van cutsem - pesticides "bio"

1

La stimulation des défenses naturelles des plantes

Une alternative bio en phytoprotection ?

Pierre Van CutsemUniversité

de Namur, Belgique

13 janvier 2010Montpellier

2

Plan de l’exposé

• Réglementation européenne

• Les pesticides

• L’immunité

innée chez les plantes

• Les éliciteurs

• Des résultats 

• Les perspectives

3

Plusieurs millions de tonnes de substances actives sont utilisées chaque année avec un marché

mondial des 

pesticides supérieur à 30 milliards de $ par an

Bakersfield California

Les pesticides

4

Par hectare par an :• Japon 12 kg• Europe 3 kg • Etats‐Unis

2,5 kg 

• En 2004, 47% des fruits, légumes et céréales consommés en  Europe contenaient des résidus de pesticides

• En France en 2004, des pesticides ont été

détectés dans 96% des  stations de contrôle d’eaux de surface et 61% des stations de 

mesure des eaux souterraines.

L’utilisation des pesticides

5

• Objectifs de la Directive Européenne 91/414/UE

– Harmonisation de la réglementation sur l’utilisation des  produits de protection des plantes (PPP) en vue de 

protéger la santé

humaine et l’environnement

– Liste des substances autorisées sur base du danger (études  tox) et de l’exposition (application, doses,…)  risque

acceptable pour les organismes non‐cibles, homme, eau, sol)

Législation Européenne

6

– 1000

substances actives sur le marché

européen en 1993

– 418

non notifiées dans le cadre de la Directive

– Parmi les 566 restantes, 250

ont été

acceptées

– 80

nouvelles se sont ajoutées

– Au total, 330

s.a. acceptées comprenant des fongicides,  herbicides, insecticides, regulateurs

de croissance, 

nématicides, molluscicides, rodenticides, …

Beaucoup de substances actives ont été

abandonnées

7

Remplacement de Dir

91/414/UE par une nouvelle :

– Adoptée par le parlement européen en janvier 2009

– Entrée en application début 2011

– Nouveaux critères d’évaluation  exclusion de substances sur base de leur danger et non plus de l’exposition

La nouvelle directive européenne

8

Interdiction probable des 

• triazoles

(fongicides céréales )

• dithiocarmates

(fongicides pommes de terre) 

• pyréthrinoides

(insecticides)

Impact de la nouvelle directive européenne

9

• Interdiction des substances potentiellement dangereuses

• Triplement de la part du Bio pour atteindre 20% en 2020

• Réduction de 50% l’utilisation de pesticides pour 2020

2007 -

Grenelle de l’environnement

10

Moins de produits chimiques signifie aussi :

Rendements plus faibles

Émergence de pathogènes résistants 

Coûts accrus

Une solution ?

Un défi pour l’agriculture

11

En mobilisant une série de défenses : 

– Production de phytoalexines, ROS, callose

…

– Synthèse de protéines «

Pathogenesis

Related

» (PR)

– Hypersensibilité

(mort cellulaire programmée)

– Résistance Systémique Acquise (SAR)

– …

Les plantes se défendent elles-mêmes

12

• Chez les végétaux comme chez les animaux

• Défense immédiate contre l’infection 

• Réponse générique contre les pathogènes 

• Non spécifique

• Protection à court terme 

Le système immunitaire inné

13

Dans la cellule végétale

Paroi

Membraneplasmique

14

Les végétaux utilisent des Pattern Recognition Receptors (PRR)

– Pour détecter la présence de pathogènes (non soi)

– Pour déclencher une réponse basale 

L’immunité

innée et les récepteurs membranaires

15

Pas de ligand

Ligand

Réponse

Les récepteurs membranaires détectent des ligands

Membrane

Boller & Felix Ann. Rev. Plant Biol. 2009

16

Pathogen

Associated

Molecular

Patterns (PAMP) :

Flagelline

Lipopolysaccharides de bactéries Gram ‐

Chitine, ergostérol, transglutaminase fongique

Hepta‐β‐glucoside (oomycètes)

Facteur bactérien d’élongation EF‐Tu

Oligosaccharides végétaux (pectine …)

Plusieurs

ligands

sont

connus

17

flg22

La flagelline

est un PAMP bien connu

18

Oomycètes

Champignons

Bactéries

MAMP : Microbe Associated Molecular Pattern

DAMP : Damage Associated Molecular Pattern

MAMPRécepteurs

DAMPRécepteursDANGER

Résistance horizontale

Résistance horizontale : liaison éliciteurs -

récepteurs

Pathogènes :

Paroi

Membrane

Cytoplasme

19

Les pathogènes dégradent la pectine

20

Les pathogènes dégradent la pectine

Ca2+

21

Pectin is a complex polymer

La structure de la pectine

22

La pectine

lie le calcium

COO-

COO-

OO

COO-HO

HO OOH

HO OO

OHO

HO OOH

HO OO

OHO

HO OOH

HO O

OO

HOHO O

COO-

COO-

COO-

COO-

COO-

Ca2+

+

+

+

+2+

2+

2+

2+

2+

Egg

box dimerDimère en boîte à

œufs

-

-

-

-

-

-

-

-

23

Les chitosans

fongiques

: un autre

éliciteur

Ca2+

Defenseenzyme

Signal

24

Pathogène fongique

polycationNH3

+NH3+ NH3

+

NH3+NH3

+NH3+

NHAcNHAc

NHAc

NHAc

NHAc NHAc

Chitine

Chitosan

mannoproteins

Glucan

Chitin

mannoproteins

Chitosan

Glucan

polycation

Paroi fongiqueInfection

neutre

25

Comment interagissent

oligochitosans

et oligopectines

?

26

Structure en 3D de la pectine

IonsCalcium

Vue dessus

Vue latérale

Angle entre chaînes

Braccini & Perez, 2001

27

Le dimère

en boîte

à

oeufs

n’est

pas coplanaire

Braccini & Perez, 2001

Vue du dessus

IonsCalcium

Angle entre chaînes

28

Les oligochitosans

lient

les faces externes

des dimères

29

Distribution des transcrits significativement régulés(p<0.05, at least 3.0-fold expression cut-off)

Gènes réprimés

COS+OGA

52

OGA

120

0

COS+OGA

33

OGA

3

Gènes surexprimés

COS7

221

93

21

COS3

77

20

Régulation transcriptionnelle

de l’élicitation

30

Tests en serres avec l’éliciteur COS -

OGA

Des tests ont été effectués en serres: des feuilles, des plantules ou desplantes ont d’abord été pulvérisées avec l’éliciteur COS – OGA et puisinoculées :

Des vignes ont été inoculées par Plasmopara viticola (mildiou)Erysiphe necator (oïdium)

Des plantules de pommiers par Venturia inaequalis (tavelure)

Des feuilles de pomme de terre par Phytophthora infestans (mildiou)

31

Protection COS-OGA contre

le mildiou

de la vigne

INRA –

Dijon

Tests en serre

Plasmopara viticola

Inoculation 5 joursaprès élicitation

0

20

40

60

80

100

Leaf 1 Leaf 2 Leaf 3

CTRL 10 ppm 20 ppm

32

Protection - % of control

0

20

40

60

80

100

20 ppm 40 ppm Copper

Protection COS-OGA contre

le mildiou

–

en vignoble

Chambre d’agriculture

Macon

Test en vignoble (200 L.Ha-1)

Plasmopara viticola

33

Dans le futur…

• La protection des végétaux pourrait connaître une  révolution

• Des éliciteurs seront disponibles• On sélectionnera les végétaux pour leur réponse aux 

éliciteurs

⇒ Réduction des pesticides conventionnels

34

Remerciements

• Université

Namur– Juan‐Carlos

Cabrera

– Pierre Cambier

– Aurélien Boland– Raffael

Buonatesta

– Annabelle Decreux– Marc Dieu

– Patrick Frettinger– Françoise Liners– Johan Messiaen

INRA Dijon − Xavier Daire

35

Merci de votre attention !

www.fytofend.com

36