
Nous avons éprouvé d'importantes difficultés à séparer
les sesquiterpènes présumés contribuer à la toxicité des extraits
de tissus des cultivars Piéraline et Piéralbo pour le P. parasitiaa
et le V. albo atrum. Nous indiquons cinq des méthodes suivies pour
les purifier.
1.1. Techniques chromatographiques d'isolement
1.1.1. Séparation sur colonne échangeuse d'ions et C.L.H.P.
La fraction initiale correspond aux substances apolaires
obtenues lors de la partition d'un extrait brut entre l'hexane et
le méthanol 87% (3 : 1). Cet échantillon est ensuite déposé sur une
colonne de résine échangeuse d'ions MR7 - 90 cm x 4 cm - Les sesqui
terpènes se retrouvent dans la fraction contenant les substances
apolaires non fixées sur la résine, pesant 84 mg. A ce stade, est
vérifiée la persistance de la toxicité et celle de la réaction colo
rée au trichlorure d'antimoine caractéristique des sesquiterpènes
recherchés.
La fraction est purifiée par C.L.H.P. avec la double dé
tection ultra-violette et réfractométrique sur colonne de silice
irrégulière de 7 ~ - 1/2' x 50 cm - puis sur colonne de silice 5 ~
3/8' x 30 cm -. Dans chaque cas l'élution est d'abord réalisée par
un mélange Hx-Ae-Me (100 : 30 : 3) puis (50 : 50 : 5). L'échantil
lon est scindé en deux fractions en fonction de l'accumulation de
substances toxiques: l'une principalement vers Rf 0,35 pesant 3 mg,
l'autre vers Rf 0,43 pesant 6 mg en CCM avec l'éluant Hx-Ae-Me
(5 a : 50 : 5).
Les études de structure sont effectuées par chromatographie
gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Elles sont réalisées en
impact électronique et en ionisation chimique par l'ammoniac. D'au
tre part, des spectres sont établis par introduction directe des
rIERltA·;:"S [DAAflLE: A' AfltllE 1.
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- 34 -
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43
791 9 143
Fig. , Elution en C.G. - S • r'I • du sesquiterpène...J
de~
232 et de (Sc. 442) ~1"~ = son spectre massespectre de masse du sesquite!"1]ène de ..+ = 222 (Sc. 996) •1'~
262
280
300
300 320 340 , 360 380 400
- 35 -
échantillons dans la source du spectromètre de masse.
Par ce procédé, sont reconnus trois sesquiterpènes. L'und'eux est mal caractérisé. Les deux autres (fig. 3) correspondent
+à des masses de M = 222 - m/z 204 (M-18), 189, 173, 161, 143, 131,+119, 107, 105, 95, 93, 91 - (SC.781) et de M = 232 - m/z 204 (M-28)
189, 176, 161, 143, 131, 119, 105, 95, 93, 91 - (SC.442).
Le sesquiterpène de masse 222 est caractérisé par la
perte d'un hydroxyle (M-1B) puis d'un carbonyle (M-1B-29). Il s'agit
probablement d'un alcool sesquiterpénique.
1.1.2. Séparations, chromatographiques sur plaques et en1
C.L.B.P.
1.1.2.1. Chromatographie sur plaques
Des essais comparatifs de purification de la fraction contenant les sesquiterpènes sont réalisés sur p~aques de silice GFavec différents éluants. Ceux-ci ont été choisis parmi les références indiquant les possibilités de séparations sélectives de lipidesou de substances polaires. Le mélange CH2Cl2 - Et OB - 5 20 (85 : 122) sépare relativement bien les sesquiterpènes des produits polaires,
en particulier des acides gras libres, mais présente deux inconvénients. L'élution est irrégulière en chromatographie préparative à
cause de la non miscibilité des solvants. Les sesquiterpènes restentmélangés avec des lipides notamment les esters méthyliques d'acidesgras en C 16 et C 18.
L'isobutylméthylcétone entralne une partie des substancesapolaires, la fraction contenant les phénols et les sesquiterpènesreste au résiduel.
Le di-iso-propyléther fournit des séparations irrégulières dépendant des changements de température.
- 36 -
L'acétonitrile s'avère le plus performant, une bande si
tuée entre les Rf 0,10 et 0,25 contient les sesquiterpènes. Cet
éluant est retenu pour les séparations chromatographiques sur pla-
·ques préparatives de silice H. Elles concernent une fraction apo
laire de 700 mg provenant d'une extraction de tissus par le chloro
forme et d'une partition dans l'hexane et le méthanol 87%. Les pro
duits situés dans la zone de Rf compris entre 0,10 et 0,25 sont en
suite chromatographiés deux fois sur plaques de silice H avec pour
éluant le mélange Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5). Deux bandes correspondant
respectivement aux Rf 0,60 - 0,40 et 0,40 - 0,20 sont retenues.
Elles contiennent des substances toxiques présumées correspondre à
des sesquiterpènes.
1.1.2.2. C.L.H.P.
Des essais comparatifs de séparation sont réalisés sur
colonne de silice 5 ~ - 3/8 1 X 30 cm - et sur colonne de silice 7 ~
greffée en C 18 - 3/8 1 x 30 cm -. Dans le premier cas les éluants
sont les mélanges Hx-Ae-Me (100 : 30 : 3) puis (50 : 50 : 5), dans
le second de l'acétonitrile à 40%, 55%, 70% et du MeOH 90%. La
chromatographie sur colonne de silice élimine bien les substances
polaires en particulier les phénols mais sépare mal les lipides
esters méthyliques diacides gras en C 18 etc ••• - des sesquiterpènes.
Au contraire, sur colonne de silice greffée en C 18, les lipides sont
mieux séparés des sesquiterpènes qui sont élués dans les fractions
contenant des phénols ; les pertes de substances sont importantes.
L'alternance des deux systèmes chromatographiques a ~té essayée.
Cependant le rendement - poids de substances collectées par rapport
aux poids injectés - était si faible que ce procédé de purification
nia pas été retenu.
Après trois purifications successives sur colonne de
silice 5 ~ - 3/8 1 X 30 cm - deux fractions toxiques pesant 10 mg
et 8,5 mg aux Rf compris entre 0,45 et 0,35 dans le solvant Hx-Ae-Me
(50 : 50 : 5) ont été soumises à l'analyse structurale. Le chromato-
graphe en phase gazeuse équipé d'une colonne capillaire apolaire avec
une programmation de chauffage de 160°C à 225°C est couplé au spec
tromètre de masse. Les spectres sont établis en impact électronique
- 37 -
et en ionisation chimique avec l'ammoniac. La fraction la moins
polaire contient trois substances aliphatiques de masses M+ = 138,
152 et 170 ainsi que des dérivés d'oxygénation d'acide diénique+reconnus ultérieurement (M = 310) et un sesquiterpène. Celui-ci
de masse M+ = 222 - m/z 204, 189, 175, 161, 143, 131, 119, 107,
105, 95, 93, 19 - (SC.1013) ne possède pas le même pic de base que
le précédent sesquiterpène de même masse moléculaire, il s'agit
probablement d'isomères. Dans la deuxième fraction, trois produits
représentent environ 80% de l'échantillon. Ce sont également des
substances aliphatiques possédant des fonctions alcool secondaire.+Le sesquiterpène contenu dans cette fraction a pour masse M = 222.
D'après sa fragmentation, il est un isomère des deux précédents mais
sa rétention en CG est différente. Il est élué à une température
comprise entre 200 et 220°C tandis que les produits majoritaires sont
élués entre 220 et 225°C, c'est pourquoi il fut envisagé de le puri
fier par chromatographie en phase gazeuse préparative sur une colonne
de silicone de 1 mm de diamètre intérieur. Des incidents techniques
n'ont pas permis de réaliser ce projet.
1.1.3. Série LH 20. Sesquiterpènes de phase polaire
Une fraction polaire é1uée par le méthanol d'une colonne
de gel LH 20 s'est avérée contenir deux sesquiterpènes. Ceux-ci ont
été séparés au cours de trois chromatographies sur colonne de silice
greffée en C 18 - 3/8' x 30 cm - avec un gradient d'acétonitrile de
5% à 80% soit dans un tampon P04H2K O,OlM à pH 2 soit dans une solu
tion acétique à 5%0. Les deux échantillons polaires ont été étu
diés en CG-SM. La séparation est effectuée sur colonne capillaire de
silicone chauffée de 150°C à 250°C.
La fraction contenant le premier sesquiterpène est toxi
que au Rf 0,75 - 0,80 sur plaque de silice éluée par le solvant
Hx-Ae-Me (50 : 80 : 12). L'analyse structurale permet de déceler
quatre groupes de substances élué5 à partir de 200°C, vraisembla
blement des hydrocarbures saturés. Le sesquiterpène (fig. 4) est+élué avant 200°C, son poids moléculaire est M = 222 - m/z 208, 204,
189,177, 161,143, 131,119,105,95, 93, 91 - (SC.871). D'après
r~SIDHR
nu: .o' TDtMTE:Ol
- 38 -
C1QD, 10]
POL.2 CPSIL5 l~O~C SCANSOO 10MOIC.MIN240WC
l'
1?42
0:5-JUL.-i30:5-JUL.-i3
TIC-o
2:521
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d' -. oA .....:. •...:.~:.:.,'-"'1. .."Q. ...
~
1000 l~OO
Cl00, 10::1
3000
O~-JUL.-i3
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SCAN-e?l-e=s
2
?991
143161
... 4
Fig. 4 - Elution en CG-SM et spectre du sesquiterpêne de+
M = 222 obtenu dans une phase polaire.
- 39 -
sa polarité, ce sesquiterpènes est différent des précédents bien quela fragmentation indique la présence d'une fonction alcool et pro~
bablement d'une cétone.
La toxicité de la seconde fraction polaire est décelée auRf 0,65 dans les mêmes conditions d'élution. Ce sesquiterpène a une
+masse M = 220 - m/z 205, 189, 169, 159, 143, 131, 121, 105, 91 -(SC.1287). Parmi les hypothèses nous envisageons la présence d'unefonction cétone. Ce produit pourrait correspondre! une forme réduite
+de la solavetivone qui a pour masse M = 218. Dans cette même frac-tion la CG-SM détecte un stéroïde en C 21 pouvant représenter 20% de
l'échantillon.
+Un autre sesquiterpène de masse M = 222 fait parti4 dela fraction toxique H (cf. infpa) obtenue dans des conditions proches de celles décrites ci-dessus. La fragmentation de ces deux ses
quiterpènes polaires est quasi identique.
1.2. Préparation de dérivés
Les difficultés de purification nous ont incitée! préparer des dérivés par acétylation et par méthylation.
L'acétylation des fractions apolaires contenant principalement des substances lipidiques, des sesquiterpènes et quelquesproduits phénoliques provoque des modifications de migration nonsélectives.
Par contre, la méthylation est plus performante. Au laboratoire, elle est réalisée sur de petits échantillons à l'aide de
BF3 dans le méthanol. M. Kunesch, au laboratoire des médiateurschimiques, a effectué des méthylations au diazométhane d'une partsur un échantillon de 60 mg déj! purifié par C.L.H.P., d'autre part
sur une fraction de 600 mg provenant d'une partition dans l'hexaneet le méthanol 87%. Pour cette dernière, les étapes de séparation
sur plaques de silice H et en C.L.H.P. sur colonne de silice sontanalogues à celles décrites ci-dessus. Les acides gras et les phénols méthylés ont leursRf accrus dans les éluants Hx-Ae-Me
- 40 -
ne-o
Fl9_ 5 - EluCiaa ea CG-SM de. deux aesquiCerpane. de K+ • 236(Sa.S7. ec 9U) et: spect:re du .esqult:erptne _jaritaire (~a.874)
100 2GO :00 4ClO soà lIOG ?OO 800 sao &000 uao &200
UOO. &02 23-JUl1-83 •tCRfUlCotSlDM n-JUlI-83rU.1: AI .,..mERer.l
&oo:r- ~a ·&21~.1SC~-r.a
91 l 3l 9 ~
41
240 260 320
- 41 -
(100 : 30 : 3) et (50 : 50 : 5) tandis que ceux des sesquiterpènes
ne sont pas modifiés. Par ce procédé, après quatre séries de chro
matographie en C.L.H.P. sur colonne de silice 7 ~ - 1/2' x 50 cm
puis sur colonne de silice 5 ~ - 3/8' x 30 cm - nous avons fourni
quatre échantillons pesant respectivement 6 mg, 3 mg, 2 mg et 2 mg
pour l'étude structurale. Les sesquiterpènes sont concentrés dans
les échantillons 2 à 4 mieux purifiés. L'un des sesquiterpènes a+pour masse M = 222 - m/z 208, 204 (M.l8) , 190, 161, 143, 131,
120, 105, 95, 93, 91 -. Il correspond au produit représentésur la fig. 5. Nous notons une ressemblance avec le produit de la
fig. 3. Deux autres sesquiterpènes ont la même masse M = 236. Ils
sont élués avec des temps de rétention différents en CG sur colonne
capillaire apolaire. Leurs fragmentations, malgré des analogies,
diffèrent au niveau des fragments 189, 135, 133, 131, 94 (fig. 5).
Ce sont probablement des isomères. Ils possèdent la même masse molé
culaire que la lubimine (st~essl et al. 1976). Le pic à 204 (M-32)
correspond à la perte d'une molécule de méthanol. La perte d'un
fragment 29 peut être l'indice de la présence d'une fonction cétone.
1.3. Essais de purification par entraînement à la vapeur d'eau
L'étude de Moede (1983) sur extrait de pomme de terre
indique que la vapeur d'eau entraîne des sesquiterpènes d'un échan
tillon aqueux. Nous avons essayé de transposer la méthode à la
tomate.
L'essai initial est réalisé avec un échantillon peu puri
fié pesant 60 mg. La vapeur d'eau entraîne effectivement le sesquiterpène de masse M+ = 222. Nous avons tenté de purifier des frac
tions de C.L.H.P. pesant Il mg puis cinq fractions provenant dechromatographies préparatives pesant au total 356 mg. Les contrôles
de toxicité indiquent que celle-ci est conservée au Rf initial aprèsl'entraînement à la vapeur. Cependant, l'analyse en C.L.H.P. sur
colonne de silide 5 ~ - 3/8' x 30 cm - révèle que des substances
lipidiques sont toujours associées aux sesquiterpènes. Il a étéétabli ultérieurement qu'il s'agit des dérivés d'acides gras en
C 18. Des essais de séparation sur plaques de silice imprégnées de
10% de AgN03 suivis de C.L.H.P. sur colonne de silice 7 ~ à 10% de
AgN03 - 1/2' x 30 cm - avec pour éluants des mélanges To-Ae (2 : 1)
et (1 4) s'avèrent insuffisants.
42 -
11ER"~G/S 1OHR,.. IL.( .:lI TOMai
[100. 10l 22-üEI:-8~
::':::-DCC-S:·2
100~D 1 410806322 li
TI CaO
953
2200200:10ISOO:I1400
T~~--...
773
NEPMAG/SIOARF'ILE AI TOMO 1
ClOO. 10l 22-0EC-13322-DEC-133
6
100~- 2097100a RT -1014".21"5
SCAH"617-393
79
54
41
67
9
91
147
190
1::10
17S
160
161
140
121 133
120
203
J219
'I-r1rlf4l-l'+lt.....,-IIJj.4'+-fflLjLjl.r.......,..a,JIfJJ.I.rTT'1~.....,rrr'tTl.......-rj 1 1 1 j i 1 1 1· i ' 1 Iii l , , , i"200 220 2-10100el)6040
Fig. 6 - Elution en C.G. - S.M. et spectre de masse
du sesquiterpène de M+ = 246 ( Sc. 617 )
246
300 320 3401
360
- 43 -
Par cette voie, nous obten~ns principalement un sesqui-+terpène de masse M = 246 - m/z 218 (M-28), 203,200,190,161, 147,
133, 121, 105, 95, 93, 91 - (SC.617). La figure 6 représente l'élu
tion de la fraction et le spectre du produit.
D'après la fragmentation il pourrait s'agir d'un cétoalcool. Nous ne connaissons pas de produit directement comparable
(Stoessl, 1983).
Ainsi, nous avons séparé par les différents procédés neuf
sesquiterpènes correspondant à des poids moléculaires de 220, 222,
232, 236 et 246. Dans le groupe de M+ = 222 existent au moins deux
séries d'isomères. Toutes ces fractions s'avèrent toxiques pour le
P. parasitiaa in vitro. Nous n'avons pas pu comparer ces sesquiter
pènes avec des échantillons de solavetivone, de lubimine et d'oxy
lubimine gracieusement fournis à M. Einhorn par le professeur AkioMurai de l'université d'Hokkaido, ceux-ci s'étant dégradés pendant
le transport.
2. Esters méthyliques d'acides gras insaturés et leurs dérivésoxygénés
Des fractions toxiques s'avèrent contenir presque exclu
sivement des substances Jipidiques. Elles sont retrouvées réguliè
rement dans toutes les séries d'infections expérimentales. L~ plu
part des tentatives de purification par chromatographie sur plaques
de silice préparatives ou par C.L.H.P. aboutissent à la dégradationde la quasi totalité des produits manifestant in vitro des propriétés biologiques. Il s'est avéré, à la suite d'analyses par spectro
métrie de masse, que les substances inhibitrices appartiennent à
différentes séries d'acides gras insaturés. D'après les études de
M. Einhorn en chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, il s'agit d'esters méthyliques d'acides gras en C 9-
nonanoates de méthyle - en C 16 et principalement en C 18 - linoléate
et linolénate de méthyle - ayant subi une oxydation. La première hypothèse envisagée, d'après l'étude des fragmentations en SM, fut
l'existence d~ monoépoxydes de ces trois groupes. La deuxième hypo-
- 44 -
thèse, après la réalisation de spectres de RMN sur des produits
purifiés par CG préparative, fut l'existence d'alcools diéniques
conjugués dans le cas des esters méthyliques d'acides insaturés
en C 18.
2.1. Localisation et mode d'extraction
Ces substances sont trouvées dans toutes les parties de
la plante atteintes par le parasite : base de la tige, collet et
racines. Elles s'y trouvent sous forme d'esters méthyliques libres,
probablement dans le cytoplasme ou dans les vacuoles. En effet, ces
produits diffusent rapidement hors des tissus lors de l'extraction
chloroformique. Néanmoins, une seconde extraction de ces tissus par
le méthanol permet d'en recueillir des quantités non négligeables.
Il est à noter que l'extraction chloroformique est écour
tée afin de limiter les dégradations des substances migrant dans la
phase aqueuse (eau de constitution des tissus) ; ceci pourrait ex
pliquer une extraction partielle. Les substances recueillies dans
la phase méthanolique correspondent à une diffusion plus lente.
Elles possèdent peut-être des liaisons plus stables avec le contenu
cellulaire que les substances diffusant dans la phase chloroformi
que; l'existence de ces liaisons reste à prouver. Selon une autre
hypothèse, le broyage au mixer dilacérant mal les tissus, il est
possible que les substances extraites par le méthanol proviennent
d'assises cellulaires situées au centre des fragments tissulaires,
la phase chloroformique n'extrayant que le contenu des cellules
endommagées ou se trouvant à la périphérie des fragments.
2.2. Techniques de purification
2.2.1. A partir de la phase chloroformique
Quatre séries d'extrait chloroformique de tissus réalisées
entre 1982 et 1984 et correspondant à 40 kg de tissus frais sont
chromatographiées sur plaques préparatives de silice H dans le sol
vant Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5). La conservation de ces fractions à
-iOoC dans l'hexane pendant plusieurs semaines provoque la condensa-
- 45 -
tion de lipides, en particulier d'esters méthyliques et de leurs
produits d'oxydation, ainsi que de sesquiterpènes et de quelques
substances polaires sous forme de glomérules insolubles dans l'he
xane. Leur chromatographie par deux séries de plaques préparatives
de silice H avec pour éluant le mélange Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5) per
met de recueillir trois fractions toxiques d'un poids total de
980 mg. Elles contiennent des sesquiterpènes, des esters méthyli
ques et les produits d'oxydation correspondant à des acides gras en
C 9 ou C 10 - en particulier de nonaène 5 oate de méthyle - en C 16
de l'acidepalmitoléique- et principalement en C 18 - des acides
linoléique et linolénique. Il existe probablement des dérivés ana
logues d'acides en C 20 et en C 21 (SC.559 de bld et SC 802 de b l ).
La diversité des substances contenues dans ces fractions
explique la difficulté éprouvée pour localiser avec précision les
zones de toxicité sur les chromatogrammes puisqu'elles migrent tou
tes de façon semblable.
La purification se poursuit en C.L.H.P. sur colonne de
silice à 10% de AgN03 - 30 cm x 1/2' -. Après plusieurs essais pré
liminaires, nous retenons un mélange en proportions croissantes de
toluène et d'acétate d'éthyle pour l'élution. Celle-ci se déroule
en deux étapes :
* To-Ae (2 : 1) : ce système élue les substances insaturées possé
dant plusieurs doubles liaisons. Il entraîne notamment des esters
méthyliques d'acides gras en C 18 différant par le degré d'insa
turation. C'est pourquoi ces fractions contiennent plusieurs subs
tances fortement toxiques.
* To-Ae (1 : 4) : l'élution des substances plus polaires, même
dans ce système, comporte d'importants chevauchements. Nous avons
décelé des dérivés d'acides gras en C 21 mono-insaturés. Plusieurs
frac'tions sont toxiques pour le C. aZadosporioides sur plaques
chromatographiques et le P. parasitiaa in vitro.
- 46 -
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Chromatographie en C.L.H.P. sur colonne de silicegreffée en C 18 - 3/8' x 30 cm - des esters méthyliques d'acides gras en C 18 et de leurs dérivésoxygénés. Les fractions toxiques sont éluées dansla zone 3•
Eluant : acétonitr1le A 25\ (zone 1), 45\ (zone 2)et 80\ (zone 3). débit 2 ml/mn, défilement 5 mm/mn,détection UV A 280 nm, S ~ 0,16. Détection réfractomêtrique en zone 1 (---).
--_. , . _.... , ...---
Fig. 7
........ -- ...--..... ::::-:·.:~·t·;::.:::: .1. :1: ..
C";'.....
."::1...
.....
- 47 -
Bien qu'imparfait, ce procédé chromatographique sur
colonne de silice imprégnée de AgN03 permet d'éliminer des quanti
tés importantes de substances lipidiques dépourvues de toxicité et
éluées dans les premières fractions ainsi que des substances polai
res parmi lesquelles ~es acides gras saturés fortement retenus sur
la colonne.
D'autres purifications en C.L.H.P. sont réalisées sur
colonnes de silice greffées en C 18 - 3/8' x 30 cm et 1/2' x 50 cm -.
Après plusieurs essais, l'élution est effectuée en trois étapes par
de l'acétonitrile à 25%, 45% et 80% dans une solution acétique à
5% 0 • Les substances polaires sont éliminé~s dans les fractions
les plus aqueuses. La quasi totalité des produits est éluée dans
l'acétonitrile 80% ; cette fraction contient toutes les substances
toxiques. Dans ces conditions expérimentales, il existe un impor
tant chevauchement entre les produits d'oxydation des acides gras
insaturés et les esters méthyliques correspondants. De sur9roit les
pertes, à chaque étape chromatographique, dépassent 60% du poids
initial. Par contre, les substances polaires sont bien éliminées
dans les premières fractions éluées. La figure 7 indique ces moda
lités d'élution.
Les tests de toxicité réalisés en CCM avec pour éluant le
mélange Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5) révèlent des plages d'inhibition
correspondant à des Rf compris entre 0,90 et 0,75 (cf. p. 53).
Les esters méthyliques correspondant aux deux acides gras insaturés
sont regroupés en un spot unique de toxicité au Rf 0,90.
Dans une étape ultérieure, la purification des substan
ces est affinée en C.L.H.P. sur une colonne de silice 5 ~ - 3/8' x
30 cm -. Les éluants utilisés sont des mélanges Hx-Ae-Me à diffé
rentes proportions (100 : 30 : 3, 50 : 50 : 5, 50 : 80 : 12) puis
Ae-Me (100 : 20) (fig. 8).
Cette méthode permet une bonne séparation des produits
toxiques par rapport aux lipides recueillis en début d'élution et
aux substances polaires telles que les phénols ou la tomatidine
éluées par des solvants à plus forte proportion d'alcool. Cependant,
...,~.~,
zoN
.1)
:>ZQ...
48
que (---J.Les esters m6thyliques sont d6tectés dans le pic r6fractom6trique de la zone 2, les produits oxyg6néssurtout dans la zone 4 (UV et réfractomètre).
- - 1
-,:.. ..- !
.. .-j
- 49 -
la séparation entre esters méthyliques en C 18 et leurs produits
d'oxydation s'avêre difficile: les chevauchements d'une fraction
sur l'autre sont três importants. Des chromatographies successives
permettent un enrichissement partiel mais l'interpénétration des
fractions reste supérieure à 10%. De plus, de nombreuses pertes
par oxydation interviennent.
Les substances recherchées étant apolaires et présumées
de poids moléculaires peu élevés, nous avons tenté de les séparer
par entraînement à la vapeur d'eau. Les phases chloroformiques
correspondant à l'extraction d'environ 15 kg de tissus (tiges et
racines confondues) ont été nécessaires à cette étude. Les entraî
nements sont réalisés par barbottage de la vapeur d'eau dans un
échantillon aqueux.
Aprês une chromatographie en CCM avec l'éluant Hx-Ae-Me
(50 : 50 : 5) un test biologique met en évidence la présence de
substances toxiques aux Rf 0,90 ; 0,80 ; 0,75 : 0,60 et 0,55 à
0,40. A l'évidence, la vapeur d'eau entraîne des dérivés d'acides
gras et des sesquiterpênes.
A partir des entraînements à la vapeur, trois voies dif
férentes de purification ont été suivies :
~ 1êre voie : Chromatographie préparative sur plaques de silice H
à 10% de AgN03 dans l'éluant To-Ae (2 : 1), puis C.L.H.P. sur
colonne de silice - 3/8' x 30 cm - à 10% de AgN03 : l'élution est
réalisée par un mélange de To-Ae (2 : 1). Enfin, la fraction
toxique est lavée à l'hexane sur une petite colonne atmosphéri
que de silice - 15 x 2 cm -
~ 2ème voie : Elle consiste en une succession de trois séparations
par C.L.H.P. sur colonne de silice - 3/8' x 30 cm - dans l'éluant
Hx-Ae (5 : 1).
~ 3ème voie : Une séparation en C.L.H.P. sur colonne de silice
- 3/8' x 30 cm - dans l'éluant Hx-Ae (5 : 1) afin d'établir la
proportion de pertes provoquées par les chromatographies succes
sives.
- 50 -
Quelle que soit la méthode utilisée, ~ chaque étape de
purification, un test de toxicité des échantillons permet de véri
fier la présence et la non dégradation de la substance toxique re
cherchée. Par contre, le test ne permet pas d'évaluer les pertes
en cours de manipulation dûes aux techniques ou consécutives auxdégradations, en particulier aux oxydations.
2.2.2. A partir de la phase méthanolique
Appliquant la méthode mise au point par Galanos et al.
(1962), nous avons réalisé une partition de la phase méthanolique
dans un mélange Hx-Me 87% (3 : 1).
La phase hexane entraîne les lipides neutres et toutes
les substances apolaires tandis que la phase MeOH 87% retient les
produits polaires.
La phase hexane est chromatographiée sur colonne atmos
phérique - 25 x 2 cm - de résine Dowex MR7 échangeuse d'ions forte
ment acide - fortement basique. Cette résine permet l'élimination
des acides libres et celle des bases (parmi celles-ci des substan
ces semblant proches des phénolamides). Une première élut ion de
100 ml d'hexane collectée en quatre fractions permet d'entraîner
les substances les plus apolaires. Les autres produits, contenus
dans l'échantillon, sont élués par de l'acétate d'éthyle puis par
de l'acétate d'éthyle ajusté à pH 3 à l'aide d'acide acétique.
Enfin, la résine est éluée avec une solution de méthanol additionné
de P04HK2 à pH 9.
Par ce procédé, les substances toxiques correspondant aux
produits d'oxydation d'esters méthyliques d'acides gras sont concentrées dans la fraction éluée par l'hexane. En particulier, nous
ne retrouvons pas de substances toxiques dans les fractions dépla
çant les acides faibles fixés sur la résine. Ceci tend à indiquer
que les produits d'oxydation des acides gras ne se trouvent pas sous
forme d'acides carboxyliques dans les tissus.
- 51 -
2.3. Contrôle de localisation
Les travaux de Kato et al. -(1983) sur la résistance du
riz à la pyriculariose nous ont incitée à vérifier si nos méthodes
d'extraction entraInaient bien tous les produits d'oxydation d'aci
des gras insaturés. Après extraction par le chloroforme et le mé
thanol, 4,7 kg de tissus (racines et tiges confondues) sont hydro
lysés par une solution méthanolique de potasse à 2N pendant 48 heures.
Une première extraction au chloroforme permet de récupérer
la phase neutre, l'acidification à pH 3 de la solution potassique
libère la phase acide.
Ces deux fractions sont chromatographiées sur plaques pré
paratives de silice H à 10% de AgN03 puis en C.L.H.P. sur colonne desilice à 10% de AgN03 - 1/2' x 30 cm -. On obtient ainsi un échan
tillon de 5,5 mg.
L'analyse en CG-SM de la fraction toxique ainsi purifiée
révèle que les produits d'oxydation d'acides gras insaturés ne se
trouvent qu'à l'état de traces (Scan 1055). La toxicité de l'extrait
pourrait être attribuée à d'autres substances (sesquiterpènes) et au
linoléate de méthyle (Scan 805) •
La bande résiduelle des plaques prépar~tives est repriseet méthylée au diazométhane. Après deux chromatographies successives
sur plaques de silice H avec pour éluant le mélange Hx-Ae-Me
(50 : 50 : 5) la fraction toxique est analysée.
Comme pour l'échantillon précédent, la CG-SM ne révèle
que des traces d'acides gras. La présence de nombreux phénols librestant benzoïques que cinnamiques est mise en évidence : elle peut expliquer la toxicité de la fraction.
L'hydrolyse prolongée des tissus par la potasse 2N extrait
seulement des traces de produits d'oxydation d'acides gras. Ces subs
tances ne semblent donc pas estérifiées aux parois comme dans le casdu riz.
- 52 -
2.4. Vérification de la nature des substances
Nous nous sommes assurée que les esters méthyliquesd'acides gras révélés par CG-SM dans nos échantillons étaient d'ori
gine naturelle et non synthétisés au cours des étapes de purifica
tion par contact avec le méthanol.
.Les tissus sont broyés dans le chloroforme, le diffusat
obtenu est chromatographié sur plaques préparatives de silice H
dans l'éluant Hx-Ae (1 : ~) puis en C.L.H.P. sur colonne de silice
à 10% de AgN03 - 1/2' x 30 cm -. L'élution est assurée par un mélange To-Ae (2 : 1). Aucun alcool n'est utilisé au cours des mani
pulations.
L'étude en CG-SM des fractions purifiées révèle l'exis
tence de dérivés d'oxydation d'esters méthyliques d'acides gras enC 18 : ceux-ci sont donc bien à l'état naturel dans la plante.
Une expérience réalisée avant de connattre la nature des
substances ci-dessus démontre la toxicité des esters méthyliquesen C 18 (principalement de linolénate de méthyle) et de leurs dérivés oxygénés. Sur une fraction de C.L.H.P. de 7 mg en fin de purification est réalisée une hydrogénation catalytique en présence de
platine. Le but de l'expérience était de séparer les sesquiterpènesde substances lipidiques. Les tests de toxicité pour le C. cZados
porioides rêalisés après l'hydrogénation révèle des zones d'inhibition aux Rf 0,90 à 0,85 et 0,76 à 0,65 dans l'éluant Hx-Ae-Me(50 : 50 : 5). Ces Rf sont compatibles avec ceux des produits deréduction des esters méthyliques des acides mentionnés ci-dessus.
Le spectre de RMN réalisé sur cette fraction toxiqueaprès hydrogénation indique la présence exclusive de graisses. A
l'époque, il avait été noté l'absence de tout indice complémentairede présence de substances toxiques pouvant être relié à des produits connus (Sept. 83).
- 53 -
2.5. Caractères chromatographiques
2.5.1. En C.C.M.
Au Rf oü est décelée la toxicité sur plaque de silice
- 0,80 avec pour éluant le mélange Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5) - nous
localisons le ou les monoépoxydes de linolénate de méthyle, de
linoléate de méthyle et les alcools diéniques (mélange d'isomères)
correspondant. Il n'existe pas de différences de migrations entre
les alcools diéniques et les époxydes d'acides gras en C 18.
Les substances toxiques virent au bistre foncé après révé
lation au chlorure d'antimoine à saturation dans le chloroforme et
chauffage à 120°C. Après pulvérisation d'une solution de Mn04K on
obtient, à froid, une coloration jaune intense qui vire au brun
quelques heures plus tard.
La caractérisation des produits naturels biologiquement
actifs est donc facilitée par les comparaisons de leur migration
avec celle des produits de synthèse - monoépoxydes de linoléate et
linolénate de méthyle, diépoxyde de linoléate de méthyle et alcool
diénique dérivé du linoléate de méthyle -. Ces produits de synthèse
ont été purifiés par des chromatographies sur colonne de silice puis
par distillation sous vide avant de procéder aux tests de toxicité.
En chromatographie sur plaques de silice éluées par le mélange
Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5) des plages d'inhibition pour le C. cLados
popioides sont observées :
- au Rf 0,90 pour l'alcool diénique
- au Rf 0,85 pour les monoépoxydes des deux esters méthyliquesd'acides gras insaturés
- au Rf 0,75 pour le diépoxyde de linolénate de méthyle.
Les substances de synthèse présentent les mêmes réactions
colorées avec le trichlorure d'antimoine à saturation dans le chlo
roforme et avec le permanganate de potassium que les échantillons
- 54 -
Comparaison des caractères chromatographiques en C.C.M.
des alcools polyacétyléniques (selon De Wit et Kodde
198~) et d'esters méthyliques d'acides gras en C 18 ou
de leurs dérivés oxygénés de tissus du cultivar Piéra
line inoculé par le P. pa~asitica.
A B C D .
0,92 0,92brun· brun
0,86 0,86jaune jaune
0,80 0,80brun brun
0,76 0,76bistre bistre
0,72jaune
0,68 traces 0,68 0,68brun brun brun
0,63jaune
0,55 0,55bistre bistre
Eluant : cyclohexane - acétate d'éthyle (1 : 1)
Révélation : MN0 4K à 1% dans solution C03Na2 à 2%
A phytoalexines polyacétyléniques
B : extraction à la vapeur d'eau d'une fraction chloroformique de
Piéraline
C fractions CLHP sur col. Si C 18 - 1/4' x 25 cm - d'extrait
chloroformique éluées par l'acétonitrile à 25% et à 45%
D fraction CLHP éluée par l'acétonitrile à 80%.
- 55 -
purifiés, migrant aux Rf correspondants, provenant des tissus de
tomate. Malgré toutes les purifications, les études en CG-SM indi
quent la présence de plusieurs composés dans les fractions toxi
ques.
Nous avons comparé les caractères chromatographiques de
ces substances à ceux obtenus par De Wit et Kodde (1981) pour les
alcools polyacétyléniques - falcarinol et falcarindiol - dans les
systèmes d'élution CyHx-Ae (1 : 1) et Clf-Me (95 : 5). Les études
de migration sont réalisées d'une part sur une partie aliquote de
substances entrainées par la v~peur d'eau et d'autre part sur un
second aliquot de celles-ci chromatographiées en C.L.H.P. sur co
lonne de silice greffée en C 18 - 3/8' x 30 cm - avec de l'acéto
nitrile à 25%, 45% et 80%.
Dans le système Clf-Me (95 : 5) falcarinol et falcarin
diol migrent respectivement au Rf 0,43 et 0,48. A ces niveaux nous
n'observons aucune substance appartenant aux déri~és des acides
gras insaturés. Ceux-ci, dans les mêmes conditions, migrent à des
Rf compris entre 0,77 et 0,86. De même dans le système CyHx-Ae
(1 : 1) les substances polyacétyléniques migrent au Rf 0,63 et 0,72
tandis que les dérivés d'acides gras insaturés sont localisés entre
les Rf 0,75 et 0,90 (tab. 1).
2.5.2. En C.L.H.P.
A la fin de l'année 1982, un essai de purification d'une
fraction toxique par chromatographie alternée sur colonne de silice
et sur colonne de silice greffée en C 18 nous donnait une première
indication sur la répartition des produits toxiques sans en connai
tre la nature.
Ainsi, sur colonne de silice 5 ~ - 3/8' x 30 cm - éluée
avec le mélange Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5) à 2 ml/mn, nous observons un
pic réfractométrique à 7 mn suivi, entre 8 et 10 mn, par un fort
pic en ultra-violet. Le premier pic correspond principalement aux
esters méthyliques des acides linoléique et linolénique tandis que
- 56 -
le pic en ultra-violet colncide avec l'élution de leurs produits
d'oxydation.
Sur colonne de silice greffée en C 18 - 3/8' x 30 cm
les produits toxiques sont élués en acétonitrile 80% dans une solution acétique à 5% 0 comme nous l'indiquons ci-dessus~
Une injection de la fraction toxique éluée en acétoni
trile 80% sur la colonne de silice 5 ~ - 3/8' x 30 cm - permet deretrouver le pic réfractométrique à 7 mn ainsi que le pic ultra
violet entre 8 et 10 mn.
Lorsque la nature des substances fut connue, l'injection
de produits de synthèse sur les différentes colonnes utilisées en
C.L.H.P. permet de préciser leurs caractéristiques chromatographi
ques (fig. 8)
* sur colonne de silice 5 ~ - 3/8' x 30 cm - l'éluant utilisé est
le mélange Hx-Ae-Me (50 50: 5)
- linolénate de méthyle4 et 8 mn
pic étendu, dans l'ultra-violet entre
- monoépoxydes delinolénate de méthyle
entre 4 et 8 mn
pic dans l'ultra-violet
diépoxyde de linolénate de méthyle : deux pics en ultra-violet
correspondant à deux isomères entre 8 et 10 mn.
Ces substances sont retrouvées dans plusieurs séries
d'extraits bruts de Piéraline et de Piéralbo.
Un groupe de pics dans l'ultra-violet, sans doute unmélange de ces produits, appara1t entre 4 et 10 mn après le début
de l'élution. Ces pics sont plus intenses dans les extraits inoculés par un parasite que dans les extraits témoins.
- 57 -
Fig. 9 - Représentation schématique des structures présumées
de dérivés oxygénés d'acides gras en C 18.
A = monoépoxyde 9,10 de linolénate de méthyle.
B = alcool diénique dérivé du linoléate de méthyle.
A
OH
B
- 58 -
~ sur colonne de silice greffée en C 18 - 3/8' x 30 cm - tous lesproduits de synthèse sont élués par le méthanol à 80% dans une
solution acétique à 5% 0 •
2.6. Etudes structurales, vérifications chimiques
Les recherches réalisées au laboratoire des médiateurs
chimiques sur ces substances représentent un important travail qui
se poursuit actuellement.
M. Einhorn assume toute l'analyse des substances natu
relles en CG-SM et la synthèse des mono- et diépoxydes d'acidesgras polyéniques, M. Kunesch synthétise un alcool diénique dérivé
de l'acide linoléique (fig. 9).
Les produits extraits de la tomate correspondent à deuxsubstances, maintenant présumées être des alcools diéniques. Leurtemps de rétention en CG sur colonne de CP Sil 5, 25 m est supérieurà ceux du linol€ate et du linolénate de méthyle. Ce temps de rétention est voisin de celui du monoépoxyde 9-10 du linoléate de méthyle.cepe~dant, sur colonne _polaire (CP Wax, 25 m) le produit naturel aun temps de rétention plus long que le produit de synthèse (monoépoxyde 9-10 de linoléate de méthyle), ceci conduit à deux hypothèses
- le produit n~turel correspond à un époxyde monoéthylénique conjugué,- ou bien il serait un alcool diénique.
La figure 10 indique l'élution en CG avant purificationde la fraction puis après purification sur une colonne de siliceatmosphérique ainsi que le spectre de masse établi après élutionsur la colonne polaire, l'analyse étant réalisée à 220°C: M+ = 310,m/z 298 (M-l8), 185, 155, 153, 97,95, 83, 81,79,71,69, 67, 55.
Des spectres sont réalisés en ionisation chimique soitpar l'ammoniac soit par le monoxyde d'azote.
En I.C./NH3 se distinguent les ions M + 18 = 328,+M = 310, M + 1 = 311, m/z 293 (Pic de base = M + 1 - 18).
100%- 1 4108083226
59 -
9153
Fig. 10 - Elution en CG-SM de deux isomères de dérivés oxygénés d'acides gras en C 18.
f i ê ê Sc.1280A g ract on pr par e par C.L.H.P. 'Sc.1347)
B =après purification sur microcolonne de siliceISc.716 et 791)
C = fragmentation caractéristique de ces substances de M+ g 310 ISc.716).
A
20Q 4(P) 600
I~. 5004503041 8
800 1000 1200 1400 1600 ISOO 2200
124
B
1~7
100
- \ 100%- 21 "3&480:5
400 700 800
SCHlI·;-16-70~
c41
43 &7
:1' ,,~I ..U~lc":.i."."l"",,,,~L~,,:~L40 60 80 100 120 140 160 180
-
2 221 2 :5 279
200 220 240 2iO 2eo
NERt!>.G·'S IDAP.f" [LE FI: nmo:>
- 60 -
(11)0, 10l l: '-(Il:I"'-:J~
J~-IWI'-:::~
-l-'OO'~:~4f;=1
j
TOM. 61 HVDRO.:;e:tIE CPSIL 16');,:,:;C'500 220'" 10.-:/1111 2~1I
TTIC=O
::1:1.
ilII153 ,.
••1: •
ERMAI~"'S l r'ARILE ft: 101103
EU) 1
[1 (ICI.
1
1
RT =21:2::.6
7437
69
40 60
a:3
ao 100 120 140
1El?'
1::'1 1 . 1
° o"lo .. o/, .. I''''OI°ir''160 180 201)
~'43
'., r," '-"'-"-MTI ,1..--::;;0 ='.0
t!g~_!! - Elution et spectre en CG-SM de l'ester méthylique de
l'acide hydroxy 9 octadécanolque <SC.I283) provenant
de l'hydrogénation catalytique des isornêres de l'alcooldiénique <SC.716 et 791 de la fig. 10).
260 :zeo :soo1 i i i i '. il. il' i i 'J' i i "r'rrlT
·~·~O
- 61 -
En I.C.INO se distinguent les ions (M+NO)+ =340, M+ = 310,m/z 308 (M,.2), 292 (M..l8), 185, .155.
La formation de l'ion (M-2)+ p~ut être liée à la présence à!unalcool dont la réactivité avec NO est connue pour donner des pro-duits d'oxydation: l'ion 308 est donc interprétable dans le sens
d'une fonction alcool.
Ce phénamêne, selon M. Einhorn, n'est pas connu pour des
époxydes en I.C. sous NO.
Dans les mêmes conditions, l'ion 185 peut correspondre à
un époxyde. Il est également compatible avec la présence d'un alcoolsecondaire dans l'hypothêse d'une oxydation préliminaire de cette
fonction sous NO. Dans les deux cas, cet ion 185 peut indiquer larupture d'une fonction oxygénée en position 9 (alcool) ou 9-10 (épo
xyde). (Einhorn communication personnelle) •
L'hydrogénation catalytique des substances naturelles a étéréalisée soit avec l'oxyde de platine dans le méthanol soit avec ducharbon palladié dans le méthanol. Dans les deux cas, elle aboutit~ l'ester méthylique de l'acide hydroxy 9 octadécanoique (fig. 11). La
réaction, même conduite dans un temps três court, ne permet pas de faireapparaltre d'époxyde saturé. Aprês toutes les hydrogénations, les deux
+isomères donnent le même produit de. M =~14 - m/z 187, 158, 155, 87, 83,14, 69, 67, 55 (Scan 1283). Les ions 187 et 158 sont caractéristiques de la fragmentation en ~ et ~, de l'hydroxyle avec réarrangement
d'un hydrogêne. L'ion 155 est issu de 187-32 soit perte d'une molécule de méthanol i les ions 74 et 87 indiquent la présence d'unester méthylique. La masse du produit hydrogéné est confirmée parSM en I.C. sous NB3 i les deux modes d'hydrogénation aboutissent·au même résultat. Toute tentative pour isoler un éventuel précur-seur de structure époxydée s'est révélée négative malgré les différentes modifications concernant la nature, la quantité de catalyseur et le temps de réaction. Ces résultats sont en faveur del'hypothêse d'un alcool diénique.
flCRI1AG'SlDAR'ILE AI PAUlICUD
62
t 100, IDl 1(J-tcUl"o-o:..>('';'-f.dJC-$3
S lA. ~ CPSIL~8 .~WC 'SCMf1 625> lSOk--)240.': <IORC'IUII
1001<- ~&70S~"
Fig. 12
Comparaison d'une fraction contenant un dérivé oxygéné d'acide gras en C 18 majoritaire (Sc.1364 del'élution en CG-SM) préparée par C.L.H.P. et d'unaleool diénique de synthèse.A et B 1 élution et spectre en CG-SM de la frac
tion C.L.H.P.C 1 spectre de l'alcool diénique de synthèse.
TIC·O
200~IDAR'ILE AI PAUlIERID
9
A
eoo 1000UOD, IDl
B
T"-
1200 1"""IO-U>::-El1D9-MlJi.l-83
440
249
IU:Rl1AG'SIDAR'ILE AI ALaatll.ID
41
93
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c
304Q 360uoo, ID]
_ 420
29-I<OU-l'429-<fIIU-84
5C1Vl-~2-313
5541 57
2!l2
- 63 -
La deutériation en présence d'oxyde de platine dans le métha
nol (0.0) pour localiser la position des doubles liaisons, n'a pas
encore permis de repérages certains.
Actuellement, même sans connaitre exactement la position
des doubles liaisons, les résultats de l'hydrogénation catalytique,
selon M: Einhorn, tendent à indiquer qu'il s'agit d'un alcool dié
nique.
Enfin, le traitement par le chlorure d'acétyle destiné
initialement à dériver une éventuelle fonction alcool conduit, dans
un bref délai, directement à un triène dans le cas des produits
naturels. Au contraire, avec lesmonoépoxydes dulinoléate de méthyle
la réaction aboutit à la formation de chloroacétates.
Par ailleurs, la synthèse par M. Kunesch d'alcools diéni
ques dérivés du linoléate de méthyle purifiés par chromatographie
sur colonne puis pour une partie par distillation sous vide a per
mis de vérifier l'apparente validité de cette hypothèse. En effet,
cette synthèse a abouti à l'obtention de nombreux isomères. Par
transposition allylique se forment des alcools en C 9 avec deux
doubles liaisons conjuguées i ces produits sont fluorescents sous
lumière ultra-violette à 254 nm et à 366 nm. La figure 9 représente
les deux structures initialement envisagées de monoépoxyde et d'al
cool diénique d'esters méthyliques d'acides gras en C 18. La figure
12 indique la similitude entre un spectre de masse d'un des pro
duits naturels et celui d'un alcool diénique, fluorescent, de syn
thèse. En 1983, la fraction quasi pure n'avait pas été complètement
identifiée.
- 64 -
3. Les composés phénoliques
3.1. Localisation - Mode d'extraction
Les substances phénol~ques se trouvent dans toutes les
parties de la plante : tiges, collets et racines. Elles sont prin
cipalement extraites par le méthanol, d'autres proviennent de la
phase aqueuse de l'extraction chloroformique. Les phénols libres
sont séparés des substances neutres par traitement des extraits
bruts soit avec le bicarbonate de sodium à 5% soit par passage sur
résine échangeuse d'ions XAD 2 ou MR7. L'hydrolyse des tissus par
une solution de potasse méthanolique libère les substances phéno
liques estérifiées aux parois et les aglycones des différents gly
cosides et esters. Les substances phénoliques étant beaucoup plus
polaires que les acides gras méthylés, leurs dérivés oxygénés etles sesquiterpènes, leur séparation est obtenue par chromatographie
sur plaque de silice avec des éluants tels que les mélanges Hx-Ae-Me(50 : 80 : 12) ou Clf-Me (85 : 15) et (1 : 1).
En C.L.H.P. sur colonne de silice, leur élution s'avère
difficile même avec des éluanta très polaires - Hx-Ae-Me (50 : 80
12), Ae-Me (5 : 1) et méthanol pur - c'est pourquoi nous avons cher
ché à les séparer et à les identifier principalement en C.L.H.P. sur
colonne de silice greffée en C 18 avec des éluants aqueux et acidi
fiés dont les principaux correspondent à des gradients d'acétonitrile
ou de méthanol.
3.2. Repérage des zones toxiques
De novembre 1982 à mai 1984, cinq séries d'infections ex
périmentales nous ont permis d'obtenir avec une bonne reproducti
bilité les mêmes substances toxiques. Cependant leurs teneurs dans
les tissus varient selon les conditions climatiques des saisons,
en particulier la température et d'éclairement. Ainsi, en été, la
température des serres varie de 25 à 35°C, la luminosité est forte,la croissance et la vigueur des plants est maximale. En hiver, par
contre, la température étant plus basse (de 18 à 22°C) et l'éclai
rage réduit, la vigueur des plants est médiocre. Cela se traduit
Tableau 2
- 65 -
par une réduction notable du poids de racines et de tiges formées
et également par des teneurs en substances toxiques moins impor
tantes qu'en été. Nous tentons de combler cet handicap par un con
tact plante-parasite plus long en hiver qu'en été: 12 jours au
lieu de 8.
Dans les tissus des plants du cultivar Piéraline résis
tants à l'infection par le P. parasitiaa s'accumulent des substan
ces polaires toxiques pour l'agent pathogène et pour le C. aZados
porioides. Nous indiquons ci-dessous leurs caractéristiques chroma
tographiques en C.C.M. (tableau 2).
Caractères chromatographiques en C.C.M. (RF) dans dif
férents éluants de substances polaires toxiques extrai
tes des tissus de plants du cultivar Piéraline inoculés
par le P. parasitiaa
z abréviations : Hx = hexane
Ae = acétate d'éthyle
Me = méthanol
z composés identifiés
0): vanill ine 0: diméthoxybenzaldéhyde
ffi' acide férulique 0: acide p. coumarique
5 : acide dihydroxybenzoique @: acide caféique
(2): acide trihydroxybenzolque 0): acide chlorogénique
Hx-Ae-Me Hx-Ae-Me Clf-Me50 : 50 : 5 50 : 80 : 12 85 : 15
0,75 CD 0,90 0,90 - 0,85 (Det@
0,70 0,85 @ 0,75
0,50 0· 0,80 0) 0,70
0,45 0 0,70 0,65 CD0,30 (2 produits) 0,62 0 0,55
0,25 ® 0,55 0,45
0,20 ® 0,45 0 0,35 00,35 0,30 Œ)0,25 (j) 0,25
0,18 @ 0,20 CD0,05
- 66 -
3.3. Appréciation des rendements relatifs des techniques à par
tir d'un extrait de tissus de racines
2,3 kg de tissus de racines et de collets sont broyés
dans le méthanol 50%. Après unè diffusion de 60 heures à tempéra
ture ambiante et à l'obscurité, le diffusat est recueilli et séparé
en quatre lots.
3.3.1. Entraînement à la vapeur d'eau
Une partie aliquote correspondant à 800 g de tissus frais
est évaporée, reprise par de l'eau puis fait l'objet d'un entraîne
ment à la vapeur d'eau suivi d'un contrOle en CG sur colonne capil
laire. Ce dernier révèle la présence de 12 produits majoritaires.
Un test de toxicité sur plaque chromatographique après élution par
le mélange Hx-Ae-Me (50 : 50 : 5) indique un spot principal de toxi
cité au Rf 0,75 - 0,80 (zone des dérivés oxygénés d'esters d'acides
gras) et un spot diffus au Rf 0,48 correspondant vraisemblablement
à un sesquiterpène. Le trichlorure d'antimoine révèle, quant à lui,
deux zones de produits virant au rouge (sans doute de la vanilline)
et une zone diffuse virant au bistre aux Rf 0,48 à 0,55 correspon
dant aux traces de quelques phénols entraînés par la vapeur d'eau.
3.3.2. Traitement par le bicarbonate de sodium
Une partie aliquote correspondant à 500 g de tissus frais
est débarrassée du méthanol par évaporation. La phase aqueuse res
tante est additionnée de bicarbonate de sodium à 5% pour fixer les
phénols libres. Les substances neutres sont alors extraites par le
butanol. La solution bicarbonatée est ensuite acidifiée à pH 3 afin
d'en extraire les phénols libres par le dichlorométhane. Après un
contrOle de toxicité sur plaque pour le C. aZadosporioides~ les
deux fractions sont chromatographiées séparément sur plaques prépa
ratives de silice H afin de séparer les composantes de la toxicité.
Après deux chromatographies successives, les produits inhibiteurs
sont recherchés dans les différentes fractions avec quatre systè
mes éluants. Le tableau 3 indique la répartition des zones toxiques
pour le C. aZadosporioides.
- 67 -
3.3.3. Traitement par résines échangeuses d'ions
Le traitement est effectué sur une partie aliquote de
l'extrait correspondant à 500 g de tissus frais. Des brunissements
intervenant lors de l'extraction des substances apolaires par par
tition de l'extrait brut aqueux ou méthanolique dans l'hexane ou le
butanol, laissent présumer d'importantes oxydations. Pour remédier
à ces dégradations l'échantillon est chromatographié sur une colonne
de résine amberlite XAD 2 fortement acide et fortement basique. Les
produits apolaires sont d'abord éliminés puis les substances fixées
sur la résine sont éluées à pH 3. Les composés phénoliques sont ex
traits de la fraction acide par le dichlorométhane et le butanol.
Au cours de la dernière étape, interviennent très rapide
ment des noircissements, indices d'oxydation. Nous avons comparé
sur plaquœchromatographiques la répartition de la toxicité pour
le c. aladosporioides suivant le degré d'oxydation de deux extraits
élués en phase acide.
Les essais ont été reproduits à partir de 9,2 kg de tis
sus frais scindés en deux lots, l'un traité par le bicarbonate de
sodium, l'autre par la résine XAD2 . De la fraction bicarbonatée sont
obtenus 1,2 g de phénols libres, de celle de la résine XAD2 665 mg.
Aux pertes quantitatives plus importantes sur résine s'ajoute la
dispar~tion de plusieurs substances toxiques (tab. 3).
Ce tableau fournit une première indication sur la répar
tition de la toxicité dans la phase neutre comprenant en particu
lier des phénols liés et dans les phases acides contenant les phé
nols libres.
- 68 -
Répartition des substances inhibitrices dans les deux
séries d'extraits provenant de la phase neutre, de la
phase bicarbonatée après acidification et de la phase
acide de XA0 2 •
Hx-Ae-Me Hx-Ae-Me Clf-Me Clf-Me
50 : 50 : 5 50 : 80 : 12 85 : 15 1 : 1
0,90 0,90 O'80} fractionPhase neutre O,SO 0;S5 0,80 0,70 B
de C03BNa 0,75 0,76 (tomatidine) 0,65
(phénols liés, 0,75 0,65 0,53 0,50 fraction
alcaloïdes, 0,50 0,60 F
stérols ••• ) 0,37 0,32
0,15
0,70 O,SO 0,90
0,66 0,65 0,67
Phase acide 0,50 0,60 0,62
de C03BNa 0,45 0,20 0,40
(phénols résiduel 0,15 0,35
libres) résiduel 0,30
0,17
résiduel
oxydé : 0,90
0,71 0,63
0,57 0,57
0,39 0,46
0,21 non oxydé :
Phase acide 0,93
de résiduel 0,33
XAD20,81
0,19
0,77
0,59 résiduel
0,52
- 69 -
3.3.4. Lyophilisation
La lyophilisation d'une partie aliquote de l'extrait mé
thanol 50% correspondant à 500 g de tissus frais a pour but d'appré
hender la répartition des substances toxiques dans l'échantillon
brut en fin d'extraction. Les analyses chromatographiques de répar
tition de la toxicité sont, avec le C. aZadosporioides sur plaques
de silice, réalisées par les mêmes éluants que ci-dessus. Le ta
bleau 4 indique la répartition des substances toxiques dans les qua
tre systèmes utilisés
Recherche des substances toxiques dans un extrait de
tissus de tomate Piéraline inoculée par le P. parasitiaa
après lyophilisation à l'aide de quatre éluants de pola
rité croissante.
Hx-Ae-Me
50 : 50 : 5
0,85 - 0,70
0,66 - 0,40
0,37 - 0,17
Résiduel
Hx-Ae-Me
50 : 80 : 12
0,96
0,86
0,78
0,71 - 0,64
0,60 - 0,50
0,45
0,23
0,18 - Résiduel
Clf-Me
85 : 15
0,80
0,65
0,60
0,53
0,40
0,35 - 0,30
0,10 - Résiduel
Clf-Me
1 : 1
0,90 - 0,80
(tomatidine)
0,54 - 0,42
0,37 (tomatine)
résiduel
La comparaison des résultats obtenus en fonction du
traitement permet une première évaluation des pertes consécutives
aux séparations de phase et aux chromatographies. L'entrainement
par la vapeur d'eau semble efficace pour extraire des substances
neutres (sesquiterpènes, dérivés d'esters méthyliques d'acide
gras •.. ) avec un faible entrainement des substances phénoliques
telles que la vanilline. Ce procédé ne peut pas être appliqué à la
purification des substances polaires. La séparation de phase et
deux chromatog~aphies successives provoquent peu de pertes appa-
- 70 -
rentes dans la phase neutre (cf. ci-dessus) par contre nous constatons des disparitions de toxicité correspondant principalement aux
composés phénoliques dihydroxy 3,4 benzoïque, trihydroxy 3,4,5 ben
zoïque et à l'acide caféique. Parmi les composés phénoliques récu
pérés en quantité importante nous avons la vanilline, l'acide p. cou-
marique, l'acide férulique et l'acide chlorogénique. Nous consta-
tons également que ~es substances extraites dans la phase neutre sont
mieux conservées au cours des manipulations que les produits phéno
liques oxydables. Parmi les substances neutres nous avons identifié,outre des phénols, la tomatidine à Rf 0,76 dans l'éluant Hx-Ae-Me
(50 : 80 : 12) et à Rf 0,84 dans l'éluant Clf-Me (85 : 15).
3.4. Présentation des séquences d'extraction
Les résultats obtenus lors des essais préliminaires nous
ont incitée à choisir des procédés d'extraction qui nous parais
saient le moins dégrader les substances toxiques recherchées.
3.4.1. Elimination des substances apolaires
Cette technique a été décrite dans les chapitres concer
nant les dérivés d'acides gras insaturés et les sesquiterpènes, elleconsiste en une partition entre la phase polaire (phase aqueuse ou
phase méthanol 50%) et de l'hexane ou du n-butanol.
3.4.2. Rétention des phénols libres
La fraction polaire est additionnée de bicarbonate desodium à 5% de façon à fixer les phénols libres. La phase neutre
est extraite par le n-butanol. puis la solution bicarbonatée estacidifiée à pH 3, les phénols sont extraits successivement par le
dichlorométhane et le n-butanol.
3.4.3. Traitement par le polyclar
La phase neutre est mélangée à une quantité aliquote de
polyclar, l'ensemble est séché sous vide. L'échantillon à fraction-
- 71 -
ner est monté sur une colonne de 60 cm x 3 cm ou de 90 cm x 5 cm,
selon son importance, garnie de polyclar équilibré dans l'acétate
d'éthyle.
Les substances non adsorbées sont éluées par l'acétate
d'éthyle. Les produits adsorbés sont détachés progressivement par
du méthanol, du méthanol 80%, du méthanol 50% et enfin par du mé
thanol 50% additionné de ~04HNa2 à O,lM.
Un important chevauchement des substances est observé
dans ces fractions.
Les séries de chromatographies sur polyclar ont permis
d'obtenir à partir de 9 kg de tissus, deux fractions toxiques,
l'une de 900 mg correspondant à l'élution par le gradient de mé
thanol à méthanol 50%. l'autre de 140 mq par l'élution avec le
méthanol 50% additionné de P04HNa2 O,lM à pH Il. Cette fraction
contient surtout deux produits : la tomatidine et une substance
de structure mal élucidée, la fraction H.
3.4.4. Purification sur gel LH 20
Nous av~ns essayé d'affiner les séparations par des chro
matographies complémentaires sur des colonnes de 30 cm x 2,5 cm et
de 30 cm x 3 cm chargées respectivement par 30 g et 100 g de gel
LH 20. Les échantillons à fractionner sont apportés dans un rapport
pondéral de 1/500 à 1/1000 par rapport au gel. Les séquences d'élu
tion sont : chloroforme ou dichlorométhane, isopropanol et méthanol.
L'isopropanol ne permet pas d'élution sélective. Le chlo
roforme entraîne des lipides et des substances peu polaires conte
nus dans l'échantillon. Les lipides se comportant probablement comme
co-solvant, certains produits polaires sont entraînés dans les frac
tions chloroformiques. Ils peuvent en être récupérés soit par une
seconde chromatographie sur gel LH 20 soit en chromatographie pré
parative sur plaques de silice H. L'élution au méthanol entraîne
d'une façon peu sélective les produits polaires. Cependant, ceux-ci
- 72 -
étant en grande partie débarrassés des impuretés lipidiques, devien
nent plus accessibles en C.L.H.P.
3.4.5. Préparation de dérivés
Nous avons procédé à la méthylation par le BF3 afin de
mieux séparer ,les composés phénoliques entre eux mais aussi des
acides gras migrant à des Rf parfois proches. Des extraits de tis
sus, à l'échelle préparative, sont méthylés par M. Kunesch à l'aide
de diazométhane au laboratoire des médiateurs chimiques. Par ce pro
cédé, une partie des produits phénoliques est stabilisée avant chro
matographie en C.L.H.P •• Par contre, des essais d'acétylation ne
permettent pas une séparation satisfaisante des composés phénoliques
des autres produits en chromatographie préparative sur plaques.
3.5. Les composés phénoliques simples
3.5.1. Mode d'obtention
Nous avons indiqué ci-dessus que lors des tentatives de
séparation sur résine amberlite XA02 interviennent des pertes im
portantes notamment d'acides caféique, dihydroxy 3,4 benzoïque et
trihydroxy 3,4,5 benzoïque. Pour y remédier, nous avons incorporé
dans l'éluant un anti-oxydant, l'acide ascorbique. Celui-ci pré
sente le grave inconvénient de ne pas se séparer complètement des
substances phénoliques même après plusieurs chromatographies en
C.L.H.P. sur colonne de silice greffée en C 18 éluée avec un solvant
aqueux et acidifié.
Les acides cinnamiques et leurs dérivés prédominent dans
les extraits de tissus provenant de tous les organes après infection par le P. pa~asitiaa. En outre, sont décelés des acides et des
aldéhydes benzoïques. Ces composés phénoliques existent sous forme
libre dans les extraits étudiés. Il se peut qu'une partie d'entreeux provienne d'hydrolyses d'esters, ou moins vraisemblablement de
glycosides, survenues au cours des manipulations (extractions de
longue durée, chromatographies sur plaques). L'hydrolyse alcalinedes tissus libère des quantités importantes d'acides cinnamiques etdans une moindre mesure d'acides et d'aldéhydes benzoïques.
- 73 -
Fig. 13 - Représentation schématique des principaux consti
tuants phénoliques décelés dans les extraits de
tissus du cultivar Piéraline inoculé par le P. para
sitiaa.
Rl
A
R3
R2
Rl
B
R3
R2
A - SERIE CrNNAMIQUE
RI = COOH, R2 = H.. R3 = OH ., acide p - coumarique.RI = COOH, R2 = R3 = OH : acide caféique
RI = COOH, R2 = OCH3, R3 =OH · acide férulique·RI = COO-quinique, R2 = R =OH . acide chIorogénique3 .
B - SERIE BENZOIQUE
RI = COOH, R2 = R3 =CH, R4 = H . acide dihydro~I 3,4benzoique.RI = COOH, R2 = R3 = R4 = OH · acide trihydroxy 3~'4 JS,benzoïque·RI = CHO, R2 = OCH3, R3 = OH, R4 = H : vanilline
RI = CHO, R2 =R3 = OCH3, R4 = H . diméthoxy 3, 4 benzaldéhyde.
- 74 -
Nous avons seulement déterminé les concentrations en phénols totaux (cf. infra), sans établir la contribution de chacun deces composés. En effet, celle-ci avait été mise en évidence par destravaux antérieurs (Ravisé et Tanguy, 1971) puis confirmée par d'autres études (Retig et Chet 1974, Carrasco 1976, Fleuriet et Macheix1980 et1981,Glazener 1982) tant au plan constitutif que lors desréactions au parasitisme.
3.5.2. Les principales substances (fig. 13)
Les dérivés de l'acide cinnamique sont l'acide p. coumarique, l'acide caféique et l'acide férulique. D'aprês les analyseseffectuées en spectrométrie de masse, l'acide férulique prédomine}malgré l'importante dégradation)dans les extraits oü il se trouvesous forme de deux isomêrés. Nous avons indiqué ci-dessus quel'acide caféique est détruit lors des reprises des chromatographiessur résines échangeuses d'ions (amberlite XAD2 ou MR7) ainsi qu'aucours des chromatographies sur plaques de silice H et GF. De même,nous n'avons pas pu apprécier les pertes en acide férulique quiforme un dimêre à la lumiêre, substance jaune qui ne migre plus surplaques de silice (Lewis et al. 1984).
Parmi les dérivés de l'acide benzoïque, l'acide dihydroxy
3,4 benzoïque semble prédominer. Sous forme libre existent également la vanilline e~ la dihydroxy 3,4 benzaldéhyde identifiées aprêsmêthylation par le diazométhane. Dans ce cas, une autre" hypothèsecorrespondrait à l'existence de la diméthoxy 3,4 benzaldéhyde nonmodifiée lors du traitement au diazométhane. L'acide trihydroxy 3,4,5benzoïque est identifié aprês hydrolyse alcaline des tissus suivie d'une méthylation immédiate. Au cours des premiêres étapes depurification il est rapidement dégradé.
3.5.3. Les caractêres chromatographiques
3.5.3.1. En C.e.M.
Le tableau 5 résume les principales caractéristiques enC.C.M•• Nous avons observé d'importants chevauchements de Rf.
- 75 -
Récapitulation des caractères chromatographiques (~)
dans trois éluants de polarité croissante et des réac
tions colorées après pulvérisation de trichlorure d1an
timoine à chaud (SbC13 ) ou de p. nitraniline (PN) de
huit substances phénoliques extraites de la tomate.
Rf en C.C.M. Réactions colorées
Phénols Bx-Ae-Me Hx-Ae-Me Clf-MeSbC13 P.N.50 : 50 : 5 50 : 80 : 12 85 : 15
Acidedihydroxy- 0,25 0,50 0,34 bistre clair brunbenzoique
Acidetrihydroxy- 0 0,23 0,17 b leu turquoise brunbenzoïque
Acide 0,45 0,62 0,65 rose violacé rouge briquep. coumarique
Acide 0,20 0,44 0,35 bistrecaféique rose
Acide 0,50-0,59 0,62 rose soutenu rouge brique
férulique 0,40
Acide a 0,18 0,39 bistre bistrechlorogénique
Vanilline 0,75-0,80 0,90 jaune jaune orangé0,70
Diméthoxy- 0,80- 0,90- 0,95 jaune jaune trèsbenzaldéhyde 0,76 0,85 pâle
- 76
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- Chromat09'uph1e en C.L.H.P. lNr colonne cSe silice . ~:; ~'i;;::! ! :, 1: :_~:.-: :_',:--;-.'_' ',_.-':5 \1 - 3/8 ' x 30 CID - cS' un extrait mêthanol1que cSe ! : : '1 t 'tissus du cultivar Piêral1ne. Dêtection UV (-1 Il ~.-. :.' ::: r ;. "ri':_:'': ..
280 nIIl et rlifractomêtrJ.que (---, z. 1 Il 41. Cf. p.- _~~ 1.:Lilll ~I ~ ::! :' .. 'L' : '
pour la rêparUtJ.on des, ~I~bl~tlC~S·_!_t_!_.~_.•._.: .: :.: :: ;_.1 l.1: :~~Ir,r j!,~r'Ir '.. ~ ~~~~:~~'l-~ t'F~ .~ ':~T:::::'-'~: .r :-: . : T ; t i1': :': :il: ..: .' , ;.l ' , , , :: ; ft: . J..-,-I----::: 1~ r::- .-:-;-:-: ::.:' :r;--:-: :~::
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_. - _ ... -.. _ _. 1 _. __ •... .. •. ~ •• .. - r"'- .-
- .. - - .. -'- . ---- - - .. -.. -
- Fig. 14
---:-
1-----+,---_.--1---
- 77 -
Ceux-ci sont provoqués, comme l'indiquent les enregistre
ments de CG-SM, par la présence de lipides dont la nature des liai
sons n'est pas élucidée. Nous avons réalisé des mélanges des princi-
paux composés phénoliques - acides et aldéhydes - avec de
l'a L palmitine, de la DL palmitine et du linoléate de méthyle en
différentes proportions. Au rapport de 1/50e le linoléate de méthyle
entraîne d'importantes quantités d'acide dihyqroxy 3,4 benzolque.
Au rapport de 1/100 les acides cinnamiques, surtout
l'acide férulique, et benzolques sont fortement entraînés. Par con
tre, les co-migrations des aldéhydes benzolques sont moindres.
3.5.3.2. En C.L.H.P.
~ C.L.H.P. sur colonne de silice
Un échantillon méthanolique provenant d'une séparation
sur polyclar est chromatographié sur plaques de silice H prépara
tives avec pour éluant le mélange Hx-Ae-Me (50 : 80 : 12). Les
fractions comprises entre les Rf 0,70 et 0,20 dans ce système sont
ensuite chromatographiées deux fois sur une colonne de silice 5 ~
- 3/8' x 30 cm -. L'éluant est un mélange Hx-Ae-Me dans des propor
tions croissantes puis Ae-Me (5 : 1) et méthanol pur. Nous observons
une très -forte interpénétration des substances phénoliques. La
figure 14 indique les séquences de pics décelés d'abord eh double
détection puis en détection en ultra-violet à 280 nm à cause des
fortes teneurs en acétate d'éthyle. Le test de toxicité couplé avec
une détection par réaction de nitrosation permet de localiser les
substances toxiques.
zone 0Hx-Ae-Me
(50 : 80 12)
zone 0Hx-Ae-Me
(50 : 80 : 12)
les deux aldéhydes benzolques
acide férulique
acide p. coumarique
vanilline
acide p. coumarique
acide férulique
acide dihydroxybenzolque
- 78 -
zone ~ acide féru1ique
Hx-Ae-Me acide p. coumarique
(50 · 80 12) acide dihydroxybenzolque·acide caféique
zone ® acide dihydroxybenzolque
Hx-Ae-Me acide trihydroxybenzoique
(50 · 80 : 12) acide caféique·acide ch1orogénique
traces d'acide féru1ique
zone ~
Ae-Me
(5 : 1)
acide caféique
acide dihydroxybenzoique
acide trihydroxybenzoique
acide féru1ique
acide ch1orogénique
deux substances inconnues présumées glycosides
La reprise de chacune de ces fractions sur une colonne
de silice 7 ~ greffée en C 18 - 3/8' x 30 cm - avec pour é1uant un
gradient de 35% à 80% d'acétonitri1e confirme l'existence de plu
sieurs substances décelées par réfractométrie et en ultra-violet
ainsi que de composés apo1aires décelés en ultra-violet au cours de
l'é1ution par l'acétonitri1e 80%.
~ C.L.H.P. sur colonne de silice greffée en C 18
Les essais de séparation ont porté sur des échantillons
de phénols é1ués de colonne de résines échangeuses d'ions XAD 2 et
MR7 ainsi que de phénols é1ués de colonne de po1yc1ar. Les sépara
tions sont effectuées, avant de disposer d'un appareil à gradient,
par étapes successives soit d'acétonitri1e de 35% à 90% soit de
méthanol de 50% à 90%. Ultérieurement, la phase mobile a été acidi
fiée par de l'acide acétique à 2% puis à 5% 0 pour faciliter la
séparation des substances phéno1iques. Dans tous les cas nous cons
tatons des pertes en poids de substances de l'ordre de 25% à chaque
chromatographie. D'autre part, il persiste des chevauchements de
produits dans chacun des pics décelés en ultra-violet à 250 nm,
285 nm et 320 nm et par réfractométrie.
- 79 -
Par exemple, après une chromatographie de phénols préala
blement séparés sur résine XAD 2 , les tests de toxicité pour le
c. aZadosporioides sur plaque chromatographique de silice associés
à une révélation par la p. nitraniline nous indique les groupements
ci-dessous :
Dans le méthanol 50%, la première fraction ne contient
pas de substances toxiques. La seconde correspond à un glycoside
présumé et non identifié, à l'acide chlorogénique, aux acides diet trihydroxybenzolque et dans une moindre mesure à l'acide caféi
que.
La fraction méthanol 70% contient ces mêmes substancesavec en plus les acides p. coumarique et férulique.
La fraction méthanol 90% contient essentiellement les
deux aldéhydes en mélange avec des substances apolaires.
Nous avons comparé les qualités relatives des purifica
tions d'un même échantillon d'une part avec la succession colonne
de silice - colonne de silice greffée en C 18, d'autre part avec laséquence inverse (fig. 15 et 16). Il apparait que la chromatogra
phie sur colonne de silice greffée en C 18 est plus performante. Lasuccession des séparations sur colonne de silice greffée en C 18
puis sur colonne de silice permet une relative purification des
substances. Cependant, les pertes de produits à chaque étape rendent
cette technique inutilisable tant pour des dosages quantitatifs parrapport aux poids de tissus frais que pour purifier finement les
substances toxiques.
3.5.3.3. En ~G~qM.
La plupart des spectres de contrôle ont été réalisés à
partir de fractions méthylés avant chromatographie préparative.Dans certains cas, les chromatogrammes d'élution permettent
d'apprécier les proportions relatives des substances. Nous indi
quons, à titre d'exemple (fig. 17), les spectres de masse des aci
des férulique et dihydroxy- 3,4 benzolque ainsi que de son aldéhyde.
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SCf.lU-1 092-1 0;"0
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Fig. 17 - Spec~res de masse de composês phênoliques ê~ablis
en CG-SK aprée mê~hyla~ion •- Acide fêrulique ISc.l082).
- Acide dihydroxy 3,4 benzolque ISc.5201. 1~1
- Aldéhyde dihydroxy 3,4 benzolque 18c.4751. 1
1"3 14;" l~60 eo 100 120 140 160 Il!O
200 240 260 280 320 ~o
ItERnAO-'S1DAR t 100, 101rlLE AI T1II1ATE23TOMATE HYDROLYSE ACIDE: CPU~8 ISO--)2DO)!C(SIlC'M/'O
1001l- 2731008 RT -0;"'02.4
01-IIAR-8401-lIAR-e4
6
. :
160't'1"'~
~"iiIN
200 220 2010 260 280 300 320 340
t 100. 101~1D.:.R .rlLE: A' ~TE23TatlATt HYOROLYSE: ACIDE ~CB lSO---)ZOOllC(SMC'.t1tO
100%- 151:57376 RT -06'26.0
III
01-11"1"-8"Ol-lu..R-e-l
1 .6
- 83 -
4. La tomatine et la tomatidine
4.1. Techniques d'obtention
Ces produits sont partiellement purifiés par adsorption
des extraits bruts méthanoliques sur polyclar. Ils en sont élués
par le méthanol 50% et le méthanol 50% additionné de P04HNa2 à
pH Il. Trois tentatives de purification ont été réalisées, les
deux premières ont abouti à la dégradation de la quasi totalité des
substances toxiques, à l'exception de la tomatine et de son aglycone.
La dernière série (fig. 18) correspond à une fraction pesant 6 g
éluée du polyclar et chromatographiée sur plaques avec pour éluant
le mélange Clf-Me (1 1). Elle révèle deux zones toxiques pour le
C. aZadospopioides aux Rf 0,75 - 0,85 et 0,42 - 0,55. Dans ce sys
tème chromatographique le Rf de la tomatine est 0,37.
Les 6 g de l'échantillon sont injectés en C.L.H.P. sur
colonne de silice greffé~ en C 18 - 1/2' x 50 cm -. L'élution est
assurée par un gradient d'acétonitrile de 15 à 80% dans une solu
tion acétique à 5% 0 • Les fractions~et~decette élution
(350 mg) présentent les deux zones toxiques recherchées. Une deu
xième chromatographie en C.L.H.P. sur colonne de silice greffée en
C 18 - 1/2' x 50 cm - par un gradient de 20% à 85% de méthanol en
solution acétique 2% permet de les séparer. Les fractionsQ)et~
pesa~t 191 mg de cette élution contiennent la substance toxique H,1
la fraction~ (156 mg) contient un mélange de produits oü la toma-
tidine semble majoritaire, elle est entralnée à partir de 75% de
méthanol.
4.2. La tomatine
Cette substance étant considérée de longue date comme
toxique (Drysdale et Langcake, 1973) n'a pas fait l'objet d'une
étude particulière. Elle est présente parmi les substances polaires
extraites des tissus par le méthanol et est fortement adsorbée sur
le polyclar. Elle migre à Rf 0,37 sur plaque de silice éluée par le
mélange Clf-Me (1 : 1). Elle se révèle à chaud par le trichlorure
d'antimoine à saturation dans le chloroforme et donne un spot de
- 84 -
Fig. 18 - Schéma d'extraction de deux fractions polaires de nature indéterminée
• fraction F proche de la tomatidine• fraction B contenant un diêne diol présumé
Extrait méthanolique de tissuschromatographié sur col. de polyclar
phase méthanolique (6 g)C.L.B.P. col. Si C 18 gradient acétonitrile
15% à 80% en sol. acétique 5%0
échantillon de 350 mg : 2 zones toxiquesC.L.B.P. col. Si C 18 gradient méthanol
20% à 85% en sol. acétique 2%
fraction 191 mg
toxicité Rf 0,75-0,85 en C.C.M. Clf-Me(1:1)C.L.B.P. col. Si C 18 gradient acétonitrile
10% à 75% en sol. acétique 2%
~fraction 117 mg
C.L.B.P. col. Si C 18 gradient méthanol5% à 55% en sol. acétique 5% 0
~chromatographie préparative
plaques de silice H
C.L.B.P. col. Si C 18 élution isocratiqueacétonitrile 55% en sol. acétique 5%0
~C.L.H.P. col. Si C 18 élution isocratiqueacétonitrile 95% en sol. acétique 5% 0
~fraction toxique B
(15 mg)
1fraction 156 mg
toxicité Rf 0,40-0,50 en C.C.M. Clf-Me(1:1)C.L.H.P. col. Si C 18 élution isocratique
méthanol 65% en sol. acétique 5% 0
C.L.B.P. col. Si C 18 gradient acétonitrile25% â 90% en sol. acétique 5% 0
~3 C.L.B.P. successives col. Si C 18élution isocratique acétonitrile 85%en sol. acétique 5%0
fraction toxique F(3 mg)
85
l--- ---iO, ,.----20----r·-r·30·--.---4IJ. .,'" __... _.. l, -----~SC -_._-90-.-;-
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- 86 -
couleur bistre à violet. En C.L.H.P., llélution sur colonne de
silice greffée en C 18 avec des solutions acides de méthanol oudlacétonitrile permet sa séparation en début de gradient entre 5
et 15% de méthanol. Toutefois, la tomatine nlest jamais totalement
séparée des autres produits toxiques par les chromatographies sur
plaques et en C.L.H.P •. Elle a constitué un contaminant, certes
minoritaire mais três gênant, lors de la purification des fractions
contenant de la tomatidine et la substance H.
4.3. La tomatidine
Elle est purifiée par deux procédés en C.L.H.P. : sur
colonne de silice - 3/8 1 x 30 cm - et - 1/2 1 x 50 cm - où elle est
éluée par le méthanol et le méthanol 95% et sur colonne de silice
greffée en C 18 - 3/8 1 x 30 cm - et - 1/2 1 x 50 cm - à llaide desolvant aqueux. Ses caractêres chromatographiques sur plaques de
silice sont: Rf 0,62 à 0,76 ; Rf 0,80 et Rf 0,85 avec les mélan
ges respectifs Hx-Ae-Me (50 : 80 : 12), Clf-Me (85 : 15) et Clf-Me(1 : 1).
A partir dléchantillons de tissus de racines et de col
lets correspondant à 350 g de poids frais préalablement fraction
nés sur plaques préparatives de silice H avec lléluant Hx-Ae-Me
(50 : 80 : 12), 20 mg de tomatidine ont été obtenus sur colonne de
silice - 3/8 1 x 30 cm - en C.L.H.P •• Compte non tenu des pertes au
cours des manipulations successives, cela correspondrait à une
teneur-moyenne dans les tissus de llordre de 60 ~g/g.F. La concen
tration réelle dans les parties des plants où llinfection parasi
taire est bloquée est vraisemblablement plus importante. La toma
tidine est éluée difficilement par des solvants aqueux avec ou sans
acide acétique en C.L.H.P. sur colonne de silice greffée en C 18.
La figure 19 concrétise cette difficulté dans le cas d'une colonne1/2' x 50 cm éluée par un gradient de 5% à 99% de méthanol dans une
solution acétique à 5% 0 : l'élution va de 70% à 95%. Dans ces con
ditions, les autres substances polaires toxiques, éluées à partirde 70% de méthanol, se trouvent mélangées à la tomatidine malgré
- 87 -
plusieurs fractionnements sur des pics reproductibles en détection
dans l'ultra-violet à 250 nm. C'est notamment le cas des deux pro
duits décrits ci-dessous.
4.4. Interférences avec d'autres substances
4.4.1. La fraction F
La substance toxique a été purifiée à partir de l'échan
tillon de 6 g élué du polyclar (fig. 18). Elle est fluorescente à
254 nm et migre à Rf 0,45 - 0,55 sur plaque de silice éluée par le
mélange Clf-Me (1 : 1). Après chromatographie sur colonne de silice
greffée en C 18 - 1/2' x 50 cm - avec élution isocratique par une
solution acétique à 5% 0 de méthanol 65% et double détection par
ultra-violet et réfractométrie, le produit conserve sa toxicité
mais ses caractères chromatographiques sur plaque de silice sont
modifiés. Après conservation au froid, son Rf se situe à 0,60 - 0,70
dans l'éluant Clf-Me (1 : 1).
Une chromatographie sur colonne de silice greffée en
C 18 - 3/8' x 30 cm - éluée par un gradient de 25% à 90% d'acéto
nitrile et trois chromatographies successives sur colonne greffée
en C 18 - 1/4' x 25 cm - en élùtion isocratique par l'acétonitrile
85% dans une solution acétique à 5% 0 permettent d'obtenir une
fraction toxique de 3 mg au Rf 0,40 - 0,50 dans l'éluant Clf-Me
(1 : 1).
Cet échantillon a fait l'objet d'une étude structurale.
La spectrométrie de masse indique que la tomatidine est majoritaire
(fig. 20). Cependant, il existe un décalage net entre le Rf de la
tomatidine et celui de la fraction F dans l'éluant Clf-Me (1 : 1).
D'autre part, cette fraction diffère de la tomatidine par sa fluo
rescence sous lumière ultra-violette à 254 nm et par son spectre
ultra-violet établi dans le méthanol redistillé. Celui-ci présente
en effet un épaulement à 322 et à 310 nm, un pic à 280 'nm et un
minimum à 270 nm alors que les longueurs d'onde caractéristiques
de la tomatidine sont des pics à 235, 230 et 215 nm e~ un épaule
ment à 247 nm.
- 88 -
NE:Pfl':'GI'~ 1Cl.:>':'F'ILE: AI I1ITF.0125TOt1ÀTE: Co;. LIO
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150 200 2~0 300 :S50
Fig. 20 - Spectre de masse de la fraction F (Sc.149) de
M+ = 415 comparé à celui de la tomatidine
(Sc.L 30005) en mémoire dans l'ordinateur du SM.
1;00550500
415
400
359371~-"""=+;rr'otU-r""""'........,..qL.""""""""""'r-r"""'""r-'T"""'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''...-r..,...,r-r-''''''''''''''''''''''''-'-'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''ï
650
- 89 -
Cette difficulté à identifier le second produit toxique
dans la fraction tient à plusieurs causes :
~ la mauvaise élution de la tomatidine qui est répartie sur plu
sieurs fractions identifiées par des pics en détection dans
l'ultra-violet que ce soit à 250 nm, 280 nm ou à 320 nm.Dans le dernier cas, la tomatidine n'est pas décelable.
~ la probable toxicité des deux substances
~ enfin, une plus grande volatilité de la tomatidine vers 220°C
d'où l'obtention de spectres de masse, par introduction directe,+avec la fragmentation et le pic M = 415.
Précédemment, nous avons rencontré les mêmes difficultés
pour une tentative d'identification d'une fraction qui, à l'évi
dence, ne correspond pas aux caractères chromatographiques de la
tomatidine.
4.4.2. Les cristaux D
Ces cristaux se sont formés dans une solution méthanolique de produits polaires pesant environ 2 g et provenant d'une sé
paration sur plaques de silice H dans l'éluant Clf-Me (1 : 1) (zone
de Rf < 0,30) conservés à -18°C pendant six mois. Le poids de
l'échantillon recueilli par filtration est de l'ordre de 700 mg.
Les aggrégats ressemblant à des cristaux de couleur blanchâtre
fondent dans le méthanol à ébullition.
Le spectre établi dans l'ultra-violet avec pour solvant
le méthanol redistillé présente des pics à 270 et à 215 nm, des
épaulements à 275 et 260 nm et un minimum à 248 nm.
Le produit majoritaire migre au Rf 0,80 après élution
par le mélange Clf-Me (1 : 1) et manifeste une nette toxicité pour
le C. eZadosporioides. Il n'est pas détectable sous lumière ultra
violette à 254 nm ou à 366 nm mais donne une coloration rosâtre
- 90 -
avec le trichlorure d'antimoine à saturation dans le chloroforme
après chauffage à 125°C. Une pulvérisation de p. nitroaniline nedonne aucune réaction. Les caractéristiques d'élution sur colonne
de silice greffée en C 18 par le méthanol sont très proches de
celles de la tomatidine.
Parmi les hypothèses avancées, deux seraient à approfon
dir : la présence d'un sucre en C 6 et l'existence d'un produit
terpénique à structure proche de la nicotine.
5. La substance H
5.1. Techniques d'isolement
C'est une substance, ou un groupe de substances, dont latoxicité pour le c. aLadosporioides est décelée à Rf 0,75 - 0,85
dans le système Clf-Me (1 : 1) sur plaque de silice. Le produit est
repérable grâce à sa fluorescence bleue claire à 366 nm.
La purification partielle (fig. 18) est obtenue par plusieurs chromatographies en C.L.H.P. sur colonne de silice greffée
en C 18 - 1/2' x 50 cm -. L'élution est réalisée par un gradient
de 10 à 75% d'acétonitrile dans une solution acétique à 2% puis par
un gradient de 5 à 95% de méthanol dans une solution acétique à
5% 0 • A ce stade de purification, la toxicité est répartie sur
quatre fractions d'un poids total de 117 mg. Une chromatographie
préparative sur plaques de silice H permet d'isoler la bande à
fluorescence bleue claire à 366 nm caractéristique de la fraction H.
Enfin, une chromatographie en C.L.H.P. sur colonne de silice greffée
en C 18 - 1/2' x 50 cm - éluée par de l'acétonitrile 55% en solution
acétique à 5%0 et par de l'acétonitrile pur puis une chromatogra
phie sur colonne de silice greffée en C 18 - 3/8' x 30 cm - éluée
par de l'acétonitrile 95% en solution acétique à 5% 0 avec double
détection en ultra-violet et en réfractométrie, permettent d'obte
nir une fraction de 15 mg toxique en C.C.M. et en lames à concavité.
- 91 -
5.2. Caractêres chromatographiques
La substance toxique correspond à deux bandes de Rf 0,77
et 0,81 dans le système Clf-Me (1 : 1) qui sont colorées en ocre
orangé et en bistre par le trichlorure d'antimoine à saturation
dans le chloroforme à 125°C. Il pourrait s'agir de deux isomères,
la fraction majoritaire correspondant au Rf 0,81. Les Rf sont res
pectivement de 0,64 et 0,60 avec le mélange Clf-Me (95 : 5). La
substance ne fournit pas de réaction colorée avec la p. nitroani
line et la benzidine diazotée. Le spectre dans l'ultra-violet,
établi avec du méthanol redistillé, fournit peu d'indications.
Aucun pic ou épaulement n'est décelé, à ce stade de purification,
entre 400 et 260 nm. Il existe deux épaulements à 254 nm et à
207 nm, un pic à 248 nm et un minimum à 220 nm.
En C.L.H.P. sur colonne de silice greffée en C 18
- 1/2' x 50 cm - avec détection dans l'ultra-violet à 250 nm, les
produits sont élués à partir de 60% de méthanol dans une solution
acétique à 5% 0 , le maximum du pic étant à 70% de méthanol.
Cet échantillon de 15 mg est scindé en deux lots. Le pre
mier, de 6,5 mg, est destiné à l'étude structurale, le second, de
8,5 mg, est utilisé pour des tests de toxicité notamment de syner
gie avec les composés phénoliques et la tomatine.
5.3. Etude structurale
Les spectres de masse sont difficiles à interpréter.
D'après les indications de l'élution en CG-SM, les produits présu
més toxiques correspondent à deux pics dont l'intensité relative
est de l'ordre de 25%. Dans cette fraction existent, minoritaire,+le sesquiterpène polaire de masse M = 222 et un stérolde en C 21
de masse M+ = 316. Le poids moléculaire correspond d'aprês l'étude+en ionisation de champ par l'ammoniac à M = 326. Un gain de masse
de 16 par rapport à un alcool diénique peut correspondre à un oxygènesupplémentaire •. Il pourrait s'agir d'un diène-diol en C 18. Plusieurs
- 92 -
indications confortent cette hypothèse : la fragmentation en SM
comporte les pics 185/187, 153/155 et toute la zone des pics de
55 à 10 en commun avec l'alcool diénique. Après hydrogénation cata
lytique, la SM en ionisation de champ dans l'ammoniac indique
M+ = 330, M + 1 = 331, M + 18 = 348 - m/z 313 (M + 1 - 18 soit H20) ,
246, 229, 204, 187, 155 -. Les pics 187 et 155 sont s~ilaires à
ceux du produit d'hydrogénation de l'hydroxydiène. Ces pics sont
nettement marqués après une seconde hydrogénation et une analyse en
CG-SM en impact électronique.
D'après ces résultats, M. Einhorn présume qu'il puisse
s'agir d'un ester méthylique d'acide gras en C 18 avec deux doubles
liaisons conjuguées en position 10-12 (d'où la fluorescence), une
des fonctions alcool étant en position 9.
Le spectre de RMN ne fournit pas d'informations complé
mentaires. Ce produit est dégradé lors des essais de chromatographie
préparative en phase gazeuse. Des analyses complémentaires sont pré
vues au lab~ratoire des médiateurs chimiques.
Ainsi, les substances polaires fortement inhibitrices
in vitpo pour le P. parasitiaa correspondent à plusieurs groupes
chimiques. Incontestablement la tomatidine est accumulée dans les
tissus parasités. De surcroît l'hôte élabore deux produits toxiques
non décelés chez le témoin -. Aucune des techniques de séparation
mises en oeuvre n'a permis de les séparer complètement de la toma
tidine (cf. fig. 19). Au stade actuel, la substance F n'est pas
caractérisée tandis que l'hypothèse d'une relation des cristaux D
avec un dérivé de l'acide nicotinique serait à approfondir. Enfin,
la substance H dériverait vraisemblablement d'un lipide insaturé en
C 18 biogénétiquement relié à l'acool diénique (similitudes de spec
tres de masse), sa polarité résulterait de la présence de deux fonc
tions alcool secondaire.
2ème PARTIE
- 93 -
ETUDE DES REACTIONS A L'INFECTION EXPERIMENTALE
1. Evolution des concentrations en phénols totaux
A l'issue de chaque série d'infections expérimentales
réalisées en serre ou in vitro nous avons comparé l'évolution des
teneurs en composés phénoliques dans les tissus inoculés et/ou
traités par rapport au témoin.
Les dosages correspondent exclusivement aux substances
phénoliques diffusant des tissus après broyage dans le chloroforme
ou dans le méthanol 50%. Ils correspondent donc aux phénols libres
- sous forme principalement d'esters et de glucosides (El Khatib
et al. 1974, Fleuriet et Macheix 1980 et1981 Elliger et al. 1981)
dans le cytoplasme, les vacuoles ainsi que les chloroplastes dans
le cas des tissus chlorophylliens. En principe, une proportion in
fime des phénols estérifiés aux parois des cellules est libérée par
ce traitement. De même les dosages ne rendent pas compte de l'évo
lution quantitative et qualitative des monomères incorporés dans la
lignine au cours d'éventuelles réactions de défense. Nous pouvons
présumer que les substances phénoliques ainsi dosées représentent
chez la tomate des produits constitutifs intervenant pour partie
dans l'élaboration de structures lignifiées pouvant représenter une
barrière à l'infection et pour partie comme inhibiteur de l'agent
pathogène au niveau des parois ou du cytoplasme.
1.1. Variabilité de l'accumulation des phénols totaux après
l'infection
Afin d'établir une valeur moyenne, représentative de l'en
semble des tissus entourant la zone de pénétration du parasite, les
échantillons sont prélevés sur les extraits bruts après diffusion à
froid. Hormis les essais de modulation des réactions de défense de
l'hOte, les extraits correspondent à plusieurs kilogrammes de tissus.
- 94 -
Il appara!t que les modifications de synthèse de phénols
totaux dépendent à la fois des conditions de milieu - intensité etdurée d'éclairement, température nocturne de la serre - des culti
vars et du parasite inoculé. Si nous considérons les teneurs déce
lées dans les tissus des plants témoins des séries de traitement
par l'AOA réalisées respectivement en mars et en avril 1983 puis en
juin 1984 nous constatons des valeurs variant entre 390 et 500 ~g
d'équivalent en acide chlorogénique par gramme de tissus frais. La
nature des tissus influe également sur l'intensité de la réaction;
l'accumulation de phénols totaux paraIt plus importante dans les
feuilles que dans les bases des tiges et les racines. Ainsi, pour
le cultivar Piéraline, cette teneur est d'environ 500 ~g/g.F. enéquivalent d'acide chlorogénique dans les tissus de tiges et de ra
cines, elle atteint 687 ~g/g.F. dans le cas de feuilles maintenues
en survie 60 h in vitro avec blessure en début d'expérience.
1.2. Influence des génomes confrontés
Nous avons tenté de comparer chez les deux cultivars
Piéraline (Ve, Ph + S) et Piéralbo (Ve), l'évolution des teneurs
en composés phénoliques par rapport au témoin suivant le parasite
inoculé (tab. 6).
Tableau 6--------- Comparaison des teneurs en phénols totaux exprimées en
~g d'équivalent d.'acide chlorogénique par g.F. dans les
tissus des cultivars Piéraline et Piéralbo inoculés par
le P. paraBitiaa et par le V. aZbo-atrum :
Piéraline Piéralbo
Témoin 500 590
inoculé P. paraBitiaa 720 695
inoculé V. aZbo atrum 690 785
stimulation par P. paraBitiaa 44% 18%
stimulation par v. aZbo atrum 38% 33%
- 95 -
Ces dosages correspondent aux tissus du collet et des
racines, l'inoculum dans les deux cas étant appliqué sous forme de
broyat de culture à la base de chaque plant. Dans nos conditions
expérimentales, il semble en première approximation que la réaction
de défense chez les deux cultivars inoculés par V. aZbo atrum cor
responde à un taux d'accroissement comparable des teneurs en phénols
totaux. Nous observons que chez le cultivar Piéraline les concen
trations dans les tissus des témoins sont inférieures à celles mesu
rées dans ceux de Piéralbo. De même, les teneurs en composés phéno
liques sont plus élevées en fin d'expérience (+13%) chez Piéralbo
que chez Piéraline. Ces deux cultivars possèdent l'allèle Ve de ré
sistance àla verticilliose et ne manifestent pas, lors de la récolte,
dix jours après l'infection expérimentale, de symptômes de fanaison
ni de réactions de brunissement des vaisseaux de la base des tiges.
Par contre, la synthèse de composés phénoliques semble stimulée de façon différente chez les deux cultivars en réaction à l'ino
culation par le P. parasitica. Alors qu'en début d'expérience,
les teneurs du témoin Piéralbo sont de 18% plus élevées que celles
du témoin Piéraline, lors de la récolte, nous observons une inver
sion. Après dix jours d'incubation, les concentrations en phénols
totaux dans les tissus des plants de Piéraline sont légèrement plus
élevées (de 3,5%, différence mineure) que dans ceux de Piéralbo.
Par contre, la stimulation de synthèse est de 44% chez le cultivar
Piéraline pour seulement 18% chez le cultivar Piéralbo. Pour une
partie des plants de ce dernier~ nous avons noté un début de nécrose
du collet avec légère dépression des tissus parenchymateux ainsi que
de nombreuses lésions brunes de 5 à 20 mm sur les racines. Enfin, la
variabilité de la stimulation de synthèse phénolique chez le culti
var Piéraline inoculé par le P. parasitica semble relativement peu
importante. En effet, nous avons noté dans les trois essais réalisés
en 1983 et 1984 concernant l'action de l'AOA que l'accumulation de
phénols totaux est respectivement de 36%, 38% et 42% (page 113) par
rapport à 44% dans l'essai comparatif de 1984.
- 96 -
Modalités d1élution de composés phénoliques en C.L.H.P.
sur une colonne de silice greffée en C 18 - 1/2 1 x 50 cm dans un gradient de méthanol et de solution acétique à
5% 0 - comparées aux migrations en C.C.M.
Rf en C.C.M. hplc CDS C 18en lis méthanol
Phénols Hx-Ae-Me Hx-Ae-Me Clf-MeSortie Pic Fin
50 : 50 : 5 50 : 80 : 12 85 : 15
Acidetrihydroxy- a 0,23 0,17 53 55 et 57 65benzolque
Acide a 0,18 0,39 57 - 59 62chlorogénique
Acidedihydroxy- 0,25 0,50 0,34 60 64 75benzolque
Acide 0,20 0,44 0,35 65 67 75caféique
Vanilline 0,76 0,80 0,90 65 65 et 67 70
diméthoxy- 0,80 0,90 0,95 67 71 79benzaldéhyde
Acide 0,44 0,62 0,57 70 74 et 75 80p. coumarique
Acide 0,41 0,59 0,52 73 75 et 77 85férulique
- 97 -
2. Etude chromatographique par C.L.H.P. en phase aqueuse
L'analyse des extraits sur colonne de silice 5 ~ greffêe
en C 18 - 1/2' x 50 cm - avec des gradients de concentration crois
sante de mêthanol ou d'acêtonitrile dans une solution acêtique à
5% 0 nous fournit des infor.mations importantes.
Dans une première êtape sont chromatographiêes toutes les
substances de rêfêrence disponibles. Le tableau 7 rend compte de
leur position dans l'êlution avec un gradient de mêthanol. Cepen
dant, nous n'avons pas pu repêrer les esters et les glycosides
d'acides cinnam~ques prêcêdemment dêcrits faute d'en disposer en
quantitês suffisantes. Nous prêsumons que plusieurs pics non carac
térisés y correspondent.
Nous avons divisé les enregistrements en quatre zones de
A à D correspondant à quatre étapes de gradient de méthanol entre
5% et 99% dans une solution acêtique à 5% 0 • Nous comparons succes
sivement l'incidence des diverses inoculations sur les rêactions
des cultivars Piéraline et Piêralbo. La dêtection est rêalisée à
250 nm dans l'ultra-violet.
2.1. Comparaison des extraits du cultivar Piéraline
inoculê par le P. parasitiaa (fig. 21)
têmoin/
~ zone ~ : êlution de mêthanol 5% à 10%. Trois pics en ultra
violet (nO 1 à 3) sont observês,·dans cette zone d'élution. Leurs
temps de rêtention sont respectivement de 7, 12 et 13 mn. Ces
pics prêsentent sensiblement la même intensitê dans l'extrait
têmoin et dans l'extrait provenant de plants inoculês. Ces subs
tances correspondent vraisemblablement à des glycosides phénoli
ques. Cette zone d'êlution correspond aussi à celle de la toma
tine connue pour ces propriétés inhibitrices mais elle n'est pas
visible à 250 nm, longueur d'onde à laquelle furent réalisês les
enregistrements.
98
A
.. - - :...... ..:;->~_.-; ~-~~t -- i
•.• ~ , - ~. ·-1
-- -. ~ _...-... -~.S~... , .
.: ~ ._.:-;--- -
0,64.=smV.1nm,250
Analyse comparative (~ 1 9 de tissus frais) enC.L.H.P. de la composition d'extraits méthanoliques
de tissus de plants du cultivar Piéraline témoins
(A) et inoculés par le P. pa~a8itiaa (B). Colonne
de silice 7 ~ greffée en C 18 1/2' x 50 cm
gradient de méthanol de 5% à 99% dans une solutionacétique à 5% 0 • Débit 2,5 ml/mn, défilement
5 mm/mn.
Détection UV
Fig. 21
- 99 -
X zone ~ : élution de méthanol 10% à 50%. L'enregistrement concernant l'extrait témoin montre l'élution de très nombreuses
substances à l'état de traces. Seul un pic en ultra-violet (nO 7)
élué à 42% de méthanol après 29 mn de rétention est nettement
distinct.
L'extrait provenant de plants inoculés présente trois pics principaux (nO 4, 5, 6) élués respectivement à 15%, 25% et à 30% de
méthanol après 18, 21 et 25 mn de rétention. Ces substances nesont pas présentes ou existent à l'état de traces chez le témoin.
Le pic nO 7, déjà observé dans l'extrait témoin présente une in
tensité multipliée par 4.
La zone ~ correspond donc à l'élution de substances dont lasynthèse est fortement stimulée par l'inoculation du parasite.
X zo~e ~ : élution de méthanol 50% à 85%. L'extrait témoin con
tient de nombreux produits à l'état de traces. Par contre trois
pics principaux (nO 8 à 10) de forte intensité élués respective
ment à 52%, 66% et 78% de méthanol après 34, 41 et 47 mn de ré
tention caractérisent l'extrait de plants inoculés.
X zone ~ : élution de méthanol 85% à 99%. Cette zone présentel'élution de nombreuses substances à l'état de traces. Seul un
produit élué à 99% de méthanol (nO Il) est fortement marqué dans
l'extrait provenant de plants inoculés alors qu'il ne se distin
gue que très faiblement dans l'extrait témoin.
2.2. Comparaison des extraits du cultivar Piéralboinoculé par le P. parasitiaa (fig. 22)
témoin/
X zone ~ : élution de méthanol 5% à 10%. Aucune différence notable n'apparatt entre les enregistrements concernant l'extrait
témoin et celui de plants inoculés : les trois pics présententla même intensité.
X zone ~ : élution de méthanol 10% à 50%. Les surfaces des pics
4 et 5 sont 5 fois plus importantes dans l'extrait provenant de
plants inoculés que dans l'extrait témoin. L'intensité des pics
6 et 7 est identique quel que soit l'extrait étudié.
100
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Conditions(B) •papasitiaa
21.
P.fig.
Analyse
C.L.H.P.de
comparative (~ 1 g de tissus frais) ende la composition d'extraits méthanoliques
tissus de plants du cultivar Piéralbo témoins
(A) et inoculés par le
expérimentales: cf.
Fig. 22
- 101 -
* zone ~ : élution de méthanol 50% à 85%. Les pics 8, 9 et 10, à
l'état de traces dans l'extrait témoin, apparaissent nettement
dans l'extrait de plants inoculés. La synthèse des substances cor
respondant à ces pics est cependant très modérée.
* zone ~ : élution de méthanol 85% à 99%. La synthèse des substances correspondant au pic en ultra-violet nO Il est fortement
stimulée par l'inoculation. Difficilement décelable chez le témoin,
l'intensité de ce pic se trouve multipliée par 10 dans l'extrait
de plants infectés.
2.3. Comparaison des extraits du cultivar Piéraline
inoculé par le V. aZbo-atrum (fig. 23)
témoin/
* zone ~ : élution de méthanol 5% à 10%. Les substances éluéesdans cette zone semblent en moins grande quantité que chez le
témoin. Les pics l, 2 et 3 sont moins marqués.
* zone ~ : élution de méthanol 10% à 50%. A l'exception du pic 4,
inexistant dans l'extrait de plants inoculés, l'intensité des
pics 5 et 6 élués dans cette zone est augmentée de 4 à 5 fois par
rapport à celle du témoin tandis que celle du pic 7 est doublée.
* zone CS) : élution de méthanol 50% à 85%. La synthèse des subs
tances éluées dans cette zone est fortement stimulée par l'inocu
lation du parasite puisque les pics 8, 9 et la, à l'état de tra
ces dans l'extrait témoin, présentent une importante intensité
dans l'extrait de plants inoculés.
* zone ~ : élution de méthanol 85% à 99%. Nous n'observons aucune
différence entre l'extrait témoin et l'extrait de plants inoculés
pour cette zone d'élution.
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A
102
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B
Fig. 23 Analyse comparative (# 1 g de tissus frais) en
C.L.H.P. de la composition d'extraits méthanoliques
de tissus de plants du cultivar Piéraline témoins
(A) et inoculés par le v. albo-at'1'um (B) • Conditions
expérimentales cf. fig. 21.
- 103 -
2.4. Comparaison des extraits du cultivar Piéralbo
inoculé par le V. albo atrum (fig. 24)
témoin/
* zone ~ : élution de méthanol 5% à 10%. L'intensité des pics 1,
2 et 3 est moindre dans l'extrait inoculé que dans l'extrait té
moin.
* zone ~ : élution de méthanol 10% à 50%. De faibles différences
d'intensité des pics nO 4 à 7 sont observées, nous présumons
qu'elles ne sont pas représentatives de la réaction de défense.
* zone (§) : élution de méthanol 50% à 85%. Nous observons une forteaccumulation des produits élués dans cette zone chez l'extrait de
plants inoculés. En particulier, les surfaces des pics nO 8 à 10
sont plus que décuplées.
* zone ~ : élution de méthanol 85% à 99%. Aucune différence n'ap
parait entre l'extrait témoin et l'extrait de plants inoculés.
2.5. Comparaison des réactions des deux cultivars à l'infection
2.5.1. Infection par le P. pasàsitiaa
* zone ~ : Aucune différence n'apparait entre les deux cultivars
pour les substances éluées dans cette zone en réponse à l'infec
tion.
* zone ~ : La synthèse des substances correspondant aux pics 4 et
5 est beaucoup plus stimulée chez le cultivar Piéralbo que chez
le cultivar Piéraline. Le pic 6 inexistant chez Piéralbo présente
une forte intensité chez Piéraline.
L'importance du pic nO 7 est la même dans les extraits des 2 cul
tivars inoculés. Cependant les substances de ce pic correspondent
à une stimulation chez Piéraline alors que le cultivar Piéralbo
témoin présente déjà un pic 7 important.
104
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~~~~~=~~;~f~~~ ~~:l:::.,;.::.a_": .. :: ~.:~
B
21.
le v.fig.
(# 1 g de tissus frais) en
composition d'extraits méthanoliques
du cultivar Piéralbo témoins
aLbo-atrum (B). Conditions
comparative
de la
tissus de plants
et inoculés par
cf.
(A)
expérimentales
Analyse
C.L.H.P.
de
Fig. 24
- 105 -
2 zone <ê) : La synthèse des substances éluées dans cette zone estfortement stimulée chez le cult~var Piéraline, elle est très fai~
ble chez Piéralbo9
2 zone ~ : Les substances du pic 11 sont beaucoup plus accumuléeschez Piéralbo que chez Piéraline.
Les deux cultivars répondent de façon différente à l'inoculation par le P. parasitica. Les substances dont la synthèse eststimulée par ce parasite ne sont pas les mêmes dans les deux cas.Nous tenterons dans le paragraphe naction des médiateurs n de préciser la nature de ces substances à partir des références présentées dans le tableau 7.
2.5.2. Infection par le V. aZbo-atrum
Les enregistrements des extraits de Piéraline et dePiéralbo par le V. aZbo-atrum sont totalement similaires. Les 2cultivars réagissent de la même façon contre le parasite contrai
rement à ce que nous observons pour l'inoculation par le P. para
sitica. Les deux cultivars possèdent en commun l'allèle Ve de résistance à la verticilliose.
2.5.3. Différences de réaction selon le parasite inoculé
Les chromatographies indiquent que la réaction de défense auP. parasitica des deux cultivars correspond à des accumulations plusimportantes de substances inhibitrices que celle au V. aZbo-atrum.
Contre celui-ci d'autres barrières sont élaborées (Hutson et Smith1980) et nous notons l'étroite similitude des chromatogrammes desextraits des deux cultivars isogéniques pour l'allèle Ve.
Les deux parasites provoquent d'importantes accumulations desubstances phénoliques éluées dans la bande ~. Par contre, l'inoculation du P. parasitica stimule les synthèses des produits élués dansla bande ~ - probablement des glycosides - et dans la bande ~ tomatidine, substance F et dans le dernier pié des dérivés oxygénésd'esters méthyliques d'acides gras insaturés -
- 106 -
'fTïH"lTmll'ITTl ---, , .--~~--~~-.'11'1 1i 1l,! 'I~~ i! Il ~I~ !i !I! 1 Fig. 25 - Analyse comparative (# l 9 de tissus frais) en ,'::: 1: 1l'''I·~<.J'P:I .!QI;;: 1 ;:i l C.L.H.P. de la composition d'extraits méthanoliquesIII c,-- PII~. • " 1 1, ·;-.....·r: i':~! .,' "I! de tissus de plants du cultivar PUral1ne témoins
i ~ ': 'l' r:f:;;r:W:'I:; ,'iTT')' (A) et inoculés par le P. pal'asitiua (B).
\11" ,.1: '....1fl't ',: 1: ': l'Il i Colonne de silice 5 \1 - 3/8' x 30 cm - gradient, 'III" l'L~' II' ,i C"l i i, ! :'I-':'~ "J' '1: .: 'l' d 'hexane et d'un mélange acétate d' éthyle - méthanol'. l ": '11 ' Il ' , L ,1 t'on;, ,,W' " J' ' , . ,-;",t).;!, ·W;)...~·lrrl,·T (10,1) en proportion 50,50 a 5, 95. :,";'.-"
i~N:~" in; 1~~!~.I: 'l': ,1 Débit 2 ml/mn, défilement 5 mm/Mn. " : i'. 1" II 1ta: ~ .. I i..~ t: 1 ~ Il . i. 1:':; .1' ~~Cll'I"" "1 Détection UV , 280 nm, 1 mV. S co 0,16. .' ... ,.--" :ii j'f>':;)! .... illili I:.~ "."'i .~", ::t1 f!l::FI+'+'-i ~TI'r'l'r:11~ml·tr!,j-I':'l-'I'·1:':i1ï'I·"·'lt1i11l1[··t.;-, ..,.."-I;'jè5':':' ,~·.I~~:-r::t':';"(-::;;':-:-::'1 ;•.,"'j--; ••'I ~i!"" p.:' 'l', :LI: "'1, l, ~'i il: 1 ri' ."! 1i·, ,: i i '::: ":: 1: ' 1: ~·I:':; 'I! ri':' .', :,'.; .,J , 1l1J 1 " 1i11 ! ;. .• ; !',. 1 Il " ... l ' 1'1 l,! I" 1: '1 ' 1" 1 l 'i 1d 1 1l ' 1. • l 'i' 1. 1. , !, , ... ,, l',": 1: i <:::C'~'I:":;I:I.!·~I.! 1:\1'11.1.,1.11' ~ I ...!'1lqj H'lll,dl~"l'i,~ii 1 : Ji l' f',' 'l~:::: ';=j;:';:iT!I:, ';1:;::11 1.. 1: p, i -1+.\'' 1.. LI. ï Il i 1il: :1 , p.' 1 1 '~ll 1+ P'L .! 1;., l'!: l,:! ",' 1· :. l,: '1 .. : 1';,:"',.'," .. :'., ' '1 '.... '-'.-! .r• .:.~•• ,. "l' ".~,. ,,·J1T • +:'1-1· /'/'1 ,.,·1'··'·....,..· ·"j··-l'l~: ,. " l, il';" 1" .• ' l, _.!,'~ •. , - :, ... 1 ", ~ ,l ,; ! ". l.l.I' " 'III" l, 1"1 ' !J" '1 ., ," ' ,.. 1 Il ~ "." 1t, -, III· ',". • ",.'" .. ,. ,1 "', .. l '1 J.
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'.: II' 'i 1 JI ~I Hli ~ !,Ill!: l, .', •• ~, Illj!:III:~: ~:'I'i:!I",,; 01" II~:' ::"11 l'! 1 l'II 1,1 Il' , '1 l'! Ill' ,1 l',. ",":: i"'I'" :"1" '~Î'" 'j' i1 ~ ~. :,.; 'Il II ": 1. ..~ i '.:' "l 1ri; ': 1 1 1 ;. 1. i:: 1 ;: 1 1 ~:: rI: ; !: .; ~ I, : : 1 ; 1 .. 1 i : , ! l ,: : 1 •
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- 107 -
3. Etude chromatographique par C.L.H.P. en solvants organiques
La composition des extraits est analysée sur colonne de
silice 5 ~ - 3/8' x 30 cm - éluée par des mélanges en proportion
croissante d'hexane, d'acétate d'éthyle et de méthanol. Par ce pro
cédé, sont essentiellement élués des sesquiterpènes, des produits
d'oxydation d'esters méthyliques d'acides gras insaturés, des phé
nols peu polaires. Enfin, le méthanol élue la tomatidine et une par
tie des composés phénoliques simples. La détection est réalisée à
280 nm dans l'ultra-violet à cause de l'absorbance de l'acétate
d'éthyle. Les enregistrements présentent les séparations correspondant à trois zones d'élution de 50% à 95% d'acétate d'éthyle et
5% à 9,5% de méthanol (symbole Ae-Me) •
3.1. Comparaison des extraits du cultivar Piéraline
inoculé par le P. papa8itica (fig. 25)
témoin/
X zone ~ : de 50% à 60% de Ae-Me (10 : 1). Elution de plusieurs
substances entre 50 et 51% de Ae-Me (10 : 1) avec 4 à 10 mn de
rétention. L'intensité des pics observée est à peu près équiva
lente entre l'extrait témoin et l'extrait de plants inoculés.
Cette zone d'élution correspond, d'après nos essais de chromato
graphie de produits de synthèse, aux esters méthyliques d'acide
gras et à leurs dérivés.
X zone ~ : de 60% à 90% de Ae-Me (10 : 1). L'enregistrement de
l'extrait témoin ne révèle que des traces de substances alors que
celui de l'extrait de plants inoculés présente deux pics dans
l'ultra-violet nO 1 et 2 bien marqué. Ces substances sont éluées
respectivement par 70% et 83% de Ae-Me (10 : 1) après des temps
de rétention de 18 mn et 26 mn.
X zone ~ : de 90% à 95% de Ae-Me (10 : 1). Un pic ultra-violet
élué à 95% de Ae-Me (10 : 1) après 37 mn de rétention présente
une forte intensité chez l'extrait de plants inoculés alors qu'il
est inexistant dans l'extrait de plants sains.
3.2. Comparaison des extraits du cultivar Piéralbo : témoin/
inoculé par le P. papa8itica (fig. 26)
X zone ~ : de 50% à 60% de Ae-Me (10 : 1). Nous observons uneforte accumulation des produits élués dans cette zone dans l'ex
trait de plants parasités alors qu'ils ne sont qu'à l'état de
traces dans l'extrait témoin.
- 108 -
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.. i;1 ~., : '~ 0,; :II' ~ l Fig. 26 - Analyse comparative (# 1 9 de tissus frais) en 1 : 1'~'II (J--, •. ,'~' 113:,..:.1: ~{':~~'.:. ''''!I?I.J.~lLU_~ C.L.H.P. de la composition d'extraits méthanol1ques ;~~~, l' . , " ", l ',' ln,! '1 'II de tissus de plants du cultivar Piéralbo témoins . ,'1: :, .. , ..~ 1 ""1 .. ,'. 1;: i ,.!!. : :: ;! 1'1 '1' (A) et inoculés par le P. pal'asitioa (B). Conditions: 1i i'Ii 1l' ,:; li: i: .!l' f: 1 expérimentales 1 cf. fig. 25. . . 1:• ! ,; t1" k" '1 ( l' I.u. :.r'~~'I'RI'~ :; l ,ï~;"~·g.11 I~ i~' 'l~li"'1:::IITllTTflfm,f;'!!IT:Tl'lïfT'!,'TI' :·~I·T:~ ~':::I'?;; 1;,-:! :. '1' ij ;.;;: 1::; '11~ï-·IU.1' ri' ~', ", 1• , ·1 l' I! l' '1· 1", 1:' . 'II ' :. , ,,', . 1'" 1 l' " , "., Î"" ,:1 ." 1 1 1 1 J' . Il 1 . Il'' 1. 1. Il 1 ,II " 1·1 • III 1 •• ' l , Il 1 •• 1.11 " r. il: .1 : '! IIITI.! l" r Il!! 1•• ' ••1: l',::: 1 ~. j: 1, 1:": JI 1 .1 .• iJ;: 1 :::,':'; ,(, .: ;; ..: ' 1. : : ~ ~I il'!' l' "I f "1' i! ;j l'III" l, Il ,l., 'l' Il' , • ;, ,. 1." i ' 1 1 .. , ." • ,\ 1,,· . .. , "1"1---1~"I~1 : :li11 !! itl '1'· 111,'1.,1.1.11.1; '1:, ·1.;I~'·'I!"III:;.:, 1;'1. : :::~I:I:'I!I: :.i:··~..!~.. ;.i 1=1'~..~. ~-!..J. +j L. •...;~. ;-:__L r'·""j-ii 1" to,[,;;..-I.:-.:, \'I:L.. . .. - ......15"_,:,.",, .'-'--, --'- , ...... :._~· 'il:.; iki~;II! Il ;J:flj.! ~~:!tjU'! II~i'III'II!: IH: :1 ii'j! ij; li i,i:: ::i; :.l';·~: i';:: !!r: 'l:::;!::;: l;:!:
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- 109 -
~ zone ~ : de 60% à 90% de Ae-Me (10 : 1). L'intensité du pic
nO 1 est équivalente dans les 2 extraits. Par contre le pic nO 2
présente une intensité environ 40 fois plus importante dans l'ex
trait de plants inoculés.
~ zone ~ : de 90% à 95% de Ae-Me (10 : 1). Un fort pic en ultra
violet révèle dans l'extrait de plants parasités la forte accu
mulation de substances inexistantes ou présentes à l'état de tra
ces dans l'extrait témoin.
3.3. Comparaison des extraits du cultivar Piéraline
inoculé par le V. aZbo atpum (fig. 27)
témoin/
~ zone ~ : aucune différence notable n'apparaît entre les deux
extraits étudiés.
X zones ~ et ~ : nous observons des traces de substances dans
les deux extraits.
~ zone ~ : élution en Ae-Me (10 : 4). Deux pics en ultra-violet
d'intensité différente sont élués après 9 et 10 mn d'~lution par
ce système. Ils sont absents chez le témoin.
3.4. Comparaison des extraits du cultivar Piéralbo
inoculé par le V. aZbo-atpum
témoin/
Les résultats obtenus sont identiques à ceux observés
dans les extraits du cultivar Piéraline.
3.5. Comparaison des réactions des deux cultivars à l'infection
3.5.1. Infection par le P. papasitiaa
La synthèse des produits élués dans la zone ~ (pic 2)
est beaucoup plus stimulée chez le cultivar Piéralbo que chez le
cultivar Piéraline. Les substances des zones ~ et ~ semblent
en quantité équivalente chez les deux cultivars inoculés.
- 110 -
Fig. 27 - Analyse comparative (~ 1 g de tissus frais) enC.L.H.P. de la composition d'extraits méthanoliques
de tissus de plants du cultivar Piéraline témoins(A) et inoculés par le v. albo-at~um (B). Conditions
expérimentales: cf. fig. 25.
. -.- . - -, .
- III -
3.5.2. Infection par le V. aZbo-atrum
L'unique différence entre les deux cultivars réside dans
l'intensité du 2ème pic élué par le mélange Ae-Me (la : 4). Ce pic
est en effet 4 à 5 fois plus important dans l'extrait du cultivar
Piéralbo.
3.5.3. Différence de réactions selon le parasite inoculé
L'inoculation par le V. aZbo atrum entralne la stimula
tion de synthèse de substances plus polaires que l'inoculation par
le P. para8itica. En effet, ces produits de réactions sont élués
entre 60 et 95% de l'éluant Ae-Me (la : 1) dans le cas d'une infec
tion par le P. para8itica alors qu'un mélange Ae-Me (la : 4) est
nécessaire à l'élution des produits de réaction à l'infection par
le V. aZbo atrum.
Nous pouvons formuler deux hypothèses : ou bien les pro
duits de réaction aux deux parasites sont totalement différents,
ou bien ce sont des dérivés présentant, dans le cas d'une infection
par le V. aZbo atrum~ une fonction hydroxyle ou un glycosyle leur
conférant une nature plus polaire. La deuxième hypothèse semble la
plus plausible puisque les différences, entre les deux réactions,
enregistrées sur colonne de silice greffée en C 18 sont peu impor
tantes.
3ème PARTIE
- 112 -
ETUDE DE LA MODULATION DES REACTIONS DE
DEFENSE
Nous avons donc observé qu'à l'infection par un champi
gnon parasite correspondent d'une part des augmentations de teneurs
en composés phénoliques totaux, d'autre part d'importantes modifi
cations de composition des extraits bruts de tissus. C'est pourquoi,
nous avons essayé de modifier la réaction de défense de l'hOte soit
en inhibant la synthèse de composés phénoliques ou terpéniques, soit
en essayant de stimuler globalement l'élaboration des barrières op
posées à l'agent pathogène.
Parmi les inhibiteurs nous avons appliqué des produits
Smith Klein et French dont la cible est le malonyl co-enzyme A et
le mévalonyl co-enzyme A. Les résultats obtenus étant douteux,
nous n'en ferons pas état. Nous limitons l'exposé à l'action de
l'acide a oxy-amino-acétique (AOA) inhibiteur compétitif de la
phénylalanine ammonialyase (PAL).
Pour les stimulations des réactions de défense nous avons
comparé l'action du tris-O-éthyl phosphonate d'aluminium (TEPA) sur
des feuilles en survie des deux cultivars inoculés par le P. para
sitiaa. Puis pour le cultivar sensible, nous avons comparé l'inci
dence du TEPA à celle de deux éliciteurs - acide arachidonique (du
P. infBstans) et glucosamine (proche du Fusarium soZani).
1. Evolution des concentrations en phénols totaux
1.1. Action de l'AOA sur des plants cultivés en serre
Les trois séries d'expériences réalisées en serre (mars
et avril 1983, juin 1984) fournissent des résultats convergents
récapitulés dans les tableaux 8 et 9.
- 113 -
Concentrations en composés phénoliques totaux exprimées
en ~g d'équivalent en acide chlorogénique par gramme de
tissus frais établies par dosage de Folin Ciocalteu
dans les tissus de cultivar Piéraline pour les trois
essais d'application d'AOA.
lêre Série 2ème Série 3ême Série
Témoin 390 420 500 .
Témoin + AOA 310 332 360
Inoculé par 530 580 710P. parasitica
Inoculé par 435 440 535P. parasitica + AOA
!~~!~~~_~: r~o~ulation de la synth~se de comFoste ;.hénoli~es Far
l'arrlic~tion d'AO~ à des plants de cultivar Piéraline
- avant ou aprês inoculation - comparée à la stimula
tion provoquée par l'infection expérimentale par le
P. parasitica.
1ère Série 2ème Série 3ême Série
Témoin + AOA/ -20% -21% -28%témoin
Inoculé +36% +38% +42%P. parasitica/témoin
Inoculé P. parasitica -18% -24% -26%+ AOA/inoculé
- 114 -
Le tableau 8 indique les résultats des dosages des phé
nols totaux exprimés en ~g d'équivalent d'acide chIorogénique par
gramme de tissus frais pour les trois séries d'essais. Le tableau 9
précise l'amplitude de la modulation de la synthèse des composés
phénoliques par l'AOA avec ou sans inoculation du P. papasitiaa.
Ainsi, nous observons que la stimulation par le parasite est dans
tous les cas supérieure à l'inhibition provoquée par l'application
d'AOA. Dans ces essais, il apparait une relative cohérence de l'action de l'inhibiteur: la réduction de synthèse varie de 20% à 28%
chez les plants témoins, elle s'établit entre 18% et 26% chez les
plants inoculés. Pour ces derniers, en fin d'expérience d'importan
tes nécroses brunes sont décelées sur l'ensemble du système raci
naire. Cependant, seulement dans la 1ère série - mars 1983 avec des
températures nocturnes inférieures à 20°C - sont observés des cas
de pourriture du collet avec constriction des tissus parenchymateux,les symptômes n'aboutissant jamais à la pourriture molle caracté
ristique des attaques du parasite sur des plants sensibles (plan
ches 1 et 2).
1.2. Essai de stimulation de synthèse de composés phénoliques
sur des feuilles en survie
Les trois expériences d'inhibition par l'AOA du flux de
synthèse des composés phénoliques réalisées en serre ayant mis en
évidence une variabilité non négligeable dépendant des conditions
de culture (température nocturne, longueur du jour), nous avons
effectué les essais de stimulation de synthèse sur des feuilles
maintenues en survie in vitpo. Les expériences sont réalisées selonle dispositif mis au point par Vo Thi Hai et al. (1979). Les feuil
les sont déposées à la surface d'une solution de tampon phosphate
Sorensen à 1/15M à pH 6,5. La température d'incubation est de 25°C.
Les feuilles sont blessées avec un emporte-pièce de 8 mm de diamètre.L'inoculation est réalisée avec des implants de 12 mm de diamètre
d'une culture gélosée de P. papasitiaa.
- 115 -
1.2.1. Cas de feuilles du cultivar Piéraline
La comparaison porte sur des feuilles témoin blessées
avec ou sans TEPA à 200 ~g/ml et des feuilles blessées et inoculées.Aprês 60 h d'incubation, les limbes des feuilles inoculées sont par
tiellement envahis sur une longueur de 2 à 3,5 cm par les filaments
mycéliens. Par contre, les feuilles placées sur solution de TEPA
présentent des lésions de 1,5 à 2 cm limitées par une zone brunfoncé large d'l à 3 mm. Le tableau 10 indique les résultats des do
sages des composés phénoliques totaux.
Teneurs en phénols totaux exprimées en ~g d'équivalent
d'acide chlorogénique par gramme de tissus frais dansles tissus de feuilles du cultivar Piéraline aprês
60 h de survie sur solution de tampon phosphate
Sorensen 1/15M à pH 6,5, selon le traitement - limbe
blessé/limbe blessé et inoculé avec ou sans TEPA à
200 ~g/ml.
Teneurs en Modulation parphénols totaux rapport au témoin
Témoin 687
Témoin + TEPA 640i
- 7,8%
Inoculé par 785 +14 %P. parasitiaa
Inoculé + TEPA 857 +24 %
Nous constatons qu'à la progression limitée des hyphes duparasite dans les tissus des limbes inoculés correspond une nette
stimulation de la synthêse de substances phénoliques. Celle-ci estaccrue, par l'application du TEPA, de 24% par rapport à 14% et correspond à une réduction de la colonisation des tissus. Dans ce cas,
la marge brune en front de progression parait moins nette que celle
~ 116 -
observée par Vo Thi Hai (1978). Nous notons aussi une importante
accumulation de phénols totaux dans les limbes des feuilles témoins
seulement blessées en comparaison des teneurs moyennes des tissus
des plants inoculés en serre. Par comparaison avec les résultats
de Vo Thi Hai et al. (1979), nous constatons que la progression du
parasite est naturellement bloquée dans les tissus des limbes du
cultivar Piéraline au lieu d'une colonisation régulière de ceux de
feuilles de cultivar Roma ; la réaction est plus rapide en présence
de TEPA. Ces processus physiologiques vont de pair avec une accumu
lation notable de substances phénoliques.
1.2.2. Cas de feuilles de cultivar Piéralbo
Ce cultivar ne possédant pas de caractère de résistance
aux Phytophthora sp. nous avons cherché à étudier l'influence du
TEPA sur la colonisation des tissus, avec une incubation de l'ordre
de 110 h. De surcroit, si l'inhibition du parasite est liée à une
stimulation des synthèses de composés phénoliques, celle-ci pour
rait être déclenchée par des éliciteurs fongiques de la même façon
que par le TEPA. C'est pourquoi, nous avons comparé l'influence de
deux éliciteurs - l'acide arachidonique à 40 ~g/ml et la glucosa
mine à 35 ~g/ml - avec celle du TEPA. Le tableau Il indique les
résultats des dosages des phénols totaux.
Les deux éliciteurs fongiques induisent une nette stimu
lation de la synthèse en composés phénoliques totaux dans les
feuilles en survie du cultivar Piéralbo. Cette stimulation est ce
pendant bien moindre que celle obtenue avec un traitement par le
TEPA.
- 117 -
!2È!~~~-!! : Teneurs en phénols totaux exprimées en ~g d'équivalentd'acide chlorogénique par gramme de tissus frais dans
les tissus de feuilles de Piéralbo après 110 h de sur
vie sur solution de tampon phosphate Sorensen 1/15M à
pH 6,5, selon le traitement - limbe blessé/limbe blessé
et inoculé avec ou sans TEPA ou éliciteurs.
Teneurs en Modulation parphénols totaux rapport au témoin
,Témoin 520
Inoculé par 410 - 2%P. parasitiaa
Inoculé + TEPA 855 +64%
Inoculé + Acide 645 +24%arachidonique
Inoculé + glucosamine 640 +23%
2. Etude chromatographigue par C.L.H.P. en phase aqueuse
Les techniques de chromatographie et de dépouillement des
enregistrements sont analogues à celles utilisées pour comparer les
réactions de défense.
2.1. Cultivar Piéraline : comparaison de .l'action AOA/TEPA
(fig. 28)
2.1.1. Zones ~ élution de méthanol 5% à 10%
* AOA : Les pics l, 2 et 3 observés dans cette zone d'élution chez
le témoin et dans l'extrait de plants inoculés sont totalement
inexistants dans les extraits de plants sains traités à l'AOA.
L'extrait provenant de plants infectés et traités à l'AOA pré
sente, dans l'ultra-violet, des pics dont l'intensité est réduite
de 50% à 70% par rapport à ceux de l'extrait de plants inoculés.
",.
- 119 -
2 TEPA : Ce médiateur ne provoque aucune modification tant chez le
témoin que chez les plants infectés.
La synthèse des substances éluées dans cette zone du gra
dient méthanolique est considérablement diminuée par l'action de
l'AOA. Cette inhibition n'est cependant pas totale puisque les pics
1, 2 et 3 sont encore présents aans l'extrait de plants infectés et
traités. Ces produits sont vraisemblablement de nature phénolique ;
ils sont élués par des solvants très aqueux : ce sont des glycosi
des. Cette zone d'élution correspond également à celle de la toma
tine non décelable à 250 nm.
2.1.2. Zones ~ élution de méthanol 10% à 50%
2 AOA : Le traitement des plants sains par l'AOA inhibe totalement
la synthèse des substances éluées dans cette zone. Par contre,
l'application d'AOA sur des plants inoculés n'annule pas complè
tement l'accumulation de ces substances, l'intensité des pics
n'étant réduite que des 2/3.
X TEPA : Ce médiateur semble avoir peu d'action sur la synthèse des
substances éluées dans cette zone.
L'AOA permet d'atténuer mais non d'inhiber totalement la
réaction au parasite et la stimulation de la synthèse des produits
élués dans cette zone. Les pics 4, 5, 6 et 7 ne correspondent pas
aux acides phénoliques de référence chromatographiés dans les mêmes
conditions ; ce sont vraisemblablement des esters ou des glycosides
de substances phénoliques.
2.1.3. Zones ~ élution de méthanol 50% à 85%
2 AOA : Les pics 8, 9 et 10 ne se trouvent qu'à l'état de traces
que l'AOA soit appliqué sur des plants sains ou infectés.
120
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:::=_ 1. .~:~~.:.'.... .~ "' L._ ~~~_ t~" _ - .. . 1 .• - -
C.L.H.P.
de tissus
Fig. 29 Analyse comparative (~ 1 g de tissus frais) en
de la composition d'extraits méthanoliques
de feuilles du cultivar Piéralbo inoculés
par le P. papasitica (A) et inoculés et traités par
le TEPA (B). Conditions expérimentales cf. fig. 21.
- 121 -
~ TEPA : Chez les plants sains traités, nous observons une forte
accumulation des substances éluées : l'intensité des pics est
doublée. Cette stimulation de synthèse est particulièrement mar
quée pour le pic 10 élué à 78% de méthanol. Le traitement par le
TEPA induit de grosses teneurs pour les trois groupes de substan
ces caractéristiques de cette zone d'élution. Les pics 8 et 9
deviennent coalescents tant la réaction est importante ils se
présentent en un pic unique.
Les actions symétriques, dépressives pour l'AOA et stimu
latrices pour le TEPA, semblent les plus marquées dans cette zone
d'élution. D'après les enregistrements en C.L.H.P. des substancesde référence, cette zone correspond à des acides cinnamiques et
benzoiques, à la substance H et à la tomatidine (ou substance F) .Nous notons en particulier des similitudes d'élution entre le pic 9
et les acides chlorogénique, dihydroxy 3,4 benzoique, caféique et
la vanilline. Le pic 10 correspond principalement à l'élution del'acide férulique mais aussi à celle de l'acide p. coumarique et
de ladiméthoxybenzaldéhyde.
2.1.4. Zone ~ : élution de méthanol 85% à 99%
AOA et TEPA n'ont aucune influence sur la synthèse des
substances éluées dans cette zone. Ces dernières ne sont pas des
cibles importantes de l'action des médiateurs sur le métabolisme
des tissus infectés.
2.2. Cultivar Piéralbo comparaison de l'action TEPA/éliciteurs
Les figures 29 et 30 indiquent les effets du TEPA et del'acide arachidonique sur l'accumulation de produits de défensedans les tissus de feuilles du cultivar Piéralbo. Les similitudes
observées indiquent que les deux traitements stimulent probablementles mêmes réactions. Il en est de même dans le cas de l'applicationde glucosamine. L'augmentation des surfaces des pics correspondant
à des substances phénoliques est à mettre en relation avec les
accroissements quasi identiques des teneurs en composés phénoliques
totaux dans les trois traitements.
122
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A
~--_.C:,_.::-::.;--- -'
par
expérimenta-
(A)
(B) •
1 g de tissus frais) en
composition d'extraits méthanoliques
cultivar Piéralbo inoculés
et inoculés et traités
Conditions
comparative (#de la
tissus de feuilles dude
par le P. parasitiaa
l'acide arachidonique
les cf. fig. 21.
Analyse
C.L.H.P.
Fig. 30
- 123 -
3. Etude chromatographique par C.L.H.P. en solvants organiques
Nous avons procédé de la même façon que pour la modula
tion des réactions de défense. L'application de TEPA modifie légère
ment, dans le cas du cultivar Piéraline, l'amplitude des pics cor
respondants aux esters méthyliques des acides linoléique et linolénique. Un pic réfractométrique, dans cette zone, correspond à l'accu
mulation des sesquiterpènes des phases apolaires. Une augmentation
des pics réfractométrique et en ultra-violet correspondant à unesubstance très fluorescente indique une accumulation de ce que nous
présumons être un alcool diénique. Comme les monoépoxydes des deuxacides gras insaturés sont élués au même niveau, nous ne pouvons pas
affirmer que l'augmentation de surface du pic correspond à un seul
produit. L'application de TEPA est accompagnée par l'apparition (ou
une augmentation de concentration) d'une nouvelle substance décelée
dans l'ultra-violet. Ces chromatographies, malgré les différences de
dimension des colonnes analytiques de silice, sont en tout point com
parables à celles établies en 1978 lors des premières recherches réa
lisées avec le P. aap8~a~. Nous ne pouvons pas déceler de différences
analytiques entre les traitements par le TEPA et par les éliciteurs
dans les extraits de feuilles du cultivar Piéralbo.
4. Bilan des réactions de défense et de leur modulation
L'inoculation différentielle de parasites cryptogamiques
comme l'application de médiateurs chimiques modulent l'accumulation
de plusieurs substances dans les tissus.
Parmi les substances apolaires, les indices concernent
l'augmentation des pics réfractométriques correspondant à des sesquiterpènes de masse M+ = 220, 222 et 236. Dans la même zone, nous
constatons l'accroissement des teneurs en esters méthyliques desacides gras insaturés en C 18 ainsi que de leurs dérivés oxygénés.
Les recoupements sont établis par comparaison des chromatographies
en C.L.H.P. et les spectres de masse des fractions correspondantes.
- 124 -
Pour les produits polaires, les réactions semblent encore
plus complexes. Nous avons vér~f~é pic par pic et pour plusieurs
séries d'~nfections expérimentales, la local~sation des substances
toxiques pour le C. aladospopioides en C.C.M. et le P. papasitiaa
en lames à concavité. Dans la zone ~, les pics 4 à 7 fortementtoxiques correspondent à des produits donnant des réactions de nitro
sation positive, présumés phénoliques et instables. Il pourrait
s'agir d'esters d'acides cinnamiques étant donné leur élution dans
une phase très aqueuse (de 10% à 50% de méthanol). Nous n'avons pas
pu faire établir leur structure. Mais le plus important est la pré
sence de la fraction H qui contient un stéroide en C 21, un alcool
sesquiterpénique et surtout le produit présumé être un diène diol
dérivant d'un acide gras en C 18.
Dans la zone (S), les pics majeurs correspondent non seu
lement aux composés phénoliques (cf. tab. 5) mais aussi à la toma
tidine. A tous ces pics est reliée une nette toxicité in vitpo. Tout
particulièrement les acides caféique et férulique, dihydroxy 3,4
benzoique et les deux aldéhydes benzoiques sont accumulés. Les spec
tres de masse comme les chromatographies tendent à indiquer que
l'acide férulique (ou peut-être l'alcool correspondant) est majori
taire.
Dans la zone ~ sont élués tous les dérivés des acides
gras en C 18. Nous avons tout particulièrement repéré les positionsde leurs esters méthyliques, des monoépoxydes et de l'alcool diéni
que. Ainsi, nous pouvons corroborer dans cette zone les résultats
des analyses en C.L.H.P. sur colonne de silice avec des éluants or
ganiques. Certes, d'autres lipides sont élués dans la zone ~ et
ne participent pas à la toxicité. Néanmoins, l'examen des chromato
graphies concernant le cultivar Piéraline et l'action du TEPA et deséliciteurs indique nettement un phénomène d'accumulation.
- 125 -
. 4ème PARTIE : ETUDE IN VITRO DE LA TOXICITE DES PHYTO
ALEXINES
1. Les dérivés d'esters méthyliques d'acides gras
Les monoépoxydes de 3 esters méthyliques d'acides gras
oléique, linoléique et linolénique - et l'alcool diénique de l'acide
linoléique ont été synthétisés par MM. Einhorn et Kunesch au labo
ratoire des médiateurs chimiques. Nous avons testé leur toxicité in
vitro en lames à concavité et nous l'avons comparée à celle des pro
duits naturels extraits de tomate.
1.1. Gamme de concentration
La toxicité des produits naturels ou de synthèse est étu
diée pour une gamme de concentration allant de 50 à 200 ~g/ml après
24 h d'incubation (fig. 31).
Aux concentrations étudiées, l'acide oléique n'est pas
toxique, la croissance des hyphes est équivalente à celle du témoin.
Par contre, le monoépoxyde correspondant provoque une réduction de
croissance et des malformations des hyphes dès 50 ~g/ml. Dans ces
conditions, la fonction époxyde confère une nette toxicité.
L'inhibition de croissance varie selon les produits de 50
à 70% par rapport au témoin entre 50 et 75 ~g/ml. Elle dépasse 90%
avec 150 ~g/ml de monoépoxyde de linolénate de méthyle et avec l'al
cool diénique de l'acide linoléique. Dans nos expériences, à concen
tration équivalente, les produits de synthèse sont plus toxiques que
la substance naturelle. Ce résultat tient au degré de purification
incomplète de l'alcool diénique extrait de tomate (cf. fig. 10) et
à l'impossibilité de la parfaire par chromatographie en C.L.H.P ••
Si nous nous référons à la toxicité de l'alcool diénique de synthèse
- dose létale inférieure ou égale à 200 ~g/ml - le produit naturel
doit être beaucoup plus toxique ; en effet ce résultat correspond à
l'inhibition provoquée par plusieurs stéréoisomères dont les acti
vités biologiques peuvent différer.
- 126
0• 0
"!C0.... E~,.... mC:::l....~ c:c CU0
0 U
• .0P'4
+0
o
Fig. 31 - Incidence de la concentration en monoépoxydes d'acides gras naturels ou de synthèse incorporés au milieu de culture sur la croissance des hyphes deP. paraaitica. Incubation : 24 heures, tempéra-ture 1 21 Ge.
- • - 1 oléate de méthyle (croissance équivalenteIl celle du têmoin).
- 0 - 1 monoépoxyde d'oléate de méthyle obtenu parsynthèse.
- • - 1 monoépoxyde de linolénate de méthyle obtenupar synthèse.
- + - 1 dérivés oxygénés d'esters méthyliques naturels d'acides gras insaturés partiellementpur1f1ês.
- 0 - 1 alcool diénique de linolêate de méthyleobtenu par synthèse.
0
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~
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~ CC) CUC0
- 127 -
Même aux plus faibles concentrations en inhibiteurs, la
diminution de croissance des hyphes s'accompagne d'une réduction de
la densité du thalle qui n'atteint pas le diziême de celle des cul
tures témoins. La germination des sporocystes est retardée et les
tubes germinatifs formés présentent les mêmes perturbations cyto
plasmiques que les hyphes de l'implant avant d'être tués dans un
bref délai.
1.2. Influence du pH
Nous avons étudié l'influence d'une gamme de pH comprise
entre ,pH 4 et pH 8 respectivement dans des tampons phosphate et
tris HCI.
L'ionisation du milieu de cu+ture ne semble pas influer
sur la toxicité de ces produits pour le P. parasitiaa. Dans ces
conditions, les essais d'inhibition sont réalisés à pH 6,2. Par
contre, pour les études de synergie avec la tomatine ou son agly
cone le pH est ajusté à 5,2 (cf. infra).
1.3. Etude de la toxicité en fonction du temps
Comme nous l'indiquons ci-dessus, les modalités d'inhibi
tion du P. parasitiaa par les différentes substances sont sembla
bles. Afin de simplifier l'exposé nous indiquons les résultats obte
nus avec le monoépoxyde du linolénate de méthyle (fig. 32).
L'inhibition s'établit en plusieurs étapes. Aux concen
trations de 50 et 75 ~g/ml la croissance démarre sans délai mais
aprês 3h30 d'incubation elle est inférieure à celle du témoin~ Par
contre, dês le seuil de 100 ~g/ml appara!t une phase de latence
d'autant plus importante que la concentration en inhibiteur est
élevée. Cette phase de latence, reproductible d'une expérience à
l'autre, est de 3h30 à 100 ~g/ml, elle dépasse 7 heures pour
150 ~g/ml. Simultanément, des altérations cytoplasmiques sont déce
lées dans le thalle aprês moins de 3 h d'incubation. Au bout de
24 heures; la croissance est totalement bloquée dans tous les motifs,
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- 129 -
l'autolyse du cytoplasme importante. Des résultats identiques sont
obtenus avec des microcultures réalisées avec des implants consti
tués de mycélium et celles oü sont incorporés des fragments de cul
ture gélosés. Les réserves nutritives n'influent donc pas sur
l'inhibition.
Parallèlement, nous avons étudié l'incidence de la toxi
cité sur la reproduction asexuée. A la concentration de 50 ~g/ml,
la germination des sporocystes est de l'ordre de 10% par rapport
au témoin. Elle s'annule aux concentrations supérieures. De plus,la germination est précédée d'une phase de latence.
1.4. Influence de la durée de contact sur la survie
Quelle que soit la concentration en monoépoxyde de lino
lénate de méthyle incorporée au milieu de culture, l'aspect du
cytoplasme des chlamydospores n'évolue pas au cours de l'incubation
ceci laisse présumer une faible perméabilité de leur paroi aux inhi
biteurs. Afin de vérifier cette hypothèse, après des incubations de1 à 6 jours, les microcultures sont transférées en tubes sur milieu
nutritif gélosé et supplémenté en thiamine. Les microthalles dépourvus de chlamydospores ne survivent pas à une période de contact su
périeure à 24 heures, même lorsque l'implant comporte un fragment demilieu nutritif. Par contre, après des incubations de 4 à 6 jours,
une partie des microcolonies comportant des chlamydospores peut en
gendrer un thalle. Cependant, le temps de latence de la reprise estsupérieur à celui des témoins. Les cultures provenant de microthalles
traités par le monoépoxyde de linoléate de méthyle ont le plus souvent une croissance lente et intramatricielle : c'est probablement
l'indice d'une perturbation physiologique durable.
2. Les composés phénol igues et les alcaloldes
De nombreuses études indiquant la toxicité des composés
phénoliques de la tomate (Ravisé et Trique 1972, Davet et Ravisé1976, Vo Thi Hai et al. 1979 inter aL.) nous avons seulement véri
fié les inhibitions provoquées par les acides cinnamiques et ben
zoIques et deux aldéhydes qui en dérivent. De même, nous n'avons
- 130 -
pas tenté de reproduire les recherches antérieures sur la toxicité
de la tomatine et de la tomatidine (Arneson et Durbin 1967, Roddick
1974 et 1976 intep aZ.).
2.1. Influence du pH
Comme pour les dérivés oxygénés d'acides gras insaturés
les modalités de l'inhibition sont étudiées pour une gamme de pH
comprise entre pH 4 et pH 8. Si les composés phénoliques sont légè
rement plus inhibiteurs en milieu acide qu'alcalin, la tomatine et
son aglycone perdent pratiquement toute activité à partir de pH 6.C'est pourquoi les tests concernant les substances phénoliques sont
réalisés à pH 6,2 tandis que l'expérLmentation avec la tomatine ou
la tomatidine est effectuée à pH 5,2.
2.2. Etude de la toxicité en fonction du temps
Les observations sont échelonnées entre 3 h, 24 h jusqu'à 72 h d'incubation. Les résultats de notre étude recoupent ceux
des investigations antérieures sur les composés phénoliques. C'est
pourquoi nous indiquons seulement les effets de l'inhibition provoquée par une concentration de 100 ~g/ml (fig. 33) de phénols. Les
composés les plus toxiques sont l'acide dihydroxy 3,4 benzoïque,
les acides p. coumarique, caféique et férulique. Ceux-ci induisent
une phase de latence d'au moins 3h30 avan~ la reprise de croissancedes hyphes. Par contre, les deux aldéhydes benzoïques et l'acide
chlorogénique s'avèrent moins toxiques. Ce dernier est d'ailleursle seul à ne pas induire de phase de latence.
La tomatidine est, à concentration égale, moins toxique
que la tomatine. La dose létale de l'alcaloïde pour le P. papasitica
est de l'ordre de 200 ~g/ml selon l'état physiologique des thalles.Avec l'alcaloïde à 100 ~g/ml la phase de latence est moins marquée
que dans le cas des acides cinnamiques.
L'ensemble de ces substances inhibe de façon quasi sem
blable la germination des sporocystes. Dans la plupart des cas,
celle-ci ne dépasse pas 20% en 24 h ; lors de libérations de zoo
spores celles-ci sont tuées dès l'émission de tubes germinatifs.
131
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Fi9' 33 - Evo1u~ion en fonc~ion du ~emps de l'inhibi~ion dela croissance des hyphes de P. paraa~t~oa ~n vitro
par des composés phénoliques a la concen~ration de100 119/101.
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- 133 -
3. La substance H
3.1. Gamme de concentration
La toxicité de l~ fraction est étudiée après 24 h d'incu
bation en fonction de sa concentration dans le milieu de culture
(fig. 34}.
Cette substance se révèle fortement toxique puisqu'à la
concentration de 30 ~g/ml la croissance du champignon est réduite
d'environ 2/3 par rapport à celle des cultures témoins. Dès
100 ~g/ml la croissance est totalement inhibée. Aucun sporocyste
n'a germé quelle que soit la concentration.
3.2. Etude de la toxicité en fonction du temps
La phase de latence (fig. 35) est proportionnelle à la
concentration aux doses de 50 et 75 ~g/ml. Dans ces conditions
seule une très faible partie des hyphes est susceptible de croître
dans un délai de 3h30. Les altérations cytoplasmiques apparaissent
plus vite que dans le cas d'inhibitions provoquées par les phénols
ou les produits d'oxygénation des esters méthyliques d'acides gras.
En particulier l'autolyse cytoplasmique intervient en moins de
24 h à la concentration de 75 ~g/ml. A la concentration de 100 ~g/ml,
même avec des implants gélosés, aucune élongation de filaments n'est
observée après 48 h d'incubation. Ce résultat tend à indiquer que le
P. parasitiaa ne parvient pas à dégrader l'inhibiteur au cours de
cette période.
Dans toutes les expériences réalisées avec cette fraction
toxique, même à 50 ~g/ml, nous n'avons jamais observé de germina
tions de sporocystes cependant décelées chez les témoins de toutes
les séries.
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- 135 -
4. Recherche de synergie entre inhibiteurs
4.1. Entre dérivés oxygénés d'acides polyéniques
4.1.1. et des composés phénoliques
Des résultats très proches sont obtenus en associant d'une
part soit un monoépoxyde soit un alcool diénique d'acide gras insa
turé avec d'autre part l'un des huit composés phénoliques pour ,les
tests d'inhibition du P. parasitiaa in vitro. Nous présentons seule
ment la synthèse de ces expériences.
L'action inhibitrice du linolénate de méthyle ou de l'al
cool diénique à 50 ~g/ml est complémentaire de celle des substances
phénoliques à 100 ~g/ml. La synergie entre ces deux catégories d'inhi
biteurs décuple la toxicité pour le P. parasitiaa comme l'indique la
figure 36. Les inhibitions les plus importantes sont obtenues avec
les deux aldéhydes benzoïques.
Puis dans l'ordre, les acides caféique et férulique,
p. coumarique et dihydroxy 3,4 benzolque s'avèrent de bons effecteurs
en présence des dérivés oxygénés d'acides gras polyéniques. Les pha
ses de latence de reprise de la croissance varient de 3h30 à plus de
7 h selon les associations. Dans tous les cas étudiés la croissance
est bloquée en moins de 24 h. L'élongation des filaments est de l'or
dre de la à 15% de celle des cultures témoins. Il est remarquable que
seule une très faiale partie des hyphes parvient à survivre et à
croitre au cours de cette courte période. De plus nous observons que
pratiquement aucun sporocyste ne germe dans ces conditions.
L'association des deux catégories d'inhibiteurs provoque
des altérations cytoplasmiques plus rapides : la dégénérescence lipi
dique est décelable après 3 à 5 h de culture.
4.1.2. et la tomatine et la tomatidine
Cette association ne fournit des résultats probants qu'aux
pH acides. C'est pourquoi les essais sont réalisés à pH 5,2. Dans
ces conditions, le monoépoxyde de linolénate de méthyle et l'alcool
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- 137 -
diénique à 50 ~g/ml abaisse le seuil de toxicité de 1/4 avec la
tomatine à 100 ~g/ml et de 1/3 avec la tomatidine à la même concen
tration dans un délai de 17 h. Puis, les symptômes d'inhibition
évoluent plus lentement que dans le cas de l'association avec les
composés phénoliques.
4.1.3. et phénols et alcaloide
D'après nos essais, l'incorporation simultanée au milieu
de culture d'un dérivé oxygéné d'acide polyénique, de composés phé
noliques et surtout de tomatidine soit à 50 ~g/ml soit à 30 ~g/ml
de chacun d'eux provoque des altérations importantes des microthalles
de P. parasitica (fig. 37). Celles-ci sont bien supérieures à l'inhi
bition que pourraient laisser escompter les associations des effec
teurs deux par deux. Dans le cas de l'association à 30 ~g/ml compor
tant la diméthoxy 3,4 benzaldéhyde et l'acide caféique, les quatre
inhibiteurs provoquent un très important retard de croissance des
quelques hyphes survivants jusque vers la septième heure. Au bout de
quatre joursd'incubation les produits ne semblent pas dégradés;
avant la mort des filaments leur croissance est de l'ordre de 1/10e
par rapport au témoin.
4.2. Entre la substance H et les autres inhibiteurs
La nature chimique de cette fraction étant esquissée tar
divement nous avons étudié l'éventuelle complémentarité de sa toxi
cité avec celle des autres inhibiteurs.
Etant donné l'importante toxicité de cette substance nous
avons principalement étudié la synergie entre 30 ~g/ml de fraction
H et 50 ~g/ml soit de diépoxyde de linolénate de méthyle (les mono
époxydes étant épuisés) soit d'un composé phénolique soit de toma
tine ou de tomatidine. Pour ces tests, 5 mg de fraction H sont uti
lisés.
Nous notons une nette synergie entre la fraction H et le
diépoxyde de linolénate de méthyle : le blocage de croissance sem
ble intervenir entre la 3ème et la 7ème heures d'incubation. La
- 138 -
4
longueur des -hyphes
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Fiq. 37 - Influence de l'association des inhibiteurs, en fonction du temps et du pH, sur la croissance in vitro
des hyphes de P. parasitica.
A pH 6,2 B : pH 8
: 3h30 d'incubation 1 7h d'incubation-.- f jours d'incubationT têmoin
l et 2 : association à 50 ~q/ml (1) ou a 30 ~q/ml
(2) de monoêpoxyde de linolênate de méthyle,de tomatidine, d'acide cafêique et de dimêthoxy 3,4 benzaldêhyde.
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- 139 -
synergie est très forte également avec les deux benzaldéhydes,
l'acide dihydroxy 3,4 benzolque et l'acide caféique. Nous notons
une meilleure efficacité pour l'association avec la tomatine par
rapport à celle avec la tomatidine, la nuance étant cependant fai
ble : délai de 3 à 6 h d'apparition de l'autolyse cytoplasmique.
5. Symptômes d'inhibition (pl. 3 à 5)
Les observations des microcultures en microscopie photo
nique, aux grossissements compatibles avec une bonne profondeur de
champ, ne permettent pas de distinguer des différences entre lesmodalités d'inhibition provoquée par les substances éprouvées.
En moins de 3 h d'incubation, les premiers indices sontdécelés vers l'apex des hyphes en cours de croissance. Leur cyto
plasme devient granuleux, vacuolisé. Entre 6 h et 12 h de contact
la paroi des apex des hyphes semble s'épaissir et devient plus
réfringente. Dans le même temps, les apex se renflent en spatuleou se spiralisent. Les hyphes en élongation deviennent toruleux,
grêles et fréquemment ramifiés en arbuscules coralloldes. La gra
nulation du cytoplasme évolue en dégénérescence lipidique, de très
nombreux globules commencent par se former dans les parties dis
tales. De fausses cloisons limitent fréquemment des segments d'hyphes
sans toutefois arrêter la progressionde la désorganisation cytoplasmique. L'autolyse du cytoplasme est achevée en 24 heures dans le cas,
par exemple, de l'incorporation de monoépoxyde de linolénate de mé
thyle à 75 ~g/ml. De même, le contenu des sporocystes, malgré un
épaississement relativement rapide de la paroi, dégénère dans des
délais compris entre 24 h et 36 h (pl. 5). Seules les chlamydospores
semblent peu atteintes par les substances toxiques et nous avonsindiqué ci-dessus leur aptitude à engendrer parfois un thalle après
incubation.
- 140 -
LEGENDES DES PLANCHES III A V
PLANCHE III
Photo N° l - Aspect d'une microculture témoin en lame à
concavité de ~. parasitica après 7 heures
d'incubation à 28 0 C •
Photo N° 2 - Aspect d'une microculture dans les mêmes condi
-tions en présence de 50 ~g/ml d'alcool diénique
de synthèse;noter l'apparition de fausses cloisons
et un début de granulation du cytoplasme.
PLANCHE IV
Photo N° 3 - Aspect d'une microculture dans les mêmes condi
-tions après IO heures d'inc~~ation en présence
de 50 ~g/ml d'alcool diénique de synthèse.Les
parois des hyphes se sont épaissies, ceux-ci devien-
-nent de forme irrégulière.La èégénérescence du
cytoplasme dédute par l'apparition de globules
lipidiques.
Photo N° 4 - Conditions expérimentales identiques à celles de
la photo N° 3,après 24 heures d'incubation:
le cytoplasme semble totalement désorganisé, une
partie du contenu des hyphes est répandue dans la
concavité de la microculture.
PLANCHE V
Photo N° 5 - Aspect en microculture d'hyphes et de sporocyste
de ~. parasitica anrès 24 heures d'incubation
en 9résence d'un mélange de monoé/oxyde de lino
-lénate è-e mÉthyle à 50 }lg/ml et d'o acide féruliaue
à IOO jUg/ml.
10,um
pl. 3
DISCUSSION
- 141 -
DISCUSSION
Les études réal~sées sur deux interactions Lyaopepsiaum
esaulentum - Phytophthopa papasitiaa d'une part et L. esaulentum
Veptiaillium albo-atpum d'autre part tendent à indiquer que des
biosynthèses actives interviennent au cours des réactions de défense
de la plante. Les inoculations croisées effectuées sur les cultivars
Piéraline - possédant les caractères de résistance au mildiou et à
la verticilliose - et Piéralbo.- avec uniquement l'allèle de résis
tance à la verticilliose - indiquent nettement une modulation des
mécanismes impliqués chez l'hôte selon la nature de l'agent patho
gène. Cependant, même lors de l'infection expérimentale d'un culti
var ne possédant pas de gènes de résistance contre le parasite,
nous observons une réaction de défense.
La complexité des synthèses et la multiplicité des bar
rières opposées par la tomate fait présumer la stimulation de plu
sieurs voies métaboliques. Cherchant essentiellement à identifier
les substances de nature.phytoalexinique nous n'avons pas tenté
d'établir les séquences de leur intervention dans le processus para
sitaire mais bien plutôt à définir les groupes chimiques auxquels
elles appartiennent. Nous avons d'autre part considéré comme acquise
la notion de barrières mécaniques élaborées en réaction à l'infec
tion notamment l'établissement de cals (Aist 1976, Kounoh et al.
1978, Hachler et Hohl 1984) et l'élaboration de lignine chez le
blé (Ride 1980, Maule et Ride 1982), le radis (Ohguchi et Asada
1975) la pomme de terre (Friend et al. 1973, Burchert et Decedue
1978) et les fruits de tomate (Glazener 1982).
A l'évidence, les principales synthèses stimulées corres
pondent à la voie des phosphopentoses et de l'acide shik~que ainsi
qu'à celle du glucose - 6 - phosphate débouchant sur l'acétyl co
enzyme A, le malonyl et le mévalonyl co-enzyme A.
- 142 -
1. La diversité des substances inhibitrices
Au stade actuel des investigations nous pouvons regrouper
les substances toxiques pour le P. parasitica, diffusibles lors
d'extractions simples par le chloroforme et par le méthanol, en
cinq groupes principaux :
- dérivés d'acides gras insaturés,
- sesquiterpènes,- phénylpropanoldes,
- stéroïdes,- alcaloïdes.
1.1. La tomatine et la tomatidine
11 est indéniable que l'alcaloIde et son aglycone, pré
existants à l'infection, s'accumulent dans les tissus au cours de
la réaction de défense. Il existe de forte présomptions, d'après
nos études chromatographiques, que la substance D décrite par Neema
(1983) comme s'accumulant entre le 3ème et le 10ème jours suivant
l'inoculation de P. parasitica sur tiges de tomate décapitées corresponde à la tomatidine (vraisemblablement de la tomatine hydro
lysée au cours des manipulations). Le dosage à l'anthrone étant per
turbé par de nombreux artefacts (tous glucosides des extraits) et
celui de Lieberman - Burchard insuffisamment spécifique (stéroïdes
sensu Lato) , nous ne disposons pas de valeurs précises à l'échelle
de l'assise cellulaire infectéé - pénétration au collet, lésion
racinaire cicatrisée -. Nous déduisons des analyses chromatographiques que la teneur moyenne en tomatidine avoisine 60 ~g/ml de tis
sus frais. De même, les chromatogrammes en C.L.H.P. sur colonne desilice greffée en C 18 mettent en évidence l'accumulation de toma
tidine dans la zone correspondant à l'élution par le méthanol dansune solution acétique à 5% 0 ,
Notre interrogation converge vers celle de Drysdale etLangcake (1973) qui établissent dans le cas d'une infection avec le
Fusarium ozysporum f. Lyoopersici une relation entre une fraction
- 143 -
inhibitrice et la tomatine sans que les concentrations, fortement
accrues dês le premier jour d'incubation, justifient à elles seulesle blocage de l'agent pathogêne. Des observations analogues sont
rapportêes par Hammerschlag et al. (1975) qui dêtectent une concen
tration en tomatine de 180 ~g/g de tissus frais chez un cultivar
rêsistant à la fusariose.
D'après les rêsultats de nos tests de toxicitê in vitro
pour le P. parasitiaa, la tomatine provoque un blocage de crois
sance à la concentration de 200 ~g/ml en 7 heures. Cette dose lêtale
est abaissêe à 100 ~g/ml en prêsence de monoêpoxyde ou d'alcool diê
nique d'ester mêthylique d'acide gras insaturê et d'un ou de plu
sieurs composés phênoliques. A pH acide (Arneson et Durbin 1968,
Roddick 1978) la tomatine ou son aglycone sont susceptibles de con
tribuer à l'inhibition du parasite. Cette action est renforcêe par
d'autres inhibiteurs élaborês après l'infection. Rêcemment, Defagoet al. (1983) et Kern (1984) ont dêmontrê que des mutants de Fusa
rium soZani rêsistants à la tomatine (croissance en prêsence de800 ppM) sont davantage pathogênes pour les fruits de tomate imma
tures, les plus riches en alcaloIde, que la souche sauvage.
1.2. Les sesquiterpènes
La plupart d'entre eux ne sont pas dêcelês en chromato
graphie par C.C.M. et par C.L.H.P. dans les extraits de tissus
sains. Par contre, aprês inoculation par le P. parasitiaa, s'accu
mulent vraisemblablement six sesquiterpènes. Deux d'entre eux sont
trouvês dans des fractions polaires, quatre autres séparês avec desdérivês oxygênês d'acides gras insaturês. La toxicitê de ces frac
tions issues de dix sêries d'infections expêrimentales ne peut pasêtre mise en doute. Cependant, nous n'avons pas pu purifier des
quantitês suffisantes de produits pour êprouver in vitro leur toxicitê. Certains des sesquiterpènes, proches de la solavetivone sont
extrêmement instables, tout comme les produits de rêfêrence envoyês
du Japon par le professeur Murai. D'après les fragmentations indiquêes par les spectres de masse et les pics molêculaires, les ses
quiterpènes prêsents dans les fractions toxiques correspondent à
- 144 -
des vestipêranes et à des norsesquiterpènes, la polarité de deux
d'entre eux étant probablement d~e à des substituants. Aucun des
spectres ne correspond exactement à celui de la rishitine. La com
plexité de la biosynthèse de sesquiterpènes chez la tomate est iden
tique à la situation observée chez l'aubergine par Ward et al. (1975)
qui décrivent sept structures différentes. Cette réaction multiforme
a été précédemment décrite chez la tomate en réaction à la verticil
liose par Tjamos et Smith (1974, 1975) ainsi qu'à la fusariose
(Hutson et Smith 1983). Dans ces cas, seule la rishitine fut iden
tifiée par chromatographie en C.C.M •• D'autres auteurs (Elgersma
1980, inter aL.) décèlent la rishitine dans les tissus vasculairesde la tomate en réaction à la verticilliose tandis que Mc Cance et
Drysdale (1975) s'interrogent sur la contribution de la rishitine
aux mécanismes de défense contre la fusariose par raport à celle de
la tomate.
Dans notre étude, la toxicité des sesquiterpènes n'est
appréciée qu'à partir de fractions purifiées par C.L.H.P. et conte
nant d'autres produits, parfois des dérivés oxygénés d'acides gras
insaturés. Par contre, Kuc (1983), étudiant l'accumulation chez le
tabac en réaction au Peronospora tabaaina ou au Pseudomonas Lachry
mans, a démontré l'accumulation de six sesquiterpènes. Ils inhibent
in vitro la germination de spores de P. tabaaina dès la concen
tration de 10 ~g/ml.
1.3. Les composés phénoliques
La stimulation de la synthêse des phénylpropanoIdes estobservée lors de l'inoculation du P. parasitiaa et du V. aLbo-atrum,
la réaction du cultivar Piéralbo portant l'allèle Ve au P. parasi
tiaa étant la moindre.
Tant d'après les résultats des dosages de composés phénoliques totaux que d'après les analyses chromatographiques par
C.L.H.P. des extraits bruts, il semble certain qu'il s'agisse de
la réaction physiologique la plus importante de la tomate au para
sitisme dans le cas de nos essais. Des études concernant la résis-
- 145 -
tance à la fusariose (Matta et al. 1969, Danko et Corden 1981) indi
quent des réactions semblables associées à la résistance. De même
Hutson et Smith (1980) notent une accumulation différentielle de
composés phénoliques, allant de pair avec celle de sesquiterpènes,
chez une même variété selon qu'elle est inoculée avec le Fusarium
oxysporum f. Zyaopersiai ou le VertiaiZZium dahZiae. Cette réaction
non spécifique de la tomate au parasitisme est indiquée par diffé
rents auteurs (Ravisé et Trique 1972, El Khatib et al. 1974, Davet
et Ravisé 1976, Trique 1981 inter aZ.) à tous les stades végétatifs.
Glazener (1982) observe, dans les fruits de tomate, l'accumulation
de produits phénoliques notamment d'acides cinnamiques et de leurs
dérivés. Comme cet auteur, nous notons une forte accumulation de
ceux-ci principalement de l'acide férulique et dans une moindre me
sure de l'acide caféique soit sous forme diffusible - vacuolaire ou
cytoplasmique - soit estérifiés aux parois. L'accumulation d'acide
dihydroxybenzolque et d'aldéhydes benzoIques parait aussi caracté
ristiques des réactions au P. parasitica et au V. aZbo-atrum chez
les deux cultivars. Ce phénomène est mis en évidence par l'analyse
chromatographique en C.L.H.P .. Nous n'avons pas repris l'étude de
l'évolution des esters et des glucosides des acides cinnamiques
(El Khatib et al. 1974) ni tenté de reproduire celle de Glazener
(1982) sur les processus de lignification. Vraisemblablement, l'éla
boration de barrières de lignine (cf. supra) et l'estérification de
dérivés d'acides cinnamiques sur les parois (Whitmore 1976, Hunt et
Baker 1980, Newby et al. 1980, Fleuriet et Macheix 1980 et 1981 ,
Elliger et al. 1981) peuvent contribuer chez la tomate au blocage
de la progression de l'agent pathogène comme chez d'autres plantes.
Plusieurs exemples sont cités par Friend (1981) notamment
dans le cas de l'orge et de la pomme de terre. Cependant, si impor
tante soit-elle, la stimulation de synthèse de substances phénoli
ques n'est pas caractérisée chez la tomate par l'accumulation de
produits majeurs tels que les ptérocarpanes des légumineuses ou les
stilbènes de la vigne (Raynal et al. 1980, Bailey et Mansfield
1982 inter aZ.). Il n'en demeure pas moins que les composés phéno
liques contribuent activement (cf. infra) notamment en synergie avec
la tomatine et les produits d'oxydation des acides gras-insaturés à
- 146 -
l'inhibition du P. parasitiaa in vitro. Cependant, n'ayant pas mai
trisé les phénomènes d'oxydation, nous ne pouvons pas indiquer la
nature exacte de tous les produits impliqués in vivo dans les réac
tions de défense. Il est vraisemblable que des substances phénoli
ques forment des complexes avec divers lipides, comme nous l'avons
démontré in vitro, soit par liaisons hydrogènes soit par covalence
qui représentent des barrières localisées. Ainsi Friend (1976) in
dique que chez la pomme de terre, le suber élaboré en réaction au
P. infestans contient environ 1/3 de composés phénoliques sans pou-
~voir préciser les modes de liaison. Nous examinons ci-dessous d'au
tres hypothèses concernant les sécrétions lipo-phénoliques.
1.4. Les esters méthyliques d'acides gras insaturés et leurs
dérivés oxygénés
Ils représentent, comme l'indiquent les chromatogrammes
d'analyse en CG-SM (fig. 10) les constituants majoritaires des fractions toxiques apolaires. Ils constituent aussi l'écueil principal
de cette étude puisque, deux ans après leur détection, la structure
réelle de plusieurs dérivés oxygénés nous échappe encore.
Il pourrait s'agir d'une réaction physiologique au para
sitisme générale dans le monde végétal. Des sécrétions lipidiques
sont décrites dans tous les types d'infections. Rappelons succinctem~nt le cas d'infections de racines d'Eucalyptus attaquées par le
P. ainnamomi (Tippet ët al. 1977), des infections vasculaires avec
des réactions au niveau des cellules parenchymateuses chez le Car
thame infecté par le V. albo-atrum (Robbe et al. 1978). Il en estde même pour des infections foliaires notamment de la tomate : en
réaction à la cladosporiose (Lazarovits et Higgins 1976a et b), en
réaction au P. aapsiai dans le cas des nécroses bloquantes provoquées par le TEPA (Bompeix et al. 1980, Durand et Sallé 1981). Chez
le riz, Kato et al. (1983) ont démontré que des monoépoxydes de
l'acide linolénique sont estérifiés aux parois et inhibent in vitro
le Pyriaularia oryzae. Le linolénate de méthyle et ses produitsd'oxydation sont aussi toxiquœpour ce parasite (Shimura et al.
1981). De même, différents substituants d'acides polyéniques (Le
Baut et al. 1983) et des alcools d'acides hexadécanoiques (Sugai
- 147 -
et Mori 1984) possêdent des propriétés inhibitrices. D'aprês des
études cytologiques, différents degrés de résistance au P. infes
tans au niveau du feuillage de variétés de pomme de terre corres
pondent à des sécrétions glucidiques, lipidiques et phénoliques,(Coffey et Wilson 1983) sans accumulation de rishitine (Kuc 1972).
Au stade actuel des études réalisées par M. Einhorn, il
existe de fortes présomptions pour que les produits partiellement
purifiés en fin de séries chromatographiques correspondent à des
alcools diéniques dérivés du linoléate de méthyle et du linolénate
de méthyle. Toutefois, eu égard à la grande instabilité des produits,
il se pourrait que les sécrétions lipidiques décrites par Durand et
Sallé (1981) nettement toxiques pour les hyphes de P. aapsiai con
tiennent un mélange de monoépoxydes et d'alcools diéniques des esters
méthyliques d'acides gras insaturés en C 9, C 16, C 18, C 20 et C 21.
Cette hypothèse est compatible avec les étapes biosynthétiques indi
quées par Kollatukudy (1977) aboutissant à différentes formes de
suber. Nous pensons qu'une des approches possibles serait l'analyse
séquentielle comme dans le cas du Sorgho (Espelie et Kollatukudy
1979) •
1.5. La substance H
Cette fraction manifeste in vitro une importante toxicité
pour le P. parasitiaa. Les produits qui la composent s'accumulent
notablement dans les tissus infectés, cette synthèse est stimulée
par l'application de TEPA et d'éliciteurs.
+Un stéroide en C 21, un sesquiterpène (M = 222) et un
produit majoritaire dégradé en CG préparative constituent cette
fraction. Selon M. Einhorn, le produit majoritaire pourrait corres
pondre à un diène diol dérivé d'un acide gras en C 18. Cette hypo
thèse semble, au plan biogénétique, cohérente avec des étapes suc
cessives d'oxydation et de condensation (Kollatukudy 1977). Cepen
dant, il reste non seulement à confirmer la structure de l'inhibi
teur mais aussi à élucider plusieurs énigmes : la nature des liai
sons entre les trois produits, la cause du blocage de la condensa
tion à cette étape avant l'élaboration présumée du suber, les moda
lités de l'inhibition in situ du parasite.
- 148 -
2. La toxicité in vitro
Les substances élaborées par plusieurs voies métaboliques
stimulées lors de l'infection, ou modulables par des médiateurs chi
miques, sont toxiques in vitro pour le P. parasitica.
Pour les composés sesquiterpènes, les modalités de la toxicité sont analysées en fonction de leur structure, notamment pour
la rishitine (Ishiguri et al. 1978). Par ailleurs, les sesquiterpènes élaborés par le tabac en réaction à diverses attaques s'avèrent
très toxiques in vitro pour les spores de P. tabacina (Kuc 1983).Il ne semble pas nécessaire de rappeler les nombreuses études por
tant sur les propriétés inhibitrices de la tomatine (Roddick 1978
inter al.) et des composés phénoliques (Ravisé et Trique 1972,Ravisé, Kirkiacharian, Chopin et Kunesch 1980 inter al.). Cependant,,comme Ku~ dans le concombre (1983) nous observons une importante
augmentation des teneurs en acides cinnamiques, en particulier
d'acide férulique. Son dérivé, l'alcool coniférylique est toxiquein vitro pour plusieurs champignons parasites en C.C.M. à des con
centrations de l'ordre du ~g (Hammerschmid~ 1980; Hammerschmidt et,~
Kuc 1982).
Nous attachons de l'intérêt à l'augmentation de la toxi
cité in vitro qui résulte de l'association de plusieurs inhibiteurs.
Les concentrations employées dans nos expériences correspondent à
des teneurs réalisables dans les tissus (cf. les dosages de composés
phénoliques, l'estimation de la tomatidine). Alors que des études
cytologiques indiquent la co-migration de lipides et de composésphénoliques (Lazarovits et Higgins 1976a et b, Durand et Sallé 1981)
dans les tissus de feuillage de tomate où sont bloqués les agentspathogènes, nous observons une stimulation de 10 fois de la toxicité
d'un dérivé oxygéné d'acide gras insaturé en présence d'acide oud'aldéhyde phénolique. Lorsque l'alcaloide ou son aglycone sont
ajoutés, la synergie augmente.
- 149 -
Précédemment, des effets de synergie ont été décrits. .
chez plusieurs plantes, en particulier le haricot contre le Botrytis
ainerea ou le Colletotriahum lindemuthianum (Garcia Arenal et al.
1978, Bailey et Rowell 1980, Fraile et al. 1982, Theodorou et al.
1982 inter al.).
Dans nos expériences, la synergie aux pH acides voisins
de ceux des tissus, abaissant sensiblement le seuil de toxicité,
tient probablement à la complémentarité des cibles. Les acides ben
zoïques et cinnamiques oü leurs dérivés perturbent le cycle de la
glycolyse (Krebs et al. 1983), provoquent un découplage partiel en
tre l'oxydation et la phosphorylation oxydative (Benz et Laughlin
1983), inhibent la synthèse et l'activité d'enzymes lytiques (Ravisé
et Kirkiacharian 1976, Ravisé et Chopin 1981). La tomatine ou sonaglycone·ag~t sur les mitochondries, les chloroplastes et les lysosomes entraînant en particulier des perturbations de l'activité
phosphatase acide (Roddick 1978). Enfin, la fonction époxyde - et
vraisemblablement alcool diénique - agissant au niveau des phospho
lipides de la membrane peut modifier leur degré d'insaturation,
leur fluidité donc leur perméabilité (De Giers et al. 1982'. Ses
propriétés alkylantes provoquent également la rupture de doubles
liaisons dans les bases de l'ADN et de l'ARN des cellules animalesd'où parfois des perturbations carcinogènes (Oesch 1973) •
3. La modulation de la réaction de défense
Nos résultats correspondent à des dosages de phénols
totaux dans l'ensemble des tissus concernés par une infection au
niveau du collet et des racines que corroborent les analyses chro
matographiques par C.L.H.P. de l'évolution des substances impli
quées dans les réactions de défense.
3.1. Modulation selon les génomes confrontés
Dans nos essais, les deux cultivars possédant l'allèle
Ve de résistance à la verticilliose réagissent de façon similaire
à l'inoculation du Vertiaillium albo-atrum. Par contre, nous obser
vons une réaction différentielle à l'égard du Phytophthora parasitiaa.
- 150 -
Des différences semblables sont observées chez des cultivars de
tomate résistants à la verticilliose selon qu'ils sont inoculéspar le V. albo-atpum ou par le Fusarium o~ysporum f. lycopepsici
(Hutson et Sm~th 1980) ou chez différentes var~étés d'Eucalyptus
selon leur sensibilité au Phytophtkora cinnamomi (Tippet et al.
1977) •
3.2. Modulation physiologique
3.2.1. Rôle des inhibiteurs
Si nos essais d'inhibition de la voie du malonyl Co A
par des inhibiteurs de Smith Klein and French ne fourn~ssent pas
de résultats interprétables, ceux d'inhibition de la synthèse des
phénols sont probants. L'application d'AOA inhibiteur compétitifde la PAL diminue d'environ 25% chez le témoin non inoculé les
teneurs en plusieurs composés phénoliques. Les résultats de trois
essais en serre sont concordants. La réaction de défense du culti
var Piéraline au P. parasitica est atténuée mais non bloquée : les
dosages de phénols' totaux comme les analyses chromatographiques en
C.L.H.P. démontrent nettement les conséquences du traitement. Lesteneurs en acides cinnamiques - Acide caféique et acide férulique
et en dérivés de l'acide benzoïque - vanilline, acide dihydroxy 3,4
benzoïque - régressent. Cette modulation correspond en serre à
l'apparition de symptômes de sensibilité chez une partie des plants
traités. Les résultats obtenus avec l'AOA ressemblent à ceux de
Massala et al. (1982) qui établissent chez le tabac une relation
entre la réduction de synthèse des phénylpropanoïdes et une augmen
tation du nombre et de la surface des nécroses de feuilles de Nico
tiana samsum N.N.~ naturellement résistant par hypersensibilité,inoculées par le virus de la mosaïque du tabac. De même, la forma
tion de nécroses bloquantes sous l'action du TEPA chez des feuillesde tomate inoculées par le P. capsici peut être diminuée voire an
nulée par l'application d'AOA ou de glyphosate (Fettouche et al.
1981, Fettouche 1982).
- 151 -
3.2.2. Stimulation de la résistance
3.2.2.1. Par le TEPA
Reproduisant les expériences antérieures sur feuilles de
tomate en survie (Vo Thi Hai et al. 1979, Bompeix et al. 1980,
Fettouche 1982, Guest et Bompeix 1983) inoculées avec le P. para
sitiaa nous avons analysé par chromatographie en C.L.H.P. la nature
de la stimulation des réactions de défense provoquée par le TEPA.
Ainsi, nous décelons un léger accroissement des dérivés oxygénés
d'acides gras insaturés - avec l'apparition d'un nouveau pic - et
une forte accumulation d'acides cinnamiques - principalement dans
la zone de l'acide férulique - ainsi que de la fraction H. Les tra
vaux de Abu Jawdahet Kummert (1981, 1983) concluent à la stimula
tion par le TEPA de la résistance du haricot à l'agent de l'anthrac
nose et au virus de la mosaïque de la luzerne. Dans ce dernier cas,
ils décèlent une stimulation des activités péroxydasiques conco
mitantes d'une réduction de l'infection virale. Il serait impor
tant de prolonger l'analyse des mécanismes stimulés par le TEPA par
une recherche des lignines de néoformation pour comparer la stimu
lation de la réaction avec les mécanismes naturels décrits chez le
tabac (Massala et al. 1980), la pomme de terre (Hammerschmidt 1984),
le blé (Ride 1980, Bird et al. 1981, Maule et Ride 1982). Cependant,
les substances diffusibles dont la synthèse est stimulée par l'appli
cation de TEPA doivent contribuer par deux processus à l'inhibition
du parasite. Selon les études cytologiques de Durand et 'Sallé (1981),
des produits indépendants de la sécrétion lipo-phénolique tuent des
hyphes dans les espaces intercellulaires tandis que la bande osmio
phile diffusant des vacuoles vers l'espace 'intercellulaire provoque
la mort des filaments à son contact.
3.2.2.2. Par des éliciteurs fongiques
Nous avons comparé chez des feuilles en survie du culti
var Piéralbo sensible au P. parasitiaa la réaction provoquée par le
TEPA à celle induite par deux éliciteurs fongiques. L,'acide arachi
donique est l'un des constituants de la fraction élicitrice du
P. infestans (Bostock et al. 1982, Darvill et Albersheim 1984). Il
- 152 -
provoque, sur feuilles en survie de Piéralbo, un blocage de la pro
gression du P. parasitiaa avec la formation d'une bande brun clair
d'environ 5 mm de large présentant d'importantes analogies avec
celle provoquée par le TEPA dans les mêmes conditions. L'analyse
chromatographique par C.L.H.P. confirme les similitudes, avec toute
fois une moindre intensité de réaction et vraisemblablement des dif
férences de proportions des composés phénoliques.
Avec la glucosamine constituant des éliciteurs de Fusarium
soZani (Hadwiger et Beckman 1980, Stoessl 1980, Hadwiger et Loschke
1981), nous obtenons des résultats similaires.
3.3. Comparaison avec d'autres procédés de stimulation
D'après ces résultats convergents, il semble probable que
la modulation de réaction de défense soit non spécifique comme le
font présumer nombre de publications (Keen et Bruegger 1977,,Albersheim et Valent 1978, Kuc 1982, Stoessl 1983, Darvill etAlbersheim 1984). C'est pourquoi, il semble possible de comparer
nos résultats à ceux d'autres essais de stimulation des réactions
de défense chez la tomate. Deux d'entre eux concernent l'augmenta
tion des teneurs en composés phénoliques par des voies indirectes
(Retig et Chet 1974, Carrasco et al. 1977), un autre l'application
de fongicides et d'acétyl Co A avec modulation de l'activité de la
PAL (Trique 1981). La résistance à la fusariose est accrue parl'apport de catechol ce qui se traduit, chez une variété sensible,
par l'accroissement, dès le premier jour du traitement, des teneurs
en phénols totaux. L'arrosage avec une solution de quinate de sodium
aboutit aux mêmes résultats avec augmentation des esters cinnamiquesde ce produit. Ces travaux confirment les analyses d'évolution d'es
ters et de glucosides d'acides cinnamiques en réaction à des infections au champ (El Khatib et al. 1974). Il existe ainsi un faisceau
de présomption qui concorde avec nos analyses chromatographiques parC.L.H.P. et tendant à indiquer la contribution, modulable par l'AOA
et par de multiples stimuli, des composés phénoliques aux mécanismes
de résistance.
- 153 -
CONCLUSIONS GENERALES
Notre tentative d'élucidation de la nature des facteurs
de résistance de la tomate à des infections cryptogamiques s'insère
dans un vaste dessein, sans doute à l'échelle de l'importance ali
mentaire de cette culture et à celle des surfaces cultivées. En deux
décennies, maintes études ont aémontré que la réaction de défense
correspond à plusieurs modifications métaboliques.
D'après nos résultats, il apparait que les processus de
biosynthèse ou les phénomènes d'accumulation de substances inhibi
trices diffèrent selon les génomes confrontés de l'hOte et des para
sites fongiques. En outre, plusieurs voies métaboliques sont modi
fiées en réponse à l'infection. Nos observations réalisées à la fin
de l'élaboration des différentes barrières biochimiques contre le
P. papasitiaa ou le V. aZbo-atpum ne rendent pas compte de la dyna
mique de la réaction de l'hOte. Nous constatons, par contre, que
s'accumulent différentes substances. Dérivant de la voie de l'acide
shikimique, nous décelons des accroissements importants de teneurs
en composés phénoliques, principalement d'acides cinnamiques mais
aussi de dérivés de l'acide benzoïque. Les stimulations d'activités
métaboliques de la voie de l'acétyl co-enzyme A et de ses dérivés
sont multiples: élaboration de plusieurs sesquiterpènes, de toma
tine ou de son aglycone, d'esters méthyliques d'acides gras polyéni
ques et leurs dérivés oxygénés en cours d'identification. Ainsi,
nous vérifions chez la tomate que les barrières opposées à l'infec
tion, comme chez les autres plantes cultivées, sont multiples.
Selon Stoessl (Zoa. ait.) elles correspondent à six voies métaboli
ques chez la pomme de terre, presqu'aussi nombreuses chez le tabac,d'après Kuc (Zoa. ait.).
La collaboration établie avec MM. Kunesch et Einhorn, chimistes spécialistes des substances naturelles, les études structurales et
les synthèses qu'ils ont effectuées ont permis d'approfondir la
connaissance des substances élaborées par l'hOte face à deux agents
pathogènes. En particulier, apparaît la contribution d'esters méthy
liques d'acides gras polyéniques et surtout de leurs dérivés oxygé
nés. Au stade actuel des investigations réalisées par les chimistes,
- 154 -
des deux hypothèses - monoépoxydes ou alcool diénique d'acides gras
insaturés - la seconde semble la plus probable. Dérivant de la même
voie biosynthétique s'accumule aussi un produit qui semble corres
pondre à un diène diol d'acide gras insaturé. Ces acquisitions dif
fèrent de celles de wit et al. (Zoa. ait.) qui ont décelé des al
cools polyacétyléniques dans la confrontation Lyaopersiaum esauZen
tum - CZadosporium fuZvum. Cependant, nos résultats semblent en con
cordance avec les observations cytologiques (Lazarovits et Higgins,
Durand Sallé Loa. ait.) concernant plusieurs interactions. Ils expli
quent en particulier la toxicité des sécrétions lipidiques possédant
aussi une réaction cytochimique de phénols. Il pourrait s'agir d'un
mécanisme général dans le monde végétal - un processus similaire
vient d'être décrit chez le riz en réaction contre le PyriauZaria
orY2ae - susceptible d'être utilisé dans la lutte contre les agents
pathogènes.
Or, nous avons vérifié la possibilité de moduler la réac
tion de défense soit par l'application d'un inhibiteur de synthèse
des phénylpropanoides soit par un fongicide systémique, peu ou
non toxique pour le P. parasitiaa in vitro, ou par celle d'élici-
teurs fongiques. De la même façon, chez deux cultivars isogéniques,
différant par les allèles de résistances incorporés - de phénotype
Saint Pierre - nous observons par analyse en C.L.H.P. une modulation de
la réaction de défense selon le parasite inoculé.
La plasticité des mécanismes de l'hôte, les possibilités
de modulations ouvrent plusieurs prespectives d'application. Tout
d'abord, par des techniques analytiques simples, il nous parait pos
sible de déterminer les facteurs qui contribuent à la résistance à
un parasite fongique. Peut-être cette méthode pourrait-elle être
transposée à d'autres interactions, notamment avec le Pseudomonas
soZanaaearum parasite majeur en régions chaudes. D'autre part, les
analyses permettent de déterminer, au stade plantule, le transfert
par hybridation de l'aptitude à élaborer les barrières physiologi
ques. Certes, l'ensemble de celles-ci n'est pas appréhendé - notam
ment une partie des synthèses aboutissant aux barrières physiques
et les modifications hormonales -. Cependant, l'expérience prouve
- 155 -
(El Khatib et al.) qu'un certain degré de protection en culture
peut être obtenu par l'association de plusieurs caractères de ré
sistance. De nos expériences, il semble se dégager l'impression
qu'il existe un tronc commun de réaction concernant le métabolisme
d'acides polyéniques, de terpénoldes et de phénylpropanoldes. Pour
ces derniers, au moins, il apparaît que leur synthèse peut être
stimulée par un fongicide non polluant ou des méthodes simples
d'élicitation jusqu'à un niveau accru de tolérance au P. para8it~aa,
ouvrant ainsi des perspectives d'applications nouvelles.
- 156 -
RESUME
L'étude tend à élucider les structures des phytoalexines
élaborées par le Lyaopersiaum esauZentum en réaction à des infec
tions cryptogamiques selon les génomes de l'hôte et du parasite
confrontés. Les étapes de recherche et de purification des phyto
alexines par différentes méthodes chromatographiques et analytiques
sont décrites afin de préciser les causes de dégradation et de che
vauchements des produits. Seule une partie des résultats des études
structurales et des synthèses chimiques réalisées au laboratoire
des médiateurs chimiques est présentée. La résistance au Phytoph
thora parasitiaa est associée à la stimulation de synthèse d'au
moins six sesquiterpènes, de composés phénoliques - principalement
des acides cinnamiques - et de dérivés oxygénés d'acides gras poly
éniques. Parmi ceux-ci prédominent les esters méthyliques des acides
linoléique et linolénique avec soit des monoépoxydes soit des al
cools diéniques en dérivant. La synthèse de monoépoxydes, de diépo
xydes et d'alcools diéniques a permis d'une part d'établir in vitro
la toxicité de ces substances d'autre part d'affiner les hypothèses
sur la nature des facteurs de résistance gr4ce à des analyses de
microchimie et des études structurales (laboratoire des médiateurs
chimiques). Une autre substance, présumée correspondre à un diène
diol d'acide gras en C 18 s'avère très toxique in vitro pour le
P. parasitiaa.
Nous avons contrôlé que la modulation de la synthèse ou
de l'accumulation des facteurs de résistance dépend des allèles de
résistance incorporés dans deux cultivars isogéniques de phénotype
Saint Pierre confrontés soit au P. parasitica soit au VertiaiZZium
aZbo-atrum.
De même l'application d'un inhibiteur compétitif de la
phényl alamine ammonia lyase réprime la synthèse des composés phé
noliques tandis que l'application d'un fongicide systémique, non ou
peu toxique in vitro pour le P. parasitiaa, le tris-o-éthyl phos
phonate d'aluminium (TEPA) la stimule nettement. Deux éliciteurs
fongiques provoquent une accumulation identique de facteurs de ré
sistance analysée par chromatographie en phase liquide à haute per
formance (C.L.H.P.).
- 157 -
Les composés phénoliques, principalement l'acide féruli
que, les dérivés oxygénés d'acides gras insaturés, la tomatine ou
son aglycone ainsi que la substance indéterminée sont toxiques in
vitpo. L'inhibition du P. papasitiaa peut être décuplée lors de
l'association de ces substances, en particulier des dérivés d'~ci
des gras polyéniques et de composés phénoliques. La synergie des
inhibiteurs semble stable au cours des étapes aboutissant à l'auto
lyse des microthalles du P. papasitiaa in vitpo. Des perspectives
d'application, notamment en phytopathologie tropicale, sont envi
sagées.
MOTS CLES
Lyaopepsiaum esauZentum - phytoalexines - composés phéno
liques - sesquiterpènes - tomatine - dérivés oxygénés d'acides gras
polyéniques - Phytophthopa papasitiaa - VeptiaiZZium aZbo-atpum
Analyses C.L.H.P ••
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