induction de résistance contre les maladies des plantes
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Induction de résistance contre les maladies des plantes : Concepts, possibilités et limites actuelles
X. Daire
UMR INRA-Université de Bourgogne-CNRS AGROECOLOGIE
1
3
spore cuticule
Paroi cellulaire
Le pathogène est arrêté par la cuticule :
Résistance constitutive
Cellule végétale
Réaction défense
Papille d’occlusion
Le pathogène pénètre mais il est perçu :
Réaction de défense (résistance induite)
Le pathogène pénètre et n’est pas perçu :
Maladie
Différents cas des relations (interactions) plante - parasite
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Les plantes possèdent plusieurs lignes de défense contre les agresseurs
Barrières physiques préexistantes (constitutives) résistance constitutive Réactions de défense induites par l’agression résistance induite
« Dans la nature la maladie est davantage l’exception que la règle »
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Papille (callose, proteines, polyphénols)
10 mm
Mould et al., 1988
Exemple de réactions de défense :
le renforcement de la paroi végétale
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Immunité végétale a) Pathogen-triggered immunity (PTI) Perception par la plante de motifs moléculaires conservés : Pathogen associated molecular
pattern (PAMP) Ex. de PAMP - sucres pariétaux : oligoglucanes, oligopectines, oligochitine - peptides de flagelle bactérien - élicitines (?)
b) Effector-triggered immunity (ETI)
Perception par la plante de molécules du pathogène jouant un rôle dans la pathogénèse : effecteurs (facteur d’avirulence)
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Exemple de la résistance aux pathogènes (bactérien) chez les plantes
D’après Bent et Mc Key. 2007
Pathogen-triggered immunity (PTI)
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PTI = résistance à large spectre dans de nombreuses espèces végétales. 1 PAMP souvent actif dans de nombreuses espèces végétales Niveau de résistance modéré Induction de résistance = PTI
ETI = résistance forte, très spécifique, Exploitée classiquement en amélioration des plantes (introduction de gènes de résistance)
Substance active Prod. commercial
Polysaccharides
(plante, algue, µ-organisme)
Glucanes (laminarine)
Chitine, chitosane
Galacturonides
Iodus 2
Altex. Chitoplant …
Fytofend
Protéines
(µ-organisme)
Flagelline
EF-Tu
PEP13
Harpine Messenger
Elicitines
Polygalacturonases
Cellulases Stimulase
Xylanases
Hétérosides
(µ-organisme)
Lipopolysaccharides
Peptidoglycanes
Lipides Stérols
Phytohormones Jasmonate de méthyle
Benzothiadiazole-ASM Bion
Acides aminés BABA
Extraits de plantes ? Milsana – Regalia,
stifénia
Fongicides Phosphites Aliette
Strobilurines divers
Composés inorganiques Silice Oïkomb
Substances inductrices de résistance
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O
H
C
H
2
O
H
O
O
H
O
H
O
O
H
C
H
2
O
H
PS3 : β-1,3 glucane sulfaté (laboratoires Goëmar ) • obtenu par sulfatation chimique de la laminarine
Induction de résistance chez la vigne par la laminarine sulfatée (PS3) UMR Agroécologie
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Cycle asexué de Erysiphe necator, oïdium de la vigne
Croissance mycélium + haustoria
Adhésion conidie
Pied d’ancrage
Sporulation (conidiophores)
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a
b
c
a
b b
c
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Inte
nsi
té d
e co
nta
min
atio
n
Induction de résistance par PS3 contre l’oïdium (sous serre)
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PS3
(5
g.L
-1)
Tém
oin
(A
DJ
0,0
5%
) • PS3 induit de la mort cellulaire localisée aux points de pénétration parasitaire
dans l’interaction vigne - oïdium
S. Trouvelot.UMR AE
Essai vignoble Bourgogne 2010 – Efficacité du Fytofend contre l’oïdium P. Crozier, F. Bidaut (ch. Agricuture Saône-et-Loire). X. Daire (UMR AE) R. Buonatesta (Fytofend). P. van Custem (U. Namur)
0
10
20
30
40
50
60
control fytofend 1,2l/ha
fytofend 2,2l/ha
Milsana 2l/ha sulphur
% in
ten
sité
su
r gr
app
e
8 applications de 5 feuille étalées à la fermeture de la grappe
Situation au 27 juillet
19
20
NH2 OH
O
NH2
OH
O
NH2
OH
O
AABA BABA GABA
Le BABA (acide β-aminobutyrique) : un inducteur « identique au naturel »
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0 mg/L 6,25 mg/L 12,5 mg/L
100 mg/L 25 mg/L 50 mg/L
Test de protection sur disques foliaires de vigne
BABA - mildiou
0
20
40
60
80
100
30/07/2002
13/08/2002
02/09/2002
Aliette® 1,8 kg/ha (fosétyl-Al)
BABA (2 kg/ha)
control
Antéor avantage® (1,5kg/ha) = cymoxanil + folpel
fosétyl-Al + Antéor avantage®
BABA + Antéor avantage®
Champagne vineyard trial – Efficacy of BABA in controlling downy mildew %
re
du
ctio
n o
f se
veri
ty
L. Mercier, M. Boulay. Moët et Chandon
A BABA application (3 g/l) every ten days from 5 expanded leaves to veraison
Evaluation de méthodes de lutte complémentaires de la lutte fongicide contre les maladies de la vigne.
Bilan de 3 années d’essais (2005-2007) en Bourgogne et Jura
UMR INRA-Univ. Bourgogne-CNRS Plante-Microbe-Environnement BioBourgogne-SEDARB Chambre d’Agriculture 21 Chambre d’Agriculture 71 FREDON Lycée viticole Beaune SRPV CTV Jura
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Spécialités
commerciales
(année d’essai)
Dose/ha
en kg ou
l
Cadence
en jours
Cible Efficacité
Stimulase
(2005-06-07)
1
14
10-11 Oïdium variable
Stimulase
(2006)
5 applications à
14 j (première
en A)
Pourriture
grise Nulle à très insuffisante
Milsana
(2005-06) 4 10-11 Oïdium bonne
Oïkomb
(2005-06) 5 10-11 Oïdium
bonne
bonne
Stifénia
(2006) 1.5 10-11 Oïdium insuffisante
Sémafort
(2006-07) 3 ou 4 9-12 Mildiou
Satisfaisant à bon sur feuille
En début d’épidémie
Megagreen
(2005) 2 14 Oïdium nulle à très insuffisante
Altex
(2006, 07)
2,5
5 10-11 Mildiou
nulle à très insuffisante sur
feuilles et grappes
Altex
(2006) 3
6 applications à
14 j (première
2à 3 semaines
avant A)
Pourriture
grise nulle à très insuffisante
Résultats d’essais (2005-2007) au vignoble (efficacité intrinsèque)
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Induction de résistance par le benzothiadiazole (BTH)
Gorlach et al. (Syngenta) 1996
BTH = Acibenzolar-S-methyl
Maladie (+/- %) Rendement (+/- %)
Culture Maladie/patho BTH pesticide BTH pesticide
Maïs Mildiou -35 -31
Blé Oïdium -64 -55 +3 +28
Rouille -35 +18 +17
Tabac Pseudomonas -99 -32
Tomate Pseudomonas -47 -27
Phytophthora -4 -94
Pommier Feu bactérien -73 -38
Efficacité du BTH (Bion) contre diverses maladies des cultures
d’après Vallad & Goodman. 2004
Iriti et al. 2005
Essai vignoble en Italie du BTH (Bion) contre la pourriture grise
~30 g BTH/ha/application 4 applications autour de la véraison
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Le BTH provoque une augmentation de la teneur en polyphenols de la pellicule de raisin
Iriti et al. 2005
29
0
5
10
15
20
25
control Bion 40g/ha chitosan 3 g/l Scala
% in
ten
sité
su
r gr
app
e a
ab
b
c
Chardonnay Bion : 4 applications from pre-floraison à veraison (20 g BTH/ha) Chitosane : 5 applications de pre-floraison à 15 j post veraison (3 g/l) Fongicide (Scala) : 1 application à chute des capuchons
Essai vignoble– Efficacité du BTH contre la pourriture grise (2008) P. Crozier, F. Bidaut (ch. Agricuture Saône-et-Loire). X. Daire (INRA-UB)
30
30
72
95
100 100 100
0
20
40
60
80
100
Vitaneem Chitosan PrevB2 ASM BABA ref
chimique
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Efficacité sur la rouille blanche du chrysanthème
Conclusion
• Au champ l’IR donne des résultats variables
• Efficacité généralement meilleure sous serre
• IR plus efficace dans certains pathosystèmes que d’autres (mildiou/oïdium) • Le niveau d’efficacité est encore généralement trop faible pour présenter un
intérêt pratique
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Eliciteur : substance naturelle ou synthétique capable de déclencher les réactions de défense de la plante.
Mais élicitation de défenses n’implique pas toujours résistance
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Quelques définitions
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TNT Adjuvant IR+adjuvant Bion
Note sporulation 3,9 4 3,8 3,2
24hpt 24hpi 24hpt 24hpi 24hpt 24hpi
DRP206 ++ ++ + + –
STS + + + + +
PR2-2 + + + +
PR3-4C + + –
MBT + + + +++
LOX + + + + –
Expression de gènes de défense dans la vigne après traitement par 2 inducteurs de résistance
Conclusion : -pas de relation positive évidente entre expression des gènes et protection -Gènes induits aussi par l’adjuvant
Note 4 : intensité maladie maxi
Bailey & Deverall, 1971
Accumulation de phytoalexines en réponse à l’attaque
Phaseolus vulgaris/ Colletotrichum lindemuthianum
Eliciteur : substance naturelle ou synthétique capable de déclencher les réactions de défense de la plante. Action directe sur l’agresseur nulle ou limitée
Inducteur de résistance : éliciteur induisant l’accroissement de
la résistance d’une plante donnée contre un agresseur donné
(micro-organisme, ravageur) via l’élicitation des défenses de la
plante
Action directe sur l’agresseur nulle ou secondaire
Mais élicitation de défenses n’implique pas toujours résistance
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SDN ou SDP = éliciteur
Exemples :
Laminarine sulfatée, Bion : pas d’effet biocide = IR
Chitosane = fort effet biocide (mildiou, botrytis)+ effet filmogène = IR ??
Milsana = éliciteur et biocide
Phosphites = fongicide anti-oomycètes + éliciteur
Mancozèbe = fongicide avec fort effet éliciteur !!!
Quelle part de
l’élicitation dans
l’efficacité ??
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Établir si possible le lien de cause à effet entre élicitation et résistance
Comment qualifier le mode d’action d’un candidat IR ?
• Tests d’efficacité sur plante contre différentes maladies
• Tests de toxicité sur le pathogène (effet biocide)
• Analyse de réactions de défense liées à la résistance contre la maladie
ciblée
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Quels sont les facteurs susceptibles d’influencer l’induction de
résistance ?
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Facteurs physiologiques et environnementaux affectant l’IR
• Pénétration des produits dans les organes végétaux (formulation)
• Conditions d’application (moment, hygrométrie, pulvérisation)
• Stade de développement des organes
• Génotype végétal et pathogène
• Pression de maladie, épidémiologie
• Vigueur
• Nutrition minérale
• Stress environnementaux (sécheresse, froid, chaleur, …)
…
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Beaucoup de questions, encore peu de réponses
Facteurs physiologiques et environnementaux affectant l’IR
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Tau
x d
’infe
ctio
n (
%)
étage 1
étage2
étage 3
Effet de l’âge de la feuille sur l’induction de résistance par PS3 contre le mildiou de la vigne
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
étage 1
étage 2
étage 3
65%
80%
95%
Steimetz et al. 2012
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Effet d’un traitement à la laminarine sulfatée PS3
Comparaison de la production de H2O2 dans la feuille de vigne jeune (P1) et adulte (P3)
Steimetz et al. 2012
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Conclusion
•Quelques succès attestent du bien-fondé de l’induction de résistance comme stratégie phytosanitaire
• Un potentiel important qui s’exprime souvent mal sur le terrain :
- recherche de substances performantes
-comprendre et améliorer la pénétration des matières actives
- mieux connaître les mécanismes de défense des plantes
- et les facteurs qui affectent leur expression
•Un problème réglementaire lié à la difficulté de définir le mode d’action des inducteurs proposer des protocoles adaptés
• Comment exploiter les effets partiels des IR pour les incorporer dans les stratégies de production intégrée ?