Soutenance mémoire
LA POURRITURE PHYTOPHTHOREENNE ET SA REPRESSION COMPOSANTES
L’hôte : Le soya
Le soya cultivé ou Glycine max L. (Merr.) tire son origine de la domestication du type sauvage Glycine soja dont les traces les plus anciennes sont recensées il y a plusieurs millénaires en Asie du sud-est. Cette plante herbacée annuelle appartient à la famille des Fabacées et est connue pour son association symbiotique avec des bactéries fixatrices de l’azote atmosphérique au niveau des nodosités.
Le soya est une culture qui a des besoins en eau limités mais qui requiert des températures chaudes pour sa croissance. Sous nos conditions, les semis s’effectuent généralement au cours du mois de mai et la récolte a lieu en septembre.
Le parasite : Phytophthora sojae
Observé pour la première fois en Indiana en 1948 (Schmitthenner, 1985), la présence de Phytophthora sojae M. J. Kaufmann & J. W. Gerdemann a depuis été recensée à l’échelle du globe dans la plupart des régions productrices de soya : Canada (Buzzell et al., 1977), Australie (Drenth et al., 1996), Argentine (Barreto et al., 1995), Brésil (Costamilan et al., 2012), Chine (Kyle et al., 1998), Japon (Sugimoto et al., 2012), Europe (Kövics, 1981).
D’abord identifié comme P. sojae en 1958 par Kaufmann & Gerdemann, plusieurs profils de classification se sont ensuite succédés, associés ou non à des changements de nomenclature qui ont généré quelques confusions (Hansen et Maxwell, 1991). Toutefois, le nom et la description faite initialement par Kaufmann et Gerdemann en 1958 demeurent le moyen le plus approprié de reconnaître le statut de cette espèce (Erwin, 1983).
Bien qu’il soit couramment assimilé à un champignon de par ses stratégies de nutrition, d’un point de vue phylogénique, P. sojae est un oomycète. La paroi cellulaire de ce pseudo champignon diffère de celle des Eumycètes en ce sens qu’elle est constituée de cellulose et non de chitine, principale composante de la paroi des champignons et cible privilégiée des fongicides (Tyler, 2007).
Fonctionnement du pathosystème: développement de la maladie
Cycle infectieux
Phytophthora sojae est un agent pathogène tellurique dont la forme de conservation à long terme est l’oospore . Cette cellule ronde à paroi épaisse que l’on retrouve dans les sols et les débris végétaux sert d’inoculum primaire l’année suivant sa production pour initier la maladie. Lorsque les conditions deviennent plus favorables au développement de l’agent pathogène c’est-à-dire que la température du sol augmente (15-20°C) et qu’il y a présence d’une eau stagnante résiduelle, la dormance est levée et l’oospore germe. Des sporanges sont produits et libèrent une dizaine de spores, biflagellées et nageuses, les zoospores. Ce sont les propagules les plus infectieuses dans le sol. Une fois libérées, elles sont attirées par les exsudats racinaires, en particulier des isoflavones qui favorisent l’enkystement à la surface des racines, la germination des cystes, l’émission et la croissance du tube germinatif puis la formation d’un appressorium à son extrémité (Morris et Ward, 1992). S’il y a compatibilité hôte-agent pathogène alors les hyphes se développent aussi bien en surface du cortex racinaire qu’au niveau inter- et intracellulaire, où ils établissent des structures spécialisées invaginées dans les cellules végétales, les haustoria, dont la fonction est de puiser les nutriments nécessaires au développement de l’oomycète
Manifestation de la maladie au champ
Phytophthora sojae a la particularité de s’attaquer à n’importe quel stade de développement du plant de soya. L’infection se produit principalement dans les sols lourds et saturés en eau et se traduit par un certain nombre de symptômes visibles sur la partie aérienne mais aussi présents sous la surface du sol, au niveau racinaire. Ceux-ci diffèrent selon le stade phénologique du plant de soya et de ses caractéristiques de résistance/susceptibilité à la race de P. sojae rencontrée.
Le stade graine, s’il est atteint, peut faire apparaître des symptômes de fonte des semis préet post levée. Les plants parvenus au stade plantule et confrontés à la maladie présentent quant à eux des symptômes de chlorose, dépérissement, de tissus gorgés d’eau pouvant aller jusqu’à la mort du plant. Les cultivars dotés d’une meilleure résistance ne seront atteints à ce stade que d’un léger ralentissement de croissance. Sur des plants adultes, on peut observer des symptômes de chlorose, de flétrissement, de destruction des racines latérales, de décoloration des tissus, des chancres allant jusqu’à des lésions circulaires au niveau de la tige, symptômes plus ou moins prononcés selon le degré de résistance pouvant aller jusqu’à la mort chez les plus susceptibles (Schmitthenner, 2000).
Principes de la résistance chez le soya
Encouragée par l’avènement des outils de biologie moléculaire, la stratégie de lutte qui est à l’heure actuelle la plus utilisée est la lutte génétique. Cette approche vise à exploiter les propriétés de résistance inhérentes à la plante et se base donc principalement sur le déploiement de cultivars possédant des gènes de résistance spécifique (Rps).
Deux types de résistance ont été définis chez les plantes par Vanderplank en 1963. Dans un premier temps, ce dernier a défini la résistance horizontale, également rencontrée dans la littérature sous les termes de résistance partielle, tolérance, « field resistance » ou « ratereducing resistance » comme étant héritée et s’exprimant quantitativement. Dans un souci de clarté de l’exposé nous n’utiliserons ici que le terme de résistance partielle pour référer à ce type de résistance. Plusieurs QTL (Quantitative Trait Loci), régions géniques conférant une résistance à l’ensemble des races de P. sojae, ont été identifiés mais le nombre exact de gènes impliqués et les modalités de leur action additive sont encore méconnus (Mideros et al., 2007).
De fait, cette résistance « partielle » confère une protection incomplète contre toutes les races de l’oomycète et tous les degrés de résistance peuvent être observés sur une échelle continue.
Pour sa part, la résistance verticale, résistance totale, complète ou « race-specific resistance », confère une protection dirigée uniquement contre certaines des races de l’agent pathogène. Afin de simplifier la lecture, nous n’y ferons référence qu’en termes de résistance totale. Il s’agit de l’absence de développement de l’agent pathogène au-delà des stades précoces de l’infection ce qui empêche définitivement sa propagation (Heitefuss 1997 cité par Mideros et al., 2007).
Evaluation de la résistance partielle
McBlain et al. (1991) ont recensé un certain nombre de méthodes publiées dans les années 1980 visant à évaluer différents génotypes de soya pour leur résistance partielle à la pourriture phytophthoréenne. Ils établissent que le criblage au champ de la résistance partielle à P. sojae est la méthode prédominante même si elle présente un certain nombre d’inconvénients : non uniformité de la densité de l’agent pathogène et de la fréquence des races, limite à une seule expérience par an, pour n’en citer que quelques-uns. Ces problèmes ont poussé les chercheurs à développer des méthodes d’évaluation en laboratoire et en serre.
Ces tests sur plantules sont généralement bien corrélés avec les réactions à la pourriture phytophthoréenne et les performances de rendement dans des conditions au champ (Tooley et Grau, 1984 ; Walker et Schmitthenner, 1984)
EVALUATION OF SOYBEAN CULTIVARS RESISTANCE AGAINST DIFFERENT RACES OF PHYTOPHTHORA SOJAE IN A HYDROPONIC SYSTEM
La pourriture phytophthoréenne causée par Phytophthora sojae est une des maladies les plus dommageables pour la culture du soya et le meilleur moyen de réprimer la maladie réside dans l’introgression de gènes Rps dans des lignées et cultivars élites de soya. Le test d’inoculation de l’hypocotyle est la méthode couramment employée pour tester la résistance des cultivars à Phytophthora sojae. L’objectif de notre étude était de proposer une nouvelle façon d’évaluer le phénotype de résistance en se basant plutôt sur un processus naturel d’infection. Pour ce faire, 17 cultivars (12 portant des gènes Rps connus et cinq dont la résistance était indéterminée) ont été simultanément testés pour leur résistance à trois races de P. sojae, soit les races 4, 7 et 25, en culture hydroponique. Cette nouvelle méthode s’affranchit de l’étape de blessure pratiquée pour le test d’inoculation de l’hypocotyle, et utilise les zoospores comme source d’inoculum. Deux cultivars de référence, Williams (susceptible à l’ensemble des races) et Haro15 (portant le gène Rps1k qui confère la résistance aux races 4 et 7 et la susceptibilité à la race 25), ont été ajoutés pour établir le
pouvoir discriminant du test. Leurs réponses ont permis de confirmer d’une part le succès de l’infection et d’autre part que les réponses obtenues étaient bien spécifiques à une race donnée. Par ailleurs, deux variables quantitatives, le taux de mortalité et le poids sec moyen de la partie aérienne, ont été utilisées pour classer les cultivars inconnus comme susceptibles ou résistants. Nos résultats ont démontré que le taux de mortalité permet une classification fiable pour l’ensemble des réponses des cultivars sauf un. Pour sa part, le poids sec donne une bonne prédiction pour les interactions de résistance connue testées. En se basant sur ce dernier, les réponses phénotypiques obtenues ont confirmé celles attendues quand elles étaient connues et ont permis de donner une idée des gènes Rps présents dans les cultivars pour lesquels on ne disposait d’aucune information. Ainsi, cette méthode offre la possibilité d’apporter une recommandation aux sélectionneurs quant au(x) cultivars à utiliser aux champs selon la (les) race(s) de P. sojae qui y sont présentes.
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Table des matières
INTRODUCTION
HYPOTHÈSE ET OBJECTIFS
CHAPITRE 1 : REVUE DE LITTERATURE
LA POURRITURE PHYTOPHTHOREENNE ET SA REPRESSION COMPOSANTES
L’HOTE : LE SOYA
LE PARASITE : PHYTOPHTHORA SOJAE
FONCTIONNEMENT DU PATHOSYSTEME: DEVELOPPEMENT DE LA MALADIE
CYCLE INFECTIEUX
MANIFESTATION DE LA MALADIE AU CHAMP
METHODES DE LUTTE UTILISEES ET A L’ETUDE
LA RESISTANCE CHEZ LE SOYA ET SON EXPLOITATION: LA LUTTE GENETIQUE
PRINCIPES DE LA RESISTANCE CHEZ LE SOYA
TESTS DE PHYTOPATHOGENICITE, IDENTIFICATION DES RESISTANCES ET LIMITES
EVALUATION DE LA RESISTANCE TOTALE
EVALUATION DE LA RESISTANCE PARTIELLE
NOUVELLE APPROCHE
CHAPITRE 2 : MANUSCRIT
EVALUATION OF SOYBEAN CULTIVARS RESISTANCE AGAINST DIFFERENT RACES OF
PHYTOPHTHORA SOJAE IN A HYDROPONIC SYSTEM
RÉSUMÉ
ABSTRACT
INTRODUCTION
MATERIALS AND METHODS
PLANT MATERIAL
CULTURE OF P. SOJAE AND ZOOSPORE PRODUCTION
EXPERIMENTAL DESIGN AND STATISTICAL ANALYSIS
RESULTS
DISCRIMINATING POTENTIAL OF THE BIOASSAY
QUANTITATIVE MEASURES TO PHENOTYPE RESISTANCE
CLASSIFICATION OF CULTIVARS
DISCUSSION
ACKNOWLEDGEMENTS
REFERENCES
CHAPITRE 3 : CONCLUSIONS GENERALES
CONCLUSIONS GENERALES
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