Développement et utilisation de biopesticides dans le

secteur de la pomme de terre

Patrice Audy Centre de Recherche et de Développement de Québec

Agriculture et Agroalimentaire Canada

Colloque sur la pomme de terre Lévis, 18 novembre 2016

Biopesticides?

Les BIOPESTICIDES (pesticides biologiques) sont des

substances chimiques et des agents antiparasitaires issus

de sources naturelles et pouvant être utilisés dans différents

environnements de production :

– Bactéries, des champignons, des virus, des plantes, des

animaux et des minéraux.

– Peuvent offrir une solution de rechange aux produits

chimiques de synthèse utilisés pour lutter contre les

populations de ravageurs (maladies, les insectes, les

acariens et les mauvaises herbes).

– Trois types

• Microbiens

• Sémiochimiques (phéromones sexuelles d’insectes)

• Produits antiparasitaires non classiques (sels minéraux,

huiles, vinaigre, extraits de plantes, *AUTRES*)

Autres = Biostimulants

• Les biostimulants (phytostimulants, bio-inoculants)

contiennent des substances ou des microorganismes qui

stimulent l’absorption des nutriments, la tolérance aux

stress abiotiques et la qualité des récoltes.

• Exemple de biostimulants

• Organismes mycorhiziens

• Bactéries PGPR* (Bacillus, Actinomycètes, Pseudomonas)

• Champignons bénéfiques (Trichoderma, Gliocladium)

• Autres microorganismes (levures, bactéries lactiques)

• Autres

• Extraits d’algues

• Biochar, acide humique, fluvique

• Extraits de compost, de fumier

• Eliciteurs (chitosan)

*Rhizobactéries promotrices de croissance des plantes

BREF…!

La réalité:

• Il y a un marché mondial en progression pour les

aliments plus ‘bio’.

• Les consommateurs sont davantage sensibilisés à la

filière ‘environnementale’.

Prédiction:

Dans un futur rapproché, les biopesticides et biostimulants

pourront probablement faire partie avantageusement de

l’arsenal des moyens disponibles aux producteurs pour

leurs programmes de gestion de lutte intégrée et

d’amendement au sol.

• Phytophthora infestans

• Deux types sexuels: A1 and A2

• 90’s & 00’s: A1 (US-1) A2 (US-8)

• 10’s : A2 (US-8) A1 (US-23)

Cas type: mildiou de la pomme de terre

Mildiou de la pomme de terre

(A2) (A1-A2)

1992 2016

Dispersion – Phytophthora infestans

Lorsque les vents sont importants, les spores

peuvent se déplacer d'au moins 80 km, probablement

davantage.

Dispersion – Phytophthora infestans

Situation – Canada 2011

British Columbia Potato A1 US-23 S

Alberta Potato A1 US-11 R

Potato A1 US-24 S

Saskatchewan Tomato A1 US-23 S

Manitoba Potato A1 US-24 S

Tomato A1 US-23 S

Ontario Tomato A1 US-11 R

Tomato A1 CA-9 S

Tomato A2 US-22 S

Tomato A1 CA-10 S

Tomato A2 CA-11 S

Quebec Potato A2 US-8 R

Potato A1 US-24 S

New Brunswick Potato A1 US-23 S

Potato A1 US-24 S

Prince Edward Island Potato A2 US-8 R

Tomato A1 US-23 S

Peters et al. (2014) Can J. Plant Pathol.

Métalaxyl

Situation – Canada 2012

British Columbia Potato A1 CA-12 R

Potato A1 US-11 I

Alberta Potato A1 US-23 S-I

Saskatchewan Tomato A1 US-23.1 S

Potato A1 US-23 S

Manitoba Potato A1 US-23 S-I

Tomato A1 US-23.1 I

Potato A1 US-24 I

Ontario Tomato A2 US-22 S-I

Quebec Potato A1 US-23 I

New Brunswick Potato A1 US-23 I-R

Prince Edward Island Potato A1 CA-13 S

Potato A1 CA-14 I

Potato A1 US-23 I-R

Alkher et al. (2015) Can J. Plant Pathol.

Métalaxyl

Situation – Canada 2013-14

US-23,PT

US-23,PT (recomb)

US-23,PT

US-23,PT US-23,PT

US-23,PT

US-23,PT

US-23 (génotype dominant)

US-23,PT

US-24,P

Leaders: Larry Kawchuk, Rick Peters, AAC

P: Pomme de terre

T: Tomate

Mildiou (Etats-Unis – 2015)

US-23 US-23

US-11

US-8

US-23

USAblight : https://usablight.org

Mildiou (Etats-Unis – 2016)

US-24

US-8

US-11

US-11

US-8

US-23

USAblight : https://usablight.org

Mildiou: Isolats récents

USAblight : https://usablight.org

• Pratiques culturales et rotations

• Élimination des volontaires, déchets et résidus.

• Manutention des semences avant plantation.

• Visites régulières aux champs.

• Modèles de prédiction, Alerte-Mildiou

• Gestion post-récolte

• Fongicides

– De contact

– Pénétrants

– Systémiques

– Acide phosphoreux

Gestion du mildiou

Produits homologués (Santé Canada)

• Anilazine

• Chlorothalonil

• Diméthomorphe

• Mancozèbe

• Manèbe

• Métalaxyl

• Métirame

• Propamocarbe

• Zinèbe

• Sulfate de cuivre

• Sulfate de cuivre tribasique

• Hydroxyde de cuivre

• Oxychlorure de cuivre

• Une solution de sulfate de cuivre additionné

de chaux (20% Cu2+)

• Le meilleur (le seul?) moyen alternatif de

lutte directe contre le mildiou (produit de

contact)

• Exploitée depuis plus d’un siècle

• Préventif : l'ion cuivre Cu2+ empêche la

germination des spores à la surface des

feuilles.

• Aucune action curative si l’organisme a

pénétré le tissu végétal.

Bouillie Bordelaise

Toxicité du Cu2+

LD50 du sulfate de cuivre est de 472 mg/kg chez les rats

– Métalaxyl: 600 mg/kg

– Diméthomorphe: 2,000 mg/kg

– Anilazine: 2,710 mg/kg

– NaCl: 3,000 mg/kg

– Propamocarbe: 5,000 mg/kg

– Manèbe: 5,000 mg/kg

– Zinèbe: 5,000 mg/kg

– Mancozèbe: > 5,000 mg/kg

– Chlorothalonil: 10,000 mg/kg

– Métirame: 10,000 mg/kg

Pays de l’OCDE (Organisation de coopération et de développement économiques)

Biopesticides pour la pomme de terre

Pays de l’OCDE (Organisation de coopération et de développement économiques)

Biopesticides contre le mildiou

- Identifier le potentiel antagoniste et suppresseur d’agents

bactériens contre Phytophthora infestans sur milieux gélosés, sur

feuilles détachées et sur plants entiers (Audy, AAC-Québec)

- Vérifier la faisabilité d’une production de masse (fermentation,

stabilité, efficacité) (Geissler, Boyetchko, AAC-Saskatoon)

- Identification génétique (Dumonceaux, AAC-Saskatoon)

- Étudier les modes d’action (Zhou, AAC-Guelph)

- Développer des formulations adéquates (Hynes, AAC-Saskatoon)

- Transfert technologique (Office de la propriété intellectuelle-AAC)

Ressources:

- Banque de quelques milliers de rhizobactéries

- Équipe multidisciplinaire

Projet: Guerre contre le mildiou!

Stratégie de dévelopement d’un biopesticide

Agent biologique

Plante - Pathogène (sélection, mode d’action)

Formulation

Technologie

d’application Fermentation

Tests en champs Validation

Plateformes technologiques:

fermentation, formulation, application

(pulvérisation etc)

1-Test sur milieu gélosé

2-Test ‘in vivo’ sur feuilles détachées

-Culture bactérienne 48 hrs

-Feuilles submergées dans solution bactérienne

-Feuilles submergées dans inoculum (7,000 sporanges/ml)

-Feuilles incubées sur papier humide à 18-20oC, HR élevée

3-Test ‘in vivo’ sur feuilles détachées

-Culture bactérienne 48 hrs

-Feuilles submergées dans solution bactérienne

-Feuilles submergées dans inoculum (7,000 sporanges/ml)

-Feuilles nourries par une solution Hoagland 10%

Incubation room, randomised distribution

Isolat bactérien KENGFT3 (10 jours)

Autoclavé

Témoin +

Filtrat

Bactérie

Isolat US-8 (A2)

Six bactéries:

UW01 189

KENGT3 OXWO6B1

OY3WO11 WAUSV36

• Taxonomie diverse

• Gram nég./pos.

• Puissants antagonistes

Fermentation

7,0

8,0

9,0

10,0

189 KENGFT3 UWO1 OY3WO11 OXWO6B1 WAUSV36

Cfu

/ml

(lo

g 1

0)

Bacterial Isolate Code

Yeast Extract Glucose Medium (YGM) optimization trials in shake flasks. 48hrs at 20C., 150rpm. Potato Late Blight project 2014. Standard Error bars shown.

100% YGM 50% YGM 25% YGM

6 candidats bactériens contre 4 isolats P. infestans

189

WAUSV36

KENGFT3

UW01

OXWO6B1

OY3WO11

Témoin +

4 expériences 4 Isolats P. infestans

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

3

3

3

3

3

3

3

• à 7,000 sporanges/ml

• 4 Isolats:

• US-8

• CA-9

• CA-10

• US-22

Nombre de boîtes

Bactéries

Dispositif expérimental

Bioessais feuilles détachées et nourries (CA-9, A1)

AAC-189 pour le contrôle de l’isolat CA-9 (A1)

Day 0

Day 10

Contrôle

+

Bactérie ‘189’ Day 0

Day 10

Efficacité après 10 jours - CA-9 (A1)

Différences Statistiquement Significatives (S.S.) à 99%

Dithane

AAC-WAUSV36 + CTRL

AAC-189

Chimique vs Biologique (CA-09 après 10 jours)

4- Test avec plantes entières

Efficacité comparative (CA-9, après 10 jours)

Dithane AAC-189

Contrôle + Serenade Actinovate Rhapsody

US provisional patent application 62/294,068 - BIOPESTICIDES FOR POTATO LATE

BLIGHT DISEASE - S. Boyetchko, P. Audy, et al.

Diffusion et transfert technologique

Éta

pes

L

ivra

ble

s

Connaissance scientifique

Découverte et sélection

Validation

Efficacité en serre et en

champ

Dévelopement technologique

Fermentation, formulation,

stabilité

Identification des Marchés

Marchés & utilisation

Transfert technologique

Ententes, licences

Dévelopement des applications

Tests à grande échelle,

formulation

Production en masse

(commerciale)

Procédés manifacturiers,

Adoption de la

technologie

Vente; adoption par les clients

Enregistrement

Produit fini biopesticide

Bio-prospection

Effet, devenir biologique & environmental

Optimisation du biopesticide Technologie manufacturière

/ Production de masse

Collaboration avec des partenaires de l’industrie pour le processus

d’enregistrement et de pré-commercialisation pour assurer le succès de la

technologie.

Modèle de chaîne d’innovation pour le

dévelopement d’un biopesticide

Conditions sévères de sélection de l’agent biologique:

Toutes les conditions utilisées favorisent P. infestans

• Composition du milieu gélosé

• Cultivar de pomme de terre sensible

• Inoculum +++ (7,000 sporanges/ml)

• Humidité (constante à 90-95% pendant 10 jours)

• Brumisation une fois par jour (lessivage)

• Température d’incubation

Certains isolats bactériens présentent un

potentiel suppressif remarquable contre P.

infestans.

Conclusion

Futurs travaux

• Optimisation des conditions de cultures de la

fermentation.

• Développement d’une formulation pour application

foliaire.

• Caractérisation de métabolites secondaires.

• Mode d’action

– Identification des composés antifongiques

– Résistance induite

– Identification des cibles (germination des spores?)

AAC Québec AAC Guelph

Mario Laterrière Ting Zhou (mode d’action)

David Gagné

Réjean Desgagnés McGill University

Patrice Audy Valérie Gravel

Nicholas Foran

AAC Saskatoon

Susan Boyetchko

Tim Dumonceaux (identification)

Karen Sawchyn

Jon Geissler (fermentation)

Russel Hynes (formulation)

Équipe de recherche

Merci!