SSTIMULER LES TIMULER LES DDEFENSES DES EFENSES DES PPLANTES LANTES &&

CCARACTERISER LES ARACTERISER LES PPOPULATIONS DE PARASITESOPULATIONS DE PARASITES

SSTIMULER LES TIMULER LES DDEFENSES DES EFENSES DES PPLANTES LANTES &&

CCARACTERISER LES ARACTERISER LES PPOPULATIONS DE PARASITESOPULATIONS DE PARASITES

Deux moyens de lutte alternatifs Deux moyens de lutte alternatifs

contre les champignons phytopathogènes contre les champignons phytopathogènes

pour un impact limité sur l’environnementpour un impact limité sur l’environnement

Séminaire LISIC du 03/III/2011Séminaire LISIC du 03/III/2011

Deux moyens de lutte alternatifs Deux moyens de lutte alternatifs

contre les champignons phytopathogènes contre les champignons phytopathogènes

pour un impact limité sur l’environnementpour un impact limité sur l’environnement

Séminaire LISIC du 03/III/2011Séminaire LISIC du 03/III/2011

L’impact des épiphytiesL’impact des épiphyties

Blé/oïdium : - 10 qx/ha sur variétés sensibles

Blé/septoriose : 40% de perte de rendements

Riz/pyriculariose : alimentation de 60 M personnes

+ impacts qualitatifs+ impacts qualitatifs : mycotoxines, qualités nutritives et organoleptiques

Vigne/pourriture grise : 20% des récoltes mondiales

Les moyens de lutte conventionnels : Les moyens de lutte conventionnels : des solutions & des problèmesdes solutions & des problèmes

La lutte génétique (1905) :- des résistances totales (gènes Pm) mais peu durables

- des résistances durables mais partielles (gènes Stb)

La lutte chimique (1885) :- une efficacité contournée par les parasites- des problèmes environnementaux :

santé, eau, sol, air …

A

B

C

1.1. Les Stimulateurs des Défenses des PlantesLes Stimulateurs des Défenses des PlantesUne alternative à la lutte chimique Une alternative à la lutte chimique

Le concept :Le concept : Des oligosaccharides pariétaux possèdent des activités régulatrices des défenses des plantes

(Peter Albersheim & Alan Darvill, 1983, Complex Carbohydrate Research Center, Athens, USA)

Cellule Cellule végétalevégétale

PAROIPAROI

Pectine (PGA)Pectine (PGA)

Cellule Cellule fongiquefongique

PAROIPAROI

ChitineChitine

ChitinasesChitinases

Oligogalacturonates (OGAs)Oligogalacturonates (OGAs)DAMPsDAMPs

OligochitinesOligochitinesPAMPsPAMPs

Stimulation Stimulation des défensesdes défenses

PolygalacturonasesPolygalacturonases

Du laboratoire au champ Du laboratoire au champ Des SDP sont conçus, développés et/ou commercialiés

Molécules pures caractérisées :Molécules pures caractérisées :harpine (Messenger®)

chitosan (Elexa®)-1,3-glucane (Iodus40® puis Iodus2®)

OGAstréhalose

acide salicylique & HSA

Extraits naturels (mélanges actifs) :Extraits naturels (mélanges actifs) :PNPPs

graines de fenugrec (Stifenia®)renouée sakhaline(Milsana®)

Au laboratoire de l’UCEIV, Au laboratoire de l’UCEIV,

les activités des SDP sont étudiées sur le bléles activités des SDP sont étudiées sur le blé

BiotrophieBiotrophieBiotrophieBiotrophie

48 h48 h

Inoculation

TTCytologie & activités

biologiques

PULVERISATIONPULVERISATION

48h

Inoculation

Protection ActivitésExpression génique

T

INFILTRATIONINFILTRATION

Blumeria graminis (DC.) Speer, Erysiphales

Parasitisme obligatoire, f.sp. tritici + pathotypes

Blumeria graminis (DC.) Speer, Erysiphales

Parasitisme obligatoire, f.sp. tritici + pathotypes

- accumulation d’ H202

- catalase (CAT)

- oxalate oxydase (OXO)

- superoxyde dismutase (SOD)

- peroxydase (PO)

Métabolisme des

FAOs

Voie des octadécanoïdes

Peroxydationlipidique

Lipoxygénase

(LOX) Acide

jasmonique

Apposition pariétales

Formation d’haustoria

Profils des acides grasMétabolisme

lipidique

Cytologie

de l’interaction

MICROSCOPIEMICROSCOPIE SPECTROPHOTOMETRIESPECTROPHOTOMETRIE BIOCHIMIE ANALYTIQUEBIOCHIMIE ANALYTIQUE(GC)(GC)

0

20

40

60

80

100

120

Watercontrol

1 St-S 1 Lg-S 2 St-S 2 Lg-S

Treatment type

Infe

ctio

n l

evel

(%

)

* ** *

CAT (nkat.mg

prot-1)

LOX (nkat.mg

prot-1)

ni 0.89 1.15 30 % Ethanol control

i 0.79 0.7

ni 0.68* 1.72* HSA

i 0.67 2.22*

Les activités biologiques des SDPLes activités biologiques des SDP

L’activité anti-fongique directe de Milsana®L’activité anti-fongique directe de Milsana®L’activité anti-fongique directe de Milsana®L’activité anti-fongique directe de Milsana®

AGT

PGTC

C

AGT

Contrôle : 3.5 %Milsana®: 14 %

Contrôle Milsana®

La diversité des activités biologiquesLa diversité des activités biologiquesLa diversité des activités biologiquesLa diversité des activités biologiques

Protection(1pulv.

Protection(2pulv.)

H2O2

Fluorescence&

haustorium PO CAT LOX SOD OXO péroxidation

des lipidesEffet direct

Iodus 40 ®

Milsana ®

Tréhalose

SA

HS

50 %

95 %

38 %

50 %

95 %

60 %

100 %

60 %

60 %

100 %

++

++

++

Cell.entière

Cell.entière

+ fluo- haustoria

+ fluo- haustoria

- fluo- haustoria

Pasd’effet

Pasd’effet

?

?

?

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

Pasd’effet

++

++

++

++

++

--

-- Oui

Non

Non

Non

Non --

Pas d’effet

Pas d’effet

La diversité des activités biologiques : suiteLa diversité des activités biologiques : suiteLa diversité des activités biologiques : suiteLa diversité des activités biologiques : suiteLes modifications de la composition en A.G.Les modifications de la composition en A.G.

C12:0 C18:1 C18:2 C20:2

quantitative qualitative quantitative qualitative quantitative qualitative quantitative qualitative

ni Æ Æ Æ Æ Æ Æ Æ Æ Trehalose

i +298% +142% Æ Æ Æ Æ Æ -22%

ni Æ Æ +28% +118% Æ Æ -31% -25% Iodus 40

i +194% +52% Æ Æ Æ Æ Æ Æ

ni Æ Æ Æ Æ Æ Æ -50% Æ Milsana

i +382% +52% Æ Æ Æ Æ -38% -51%

ni Æ Æ Æ Æ Æ +15% Æ Æ HSA

i Æ Æ Æ Æ +56% +15% Æ Æ

TréhaloseTréhaloseTréhaloseTréhalose

Iodus40®Iodus40®Iodus40®Iodus40®

Milsana®Milsana®Milsana®Milsana®

HSAHSAHSAHSA

Une évolution du concept de SDP Une évolution du concept de SDP Une évolution du concept de SDP Une évolution du concept de SDP

« Bonne efficacité » ne signifie pasne signifie pas « large gamme d’activités biologiques » « Bonne efficacité » ne signifie pasne signifie pas « large gamme d’activités biologiques »

« Activité biologique  » ne signifie pas uniquement uniquement « activité inductrice » « Activité biologique  » ne signifie pas uniquement uniquement « activité inductrice »

« Inducteur de résistance » ne signifie pas forcément forcément « inducteur de défenses » « Inducteur de résistance » ne signifie pas forcément forcément « inducteur de défenses »

« Inducteur de résistance » est compatiblecompatible avec « fongistatique » « Inducteur de résistance » est compatiblecompatible avec « fongistatique »

Perspectives à court terme: Perspectives à court terme:

Expression génique par RTq-PCRInduire des résistance à la septoriose (M. graminicola)

INTERREG IV PhytoBio 2010-2013BQR UCEIV (myco & toxico) - LPCA - CCM

Aide à la recherche « Béatrice-Isabelle »

Perspectives à court terme: Perspectives à court terme:

Expression génique par RTq-PCRInduire des résistance à la septoriose (M. graminicola)

INTERREG IV PhytoBio 2010-2013BQR UCEIV (myco & toxico) - LPCA - CCM

Aide à la recherche « Béatrice-Isabelle »

1.1. Les Stimulateurs des Défenses des PlantesLes Stimulateurs des Défenses des PlantesUne alternative à la lutte chimique Une alternative à la lutte chimique

2. La caractérisation de populations de parasites2. La caractérisation de populations de parasitesPour une meilleure gestion de la lutte chimique Pour une meilleure gestion de la lutte chimique

NécrotrophieNécrotrophieNécrotrophieNécrotrophie

Mycosphaerella graminicola (Fuckel) J. Schröt in Cohn

Dothidéales

Parasitisme facultatif, spécificité parasitaire : Triticum ssp.

Mycosphaerella graminicola (Fuckel) J. Schröt in Cohn

Dothidéales

Parasitisme facultatif, spécificité parasitaire : Triticum ssp.

Le champ de blé : un laboratoire du darwinisme …Le champ de blé : un laboratoire du darwinisme …

Fongicides systématiquesFongicides systématiques

Source : Arvalis-Institut du VégétalSource : Arvalis-Institut du Végétal

Adaptation (= résistance) ? Adaptation (= résistance) ?

Pression de sélectionPression de sélection Adaptation (= résistance) ? Adaptation (= résistance) ?

Diversité Diversité Reproduction sexuéeReproduction sexuée

2005 (14 sites)

2005+2006 (3 sites)

2006 (4 sites)

510 souches monospores de M.graminicola

(365 souches 2005, 145 souches 2006)

510 souches monospores de M.graminicola

(365 souches 2005, 145 souches 2006)

Rose foncé

Brun noir

Rose clair

Rose très clair

La constitution d’une mycothèque de La constitution d’une mycothèque de M.graminicolaM.graminicolaLa constitution d’une mycothèque de La constitution d’une mycothèque de M.graminicolaM.graminicola

                                                                                                                                                                                                                                                                                

       

Culture des isolats

Extraction ADN

Analyse statistique

Actine

tubuline

SSCP

Amplification

ST1A4 ST1E3 ST1E7 ST1D7

Microsatellites

Coloration au Nitrate d’argent

ElectrophorèseM

Gel polyacrylamide à 6% d’urée

Gel non- denaturant

M

126

75

eac b

Profils obtenus pour le marqueur ST1E7

Traitement statistique des données moléculairesTraitement statistique des données moléculairesTraitement statistique des données moléculairesTraitement statistique des données moléculaires

Allèles fréquence

Allèle a 0,08

Allèle b 0,10

Allèle c 0,76

Allèle d 0,04

Allèle e 0,02

XLSTAT : Diversité génétique (fraction clonale & nombre d’haplotypes distincts)POPGENE : - Diversité génique (indice de Nei)

- Différentiation de populations (GST),

- Flux de gènes (Nm)

- Reproduction sexuée (déséquilibre gamétique).STRUCTURE : - Nombre et répartition des groupes génétiques

XLSTAT : Diversité génétique (fraction clonale & nombre d’haplotypes distincts)POPGENE : - Diversité génique (indice de Nei)

- Différentiation de populations (GST),

- Flux de gènes (Nm)

- Reproduction sexuée (déséquilibre gamétique).STRUCTURE : - Nombre et répartition des groupes génétiques

BilanBilanBilanBilan

Haut niveaux de diversité & importance de la reproduction sexuéeHaut niveaux de diversité & importance de la reproduction sexuée

Potentiel adaptatif de M. graminicola, surtout au Nord de la France:

- émergence de souches résistantes aux fongicides ?

- contournement des gènes de résistances spécifiques ?

Potentiel adaptatif de M. graminicola, surtout au Nord de la France:

- émergence de souches résistantes aux fongicides ?

- contournement des gènes de résistances spécifiques ?

Perspectives à court terme: Perspectives à court terme:

ARCir Nord-Pas-de-CalaisPRAD France-Maroc (INRA de Meknes)

Perspectives à court terme: Perspectives à court terme:

ARCir Nord-Pas-de-CalaisPRAD France-Maroc (INRA de Meknes)

Flux de gènes modéré & structuration de la populationFlux de gènes modéré & structuration de la population

Mise en évidence de Mise en évidence de groupes génétiquesgroupes génétiques distincts distincts

Flux de gènes modéré & structuration de la populationFlux de gènes modéré & structuration de la population

Mise en évidence de Mise en évidence de groupes génétiquesgroupes génétiques distincts distincts

Bilan (2)Bilan (2)Bilan (2)Bilan (2)

Perspectives à court terme: Perspectives à court terme:

Populations fondatrices ?Structuration liée à l’environnement ?

Impact sur les stratégies de lutte chimique ?

Perspectives à court terme: Perspectives à court terme:

Populations fondatrices ?Structuration liée à l’environnement ?

Impact sur les stratégies de lutte chimique ?

MMERCIERCI MMERCIERCI

C.E.T.A.C.Centre d'Etudes Techniques pour

l'Amélioration des Céréales