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Unité Mixte de Recherche: QUALISUD
UNE ALTERNATIVE À LA LUTTE CHIMIQUE
LES STIMULATEURS DE DÉFENSES NATURELLES DES PLANTES,
Baccou Jean Claude [email protected]
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Agriculture traditionnelle
Agriculture moderne
Fragilisation des systèmes de culture
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Tendances des priorités de la production agricole
Exigences
environnementales et de santé publique
Exigences
Économiques(rentabilité) et sociales
Depuis près de 50 ans à nos jours
Exigences
environnementales et de santé publique
Exigences
Économiques(rentabilité) et sociales
Objectifs à atteindre
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Les stratégies actuelles de lutte contre les ravageurs des plantes cultivées
Lutte chimique : Pesticides et pratiques agrochimiques agressives
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France : 1er pays consommateur de produits phytosanitaires en Europe avec 100 000 tonnes/an pour près de 20 M de tonnes de fruits et légumes
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Adaptation et résistance des agents ravageurs aux pesticides Risques sur la Santé publique + agriculteurs : • Augmentation et apparition de maladies liées à l’accumulation de molécules issues des pesticides dans l’organisme. • Des pesticides utilisés il y a 30 ans continuent d’arriver dans les nappes phréatiques
Risques sue la faune et la flore annexe
Inconvénients majeurs
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Les stratégies actuelles de lutte contre les ravageurs des plantes cultivées
Méthodes génétiques - Sélection de cultivars résistants - Surexpression de gènes de défense
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Inconvénients • Suspicions des consommateurs • Risques sur la biodiversité • Risques d’apparition de pathogènes adaptés aux nouveau OGM …
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Les stratégies actuelles de lutte contre les ravageurs des plantes cultivées
Lutte biologique - Introduction de prédateurs des ravageurs ou de souches microbiennes compétitives
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Inconvénients Grandes difficultés d’application en champs
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Une nouvelle stratégie
La stimulation de la résistance innée chez les plantes par l’utilisation d’agents éliciteurs des
réactions de défense
« Pour une exploitation agronomique »
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Adapté de Dicke (2003)
bactéries
insectes
nématodes
champignons
bactéries
insectes vertébrés
champignons
Facteurs
biotiques
Exploitation de la résistance
induite chez les plantes
Réponses
Modifications phénotypiques: Biochimiques Morphologiques Allocation et la localisation des ressources
Facteurs abiotiques
température, rayonnement, …
Facteurs abiotiques
température, rayonnement, …
RÉSISTANCE
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EEliciteurs et relations plantes-pathogènes
paroi cellulaire CHAMPIGNON
noyau
signaux de défense
CELLULE DE
PLANTE
noyau
paroi cellulaire
Arsenal de défense
récepteur
Éliciteurs biotiques
récepteur
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Principales réponses de défense chez les plantes
. Production d’antibiotiques (phytoalexines)
. Production de peptides ou protéines de défense
. Renforcement des parois cellulaires et des structures tissulaires
. Synthèse de messagers d’alerte à distance
. Eventuellement, sacrifice des cellules autour du point d’infection (réaction d’Hypersensibilité)
. Défenses tous azimuts, non ciblées
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Chitinases, glucanases…
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Mode d’action d’un éliciteur
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Scottish Crop Research Institute (and
Mylnefield Lipid Analysis), Invergowrie,
Dundee (DD2 5DA), Scotland-2008
Enzymes responsable de la production de signaux et de phytoaléxines
Les lipoxygénases
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La réaction d’hypersensibilité (RH) Mort cellulaire programmée
Les mécanismes les plus étudiés de la résistance induite
La résistance systémique acquise (SAR) Stimulée par une infection initiale par un pathogène : accumulation de l’acide salicylique+PR-protéine
La résistance systémique induite (ISR) Stimulée par certaines rhizobactéries non-pathogènes : accumulation de l’acide jasmonique+ethylène
La mise en alerte ou ‘Priming’ Potentialisation des réponses de défense
Vallade et al., (2003)
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Exploitation de la résistance induite chez les plantes
Mimique des éliciteurs naturels qui induisent la résistance
Similaires à la composition des constituants des agents pathogènes, tels que les oligomères de chitine, peptides microbiens…
« Élicitation directe »
Similaires aux molécules ‘signal’ endogènes de la plante ou exogènes qui caractérisent les états de stress tels que le méthyle-jasmonate ou l’acide salicylique.
« Élicitation indirecte »
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Exemple d’éliciteurs commercialisés (Molécules d’origine naturelle) Stifenia (Graines de Légumineuses: fenugrec - vigne) Iodus 40 (laminarine - blé) Milsana (Renouée de Sakhaline - concombre, tomate) Elexa (chitosan - cucurbitacées, vigne) Messenger (harpin – pomme, vigne)
Premiers travaux sur les éliciteurs • 1978, 1981 Albersheim – Oligosaccharines • 1984 : β heptaglucoside (fragments de paroi fongique)
Nature des éliciteurs - oligosaccharides (laminarine, OGA, chitosan,…) - protéines (endopolygalacturonase, …) - glycolipides - origine bactérienne : produits divers
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5 jours
Infiltration
d’éliciteur (test)
ou d’eau
(contrôle)
innoculation
TMV (virus de la
mosaïque du
tabac)
6 jours
Evaluation du
niveau de
résistance
Klarzynski O, et al. (2003)
Evaluer l’effet « éliciteur »??
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Production de
signaux et de
phytoaléxines
Activités
enzymatiques??
Lipoxygénases
LOX
Phénylalanine
-amonialyases PAL
Expression de gènes??
Activités
enzymatiques??
Peroxydases
POD
Chitinases
CHT
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Action directe et
régulation des états
de stress
Métabolisme secondaire :
Production des composés
organiques volatils (COV)
Evaluer l’effet « éliciteur »??
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Etude de cas
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Extrait de graines de légumineuse : le fenugrec (Trigonella foenum-graecum L.)
L’éliciteur utilisé : le « Stifénia »
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Parmi les principes actifs
• Saponines stéroïdiques
• Peptides de faible poids moléculaire
L’effet éliciteur est le résultat de l’action synergique des composés du FEN560
Fraction cotylédons-germe
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Compréhension de l’action d’un éliciteur , cas du « Stifénia »
FEN560 Pathogènes
25
Résultats de travaux antérieurs Efficacité en traitement préventif Réduction de la charge microbienne sur d’autres pathosystèmes (Siddi, 2007);
Réduction du développement de souches ochratoxinogènes et de leur production en ochratoxines (Dachoupakan et al., 2009)
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Elicitation racinaire
Test de deux modes d’élicitation
Elicitation foliaire
Site d’infection
traitement direct
Par le FEN560
Par arrosage 24h avant
inoculation
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Biologie du Fusarium A : germination et adhésion des hyphes
sur les racines
B : invasion du cortex racinaire
C : invasion des vaisseaux du xylème
D : généralisation dans tous les tissus et
production de chlamydospores.
Dalpé et al ., (2004)
Fusarium oxysporum f. sp. Melonis
(FOM)
Provoque des dégâts allant de 20 à
80% de pertes de récoltes
Il existe 4 races :
F0, F1, F2, F1.2
l’agent de la fusariose de melon :
Eliciteur biotique de l’étude
Echelle : X 40 27
Symptômes
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Oxylipines: COV
Activités
Enzymatiques amont
Expression de gènes
Signaux: JA
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Fusarium
Phytoaléxines
Phytoaléxines
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Activités
Enzymatiques aval
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Liberté d’exploitation
Possibilité de protection (brevet) nouveauté
Connaissance des performances techniques des produits (et services) concurrents
Prix de vente : acceptable par le marché (fonction de la concurrence) et compatible avec le prix de revient
Compatibilité de l’itinéraire technique avec les pratiques agricoles (actuelles ou acceptables)
Homologation du Ministère de l’Agriculture
Développement d’un SDN : les contraintes
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