Mécanismes de défense des plantes contre les agents pathogènes

Certains organismes fongiques sont très dommageables pour les cultures végétales mais aussi pour la conservation des produits d’origine végétale en post récolte. La stratégie la plus utilisée pour contrôler le développement de maladies dû à des champignons pathogènes est l’utilisation de fongicides. Cependant, ces fongicides ont un fort impact négatif sur l’environnement ainsi que sur la santé humaine (Legard et al., 2005 ; Lizcano, 2007). De plus, leur utilisation fréquente peut mener à un développement de résistances de l’agent pathogène vis-à-vis des composés actifs (Russell, 1995 ; Komarek et al., 2010; Corio-Costet, 2012). Aujourd’hui, les restrictions règlementaires vis-à-vis des fongicides imposent de trouver des solutions non polluantes et durables. Il y a désormais un consensus autour de l’idée que nous devons réduire de 50 % l’usage des pesticides avant 2025 (Plan Ecophyto, 2025). Dans ce cadre, se développent des produits à base de SDP (stimulateurs de défense des plantes) ayant un spectre d’action plus ou moins large vis-à-vis des agents pathogènes (Butault et al., 2010). Au niveau commercial, seules des solutions d’origine chimique ou biologique sont actuellement proposées. Bien que ces SDP répondent à une demande forte à la fois des producteurs et des consommateurs dans le but d’une agriculture en adéquation avec l’environnement, leur utilisation est souvent freinée par une efficacité souvent jugée aléatoire du fait par exemple d’une stabilité insuffisante des produits, de formulations non optimisées ou d’une sensibilité aux conditions climatiques (guide méthodologique d’évaluation des SDP, Elicitra). Les méthodes physiques telles que la lutte thermique, lutte pneumatique ou lutte mécanique, pouvant aussi induire des mécanismes de défense, sont encore peu utilisées à ce jour. Parmi elles, la lumière pourrait représenter une alternative prometteuse.

La lumière est un régulateur important des interactions plante-pathogène via des photorécepteurs et des voies de signalisation (Jenkins, 2009 ; Magerøy et al., 2010 ; Demkura et Ballaré, 2012). L’utilisation des rayonnements lumineux apparaît donc comme une méthode alternative, novatrice et non polluante pour stimuler les défenses des plantes (Darras et al., 2015 ; Vasquez et al., 2017), et pour améliorer la qualité des produits après récolte (Charles et al., 2008a-d ; Ouhibi et al., 2015a,b). Ces mêmes méthodes peuvent également être utilisées dans le but de diminuer le gaspillage alimentaire lié aux pertes de production pendant les étapes de production, de conservation, de transport et d’étalage pour la vente des fruits.

La lumière visible produite par le soleil peut être décomposée en plusieurs radiations électromagnétiques telles que les rayonnements visibles, les IR (rayonnements infrarouges) ou les UV (rayonnements ultraviolets). L’ozone stratosphérique agit comme un véritable filtre puisqu’elle absorbe la quasi-totalité des UV-B (dont la longueur d’onde varie entre 280 nm et 315 nm) et bloque totalement les UV-C (dont la longueur d’onde est inférieure à 280 nm). Les rayonnements UV-B sont largement étudiés dans le cadre de la stimulation des défenses de plantes (Jordan, 2002). Plus précisément, les radiations UV-B augmentent la résistance des plantes contre les agents pathogènes des plantes (Gunasekera et al., 1997 ; Gunasekera et Paul, 2007 ; Kuhlmann et Müller, 2010 ; Ballaré, 2011 ; Demkura et Ballaré, 2012). Une partie de la résistance peut être attribuée à la synthèse de métabolites suite aux radiations, comme par exemple des composés phénoliques et des composés impliqués dans les réponses de défense des plantes dépendantes de la voie du JA (acide jasmonique ; Ballaré et al., 1996 ; Rousseaux et al., 1998 ; Izaguirre et al., 2003 ; Foggo et al., 2007 ; Kuhlmann et Müller, 2010). Malheureusement, exploiter les UV-B pose des problèmes concrets. En général une exposition prolongée est requise pour être efficace et les expositions prolongées sont difficiles à mettre en place dans la pratique. C’est dans ce sens que l’idée d’exploiter les UV-C est née car étant fortement énergétiques, il nécessite des temps de traitements plus courts et donc plus faciles à gérer dans le cas d’une application sur le terrain.

Tout au long de leur cycle de vie, les plantes sont soumises à des stress abiotiques incluant par exemple le stress thermique, le stress hydrique ou encore le stress nutritionnel. Les organes végétaux, à la fois souterrains et aériens, peuvent aussi être soumis à des stress biotiques puisqu’ils sont continuellement exposés à une multitude de microorganismes pouvant inclure des viroïdes, virus, bactéries, champignons et oomycètes (Zeng et al., 2006). Les interactions entre plantes et microorgansimes sont caractérisées par leur diversité, leur degré de dépendance avec l’hôte ainsi que leurs conséquences phytosanitaires. Les plantes développent des stratégies pour faire face à ces stress. Au cours de l’évolution, seules les plantes capables de mettre en place des mécanismes de défense leur permettant de percevoir le milieu extérieur et de répondre à ses modulations par une réponse biologique adaptée ont perduré par sélection naturelle.

Chaque plante possède une variété de moyens de défense constitutifs. Ainsi, malgré la diversité d’agents pathogènes auxquels les plantes peuvent être confrontées, les barrières physiques et chimiques préformées mises en place par les plantes au cours de l’évolution constituent un véritable obstacle pour le développement d’agents pathogènes. On parle alors de défenses passives (ThordalChristensen, 2003).

Parmi toutes les barrières constitutives présentes chez les plantes, la cuticule est probablement la structure de protection la plus efficace. Composée de cutine, un polymère insoluble intimement imbriqué dans un réseau de cires (Jeffree, 1996), la cuticule est hydrophobe. La plupart des champignons pathogènes ont acquis la capacité de traverser cet obstacle au moyen d’enzymes spécifiques que l’on nomme cutinases (Iwasaki et Hioki, 1988). Les autres barrières structurales susceptibles de contrer la progression d’un agent pathogène sont représentées par les trichomes (poils qui tapissent la surface d’un organe végétal), les épines (prolongement de la partie ligneuse des plantes) et les aiguillons (piquants, pouvant se détacher, qui naissent de l’écorce ou de l’épiderme der certaines plantes). En parallèle, les barrières chimiques constitutives sont fabriquées continuellement, même en l’absence d’agents pathogènes. Au sein de ces molécules, appelées phytoanticipines, sont regroupés les composés phénoliques, les alcaloïdes, les lactones, les saponines, les glycosides cyanogéniques et les huiles.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
I. INTRODUCTION
1. Contexte général
2. Mécanismes de défense des plantes contre les agents pathogènes
a. Généralités
b. Résistance active
c. Reconnaissance de l’agent pathogène et transduction du signal
d. Réponse de défense
3. Principaux agents pathogènes cryptogamiques du fraisier
a. Botrytis cinerea
b. Podosphaera aphanis
c. Rhizopus
4. Méthodes de protection des cultures contre les agents phytopathogènes
a. Lutte chimique
b. Méthodes alternatives de protection
c. Lutte physique
5. Utilisation de la lumière pour proteger les cultures contre les champignons
phytopathogènes
a. Description des rayonnements UV
b. Mode d’action des rayonnements UV
c. Effet des rayonnements UV­C en post­ récolte
d. Effet des rayonnements UV‐C en pré‐récolte
II. PLAN DU TRAVAIL
1. Problématique
2. Hypothèses de travail
3. Plan du manuscript
III. PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS SCIENTIFIQUES REALISEES AU COURS DE LA THESE
1. Articles publiés et soumis
2. Communications orales et posters
CONCLUSION GENERALE

Télécharger le rapport complet