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Les composés phénoliques
Généralités
Les composés phénoliques, ou polyphénols sont des phytomicronutriments synthétisés par les végétaux et qui appartiennent à leur métabolisme secondaire. Ils participent à la défense des plantes contre les agressions environnementales [13]. Ces molécules jouent un rôle majeur au niveau de la croissance des végétaux et dans la lutte contre des agents pathogènes et des infections. La couleur des fruits, des fleurs et des feuilles est une des caractéristiques d‟une sous-classe des flavonoïdes [14].
Les polyphénols, qui forment une immense famille de plus de 8000 composés naturels, sont divisés en plusieurs catégories: les flavonoïdes qui représentent plus de la moitié des polyphénols; les tanins qui sont des produits de la polymérisation des flavonoïdes; les acides phénoliques, les coumarines, les lignanes et d‟autres classes existent en nombres considérables [15]. Parmi les antioxydants végétaux, les composés phénoliques apparaissent comme étant les plus efficaces quant à leurs effets protecteurs dans l‟organisme.
Les alcaloïdes
Généralités
Les alcaloïdes sont des molécules à bases azotées, le plus souvent hétérocycliques, très majoritairement d’origine végétale. Ils peuvent se présenter sous forme de molécules organiques hétérocycliques azotées basiques [18]. La quasi-totalité des noms communs d’alcaloïdes portent une terminaison en «-ine », comme la nicotine, la caféine, l’atropine, l’ibogaïne, l’émétine, l’ergine ou la morphine. Habituellement en chimie biologique, les alcaloïdes sont des dérivés des acides aminés. On les trouve sous forme de mélanges complexes, souvent à base de plusieurs, voire de dizaines de molécules d’alcaloïdes différentes, avec leurs précurseurs, en tant que métabolites secondaires, principalement chez les végétaux, les champignons et quelques groupes d‟animaux peu nombreux. Il existe un type d’alcaloïdes contenant deux atomes d’azote dans le noyau aromatique et qui n’est pas d’origine naturelle, c’est le groupe des pyrazoles.
Biogenèse
Les alcaloïdes sont élaborés dans les tissus vivants à partir de précurseurs du métabolisme fondamental (ou primaire) qui, dans la majorité des cas, sont des acides aminés. Ainsi, les alcaloïdes indoliques et la quinine dérivent du triptophane, tandis que les tropaniques de l’ornithine, les isoquinoléiques sont issus de la phénylalanine. Toutefois, d’autres unités métaboliques sont simultanément incorporées, comme le mévalonate, précurseur des terpènes, dans la plupart des alcaloïdes indoliques. Certains ont une autre origine, comme la coniine qui dérive d’un motif polyacétique (−CH2−CO−)n. La biosynthèse s’effectue par une suite de réactions enzymatiques et peut être suivie par incorporation aux plantes de précurseurs marqués en des positions déterminées par des isotopes radioactifs (14C, tritium 3H) ou non (13C). Les progrès de la culture des cellules végétales in vitro ont permis de l’utiliser ici, en particulier pour mettre en évidence différents intermédiaires, comme cela a été fait avec les alcaloïdes indoliques et isoquinoléiques [19].
Classification
Depuis leur découverte et jusqu‟à maintenant plus de 10 000 alcaloïdes ont été isolés ou détectés à partir de sources végétales, animales, ou de micro-organismes.
Le nombre de composés d‟alcaloïdes connus et leur diversité structurale ont fait de leur classification une tâche difficile à établir et pour cela leur classification est basée sur plusieurs critères : l‟origine biologique, la voie de biosynthèse, et la structure [20].
• Selon l’origine biosynthétique
La classification des alcaloïdes la plus utilisée est celle se basant sur la structure chimique de ces composés et leurs précurseurs moléculaires, ainsi les alcaloïdes sont classés en trois grands types : les alcaloïdes vrais, les pseudo-alcaloïdes et les proto-alcaloïdes [21].
-Les alcaloïdes vrais qui sont des substances d‟origine naturelle et de distribution restreinte, de structure souvent complexe, azotée (atome d‟azote inclus dans un hétérocycle) et de caractère basique. Ils existent dans la plante sous forme de sels, ont pour origine biosynthétique un acide aminé et sont dotés d‟une activité pharmacologique significative.
-Les pseudo-alcaloïdes qui sont des métabolites présentant les caractéristiques des alcaloïdes vrais excepté leur origine biosynthétique. Dans la majorité des cas connus, ce sont des dérivés d‟isoprénoïdes (alcaloïdes terpéniques) et du métabolisme de l‟acétate. -Les proto-alcaloïdes qui sont des amines simples dont l‟azote n‟est pas inclus dans un système hétérocyclique, ont une réaction basique et sont élaborés in vivo à partir d‟acides aminés [22, 23].
• Selon leur composition chimique et structure moléculaire
La constitution chimique des alcaloïdes est extrêmement variée, le seul point commun est la présence d‟un azote qui confère à la molécule un caractère basique plus ou moins prononcé. L‟azote est le plus souvent intra-cyclique et entre dans la formation d‟un noyau de base déterminant la classification [24].
Screening phytochimique
Le screening phytochimique permet de mettre en évidence les métabolites secondaires des espèces. L‟extraction et la révélation de ces composés font appel à un ensemble de solvants et de révélateurs [25] :
– le méthanol pour l‟extraction des flavonoïdes, des alcaloïdes et des tanins;
– le chloroforme pour les composés cyanogènes et les coumarines;
– l‟éther de pétrole pour les quinones libres;
– l‟hexane pour les terpènes;
– l‟eau pour les saponines.
Les révélateurs utilisés pour la mise en évidence de ces substances sont :
– le 2-amino-éthyldiphénylborate (ou réactif de Neu) à 1% dans le méthanol sert de révélateur pour la visualisation des flavonoïdes;
– le réactif de Dragendorff, de Mayer et d‟iodoplatinate sert de révélateur pour les alcaloïdes;
– le chlorure de fer (FeCl3) à 1% dans le méthanol sert de révélateur pour la détection des tanins;
– le chlorure d‟antimoine dans le chloroforme permet de révéler les terpènes;
– le picrate de sodium pour les composés cyanogènes;
– le NaOH 0,1 N permet de révéler les quinones;
– les vapeurs de NH4+ permet détecter les coumarines;
– le calcul de l‟indice de mousse permet la recherche des saponines.
D. Mode d’action des métabolites secondaires sur les nématodes
Les métabolites secondaires sont, en effet, libérés de la plante vers l‟environnement selon quatre processus écologiques : l‟émission de molécules volatiles via les différents tissus, l‟exsudation racinaire(le maximum d‟effet se produisant près des racines), le lessivage et la décomposition des résidus végétaux.
Par ailleurs, trois modes de contrôle des nématodes, ou némato- régulation (maintien des populations de nématodes à un seuil ou à un niveau de pathogénicité non néfaste à la culture), ont été identifiés, via l‟action de ces métabolites [26] :
– la némato-répulsion : molécules qui, par leur présence, éloignent les pathogènes, ou qui dissuadent leurs agresseurs par leur odeur ou par leur goût ;
– la némato-staticité : molécules qui, par leur présence, agissent sur les fonctions motrices du nématode en le paralysant ;
– la némato-toxicité : molécules qui, par leur présence, tuent les nématodes.
NEMATODES
Description morphologique et cycle de vie des nématodes
Les nématodes phytoparasites sont le plus souvent des vers ronds en forme d‟aiguille de taille variant de 0,25 à plus de 1 mm, certains atteignant 4 mm. Bien que généralement de forme effilée de la tête à la queue, ils existent avec une très grande variabilité de formes et de tailles. Chez quelques espèces, les femelles perdent leur forme effilée au fur et à mesure de leur croissance, jusqu‟à devenir des femelles adultes élargies, en forme de poire, de citron, de rein ou sphériques. Comme les autres animaux, les nématodes possèdent des systèmes circulatoire, respiratoire et digestif. Les nématodes phytoparasites diffèrent des autres nématodes qui s‟alimentent sur des bactéries et des champignons par la présence d‟une structure spécialisée : le stylet. Ce stylet est utilisé à la fois pour injecter des enzymes dans les cellules et les tissus végétaux des plantes et pour en extraire le contenu, d‟une manière très semblable aux aphidés (pucerons) sur les plantes [27].
Le cycle de développement des nématodes est typiquement divisé en 6 : le stade œuf, 4 stades juvéniles et le stade adulte. La durée de chacun de ces stades et du cycle biologique complet diffèrent selon les espèces et dépendent de facteurs comme la température, la teneur en eau et la plante hôte. En conditions favorables sous les tropiques, de nombreuses espèces ont des cycles de développement très courts avec plusieurs générations par saison. Cela peut conduire à des développements très rapides de populations à partir de seulement un ou deux individus. Par ailleurs, les nématodes peuvent survivre à des conditions défavorables comme la saison sèche ou les hivers froids. Certaines espèces survivent mieux à différents stades, par exemple les espèces du genre Heterodera survivent mieux sous formes d‟œufs à l‟intérieur de kystes, le genre Ditylenchus au quatrième stade juvénile et le genre Anguina au second stade juvénile [28]. Cependant les facteurs susceptibles d‟influencer le cycle de vie d‟un nématode sont : la température, l‟humidité, le pH, l‟eau, l‟aération, le type de sol, la pression osmotique, la matière organique, la plante hôte, etc.
Symptômes d’attaques de nématodes
D‟après Coyne, D.L., Nicol, J.M. et Claudius-Cole, B. 2010 [27], les symptômes d‟attaques de nématodes sont observables sur les parties aériennes comme sur les parties souterraines.
Symptômes sur les parties aériennes
Les symptômes sur les parties aériennes se divisent en deux catégories : ceux qui sont causés par des nématodes des parties aériennes qui attaquent le feuillage et ceux qui sont causés par des nématodes du sol attaquant les racines.
Symptômes causés par les nématodes des parties aériennes
• Formation de galle, ou gonflement anormal des grains (e.g. Anguina) ou des feuilles (e.g. Cynipanguina), des stries sur feuille, blanchissement et décoloration des feuilles (particulièrement sous climat tempéré) (e.g.Aphelenchoides), épaississements, crevasses et croissance désorganisée des tissus (e.g. Ditylenchus),
• Nécrose interne de la tige, association avec un anneau rouge (Bursaphelenchus cocophilus), nécrose de l‟inflorescence, Chlorose/brunissement des feuilles (aiguilles de pins), possible mort de l‟arbre (Bursaphelenchus xylophilus).
Photo 3: Déformation des épis d‟orge et de blé en présence du nématode des épis Anguina tritici [R. Sikora].
Symptômes causés par les nématodes des racines
• Chlorose (jaunissement) ou toute autre coloration anormale du feuillage, croissance inégale et réduite, feuillage fin et peu fourni, symptômes liés au stress hydrique comme flétrissement de la plante ou enroulement des feuilles,
• Mort de plantes pérennes ou ligneuses avec peu ou pas de nouvelles feuilles, réduction de la taille des fruits et des graines, faiblesse des récoltes.
Symptômes sur parties souterraines
Ils sont dus aux nématodes et sont parfois suffisamment spécifiques pour autoriser le diagnostic d‟un problème nématologique. L‟arrachage des plantes ou le dégagement des racines est nécessaire pour observer les symptômes. Les symptômes comprennent:
• Formation de galles, racines raccourcies, épaissies, enflées à leurs extrémités, lésions sur les racines, nécroses sur les racines et les tubercules, pourrissement et mort des racines, crevasses sur racines et tubercules,
• Présence de kystes ou de „perles‟ sur les racines, racines déformées, architecture racinaire altérée.
Différentes méthodes sont utilisées pour extraire les nématodes : la méthode de Baermann, la méthode par broyage de racines ou de feuilles, la méthode par tamisage, la méthode par incubation, l‟élutriation, la méthode de Fenwick et la méthode par centrifugation-flottaison.
METHODES CONVENTIONNELLES DE LUTTE CONTRE LES NEMATODES EN CULTURE
Les principales méthodes sont : la prophylaxie (hygiène des parcelles), la lutte physique (solarisation, submersion), la lutte biologique (utilisation et protection d‟ennemis naturels des nématodes) et en dernier ressort la lutte chimique par utilisation de nématicides de synthèse. Cette dernière méthode est coûteuse et nocive pour l‟homme et l‟environnement.
Les méthodes prophylactiques
Le premier moyen de protection contre les nématodes à galles est la prophylaxie pour empêcher leur dissémination et leur développement dans les parcelles. Son efficacité est bien démontrée et reste primordiale, en particulier pour éviter la contamination de tout le parcellaire d‟une exploitation. Les bonnes pratiques prophylactiques peuvent être l‟arrachage des racines, le nettoyage des outils de travail du sol, l‟installation d‟un pédiluve pour nettoyer les chaussures [30]. Ce sont des mesures nécessaires et indispensables pour limiter les infestations par les nématodes.
Cependant, elles ne sont souvent pas suffisantes et sont la plupart du temps peu suivies.
La lutte physique
Il existe différentes techniques physiques permettant une lutte plus naturelle que l‟utilisation de produits chimiques. Cependant ces techniques ne peuvent s‟appliquer qu‟aux petites surfaces et nécessitent le plus souvent de gros moyens financiers et matériels. Nous allons brièvement en décrire quelques-uns :
La solarisation
La solarisation est une méthode physique, utilisant l‟énergie solaire, mise au point en Israël vers 1975. C‟est une technique simple et peu coûteuse de désinfection du sol. Elle consiste à élever la température du sol dans ses couches superficielles (jusqu’à 30 Ŕ 40 cm) pendant une durée suffisamment longue pour tuer les organismes pathogènes et détruire les stocks de semences des adventices.
Ce réchauffement est obtenu en recouvrant le sol d‟un plastique transparent après un arrosage abondant. Le film transparent laisse passer les rayons UV qui ont un fort pouvoir biocide [31]. Elle utilise un film en polyéthylène très fin permettant d‟augmenter l‟impact du rayonnement solaire sur le sol et de générer de la chaleur par effet de serre.
La submersion
Elle a pour principe d‟inonder avec de l‟eau les parcelles durant plusieurs mois (exemple des casiers rizicoles). En effet, les parasites ne résistent pas à une submersion aussi longue, ils meurent par asphyxie [29].
Lutte biologique
Les plantes pièges et plusieurs micro-organismes sont connus pour contrôler les nématodes phytoparasites. Ces organismes, principalement des champignons et des bactéries, peuvent être utilisés en lutte biologique contre les nématodes. Cependant, ce type de lutte reste limité aux petites surfaces [32].
Les plantes pièges
La technique de culture piège consiste à réaliser une plantation à haute densité de petits tubercules, fortement pré germés afin de piéger les larves dans la plante puis détruire la culture cinq semaines plus tard avant la fin du cycle des parasites [33]. Il est possible également de planter des solanacées sauvages non tubéreuses (ex : Solanum sisymbrifolium ouracktblad) qui vont piéger naturellement les larves dans la plante [34].
La bactérie parasite des nématodes
Les bactéries mycéliennes à endospores du genre Pasteuria sont des parasites obligatoires, notamment, des nématodes phytoparasites [35]. Les spores de Pasteuria penetrans sont utilisées en suspension contre les Globodera [36].
L‟efficacité parasitaire de Pasteuria penetrans remarquable permet de réduire les populations de nématodes de plus 80 , ensuite ses endospores sont d‟une résistance exceptionnelle qui permet leur stockage pendant très longtemps sans aucun problème particulier [37].
Les champignons
Les champignons ovicides ont la propriété de tuer les œufs des nématodes. Parmi eux Paecilomyces lilacinus et verticilluim chlamydosporium sont à retenir. Les filaments de Paecilomyces lilacinus percent la coque de l‟œuf grâce à des enzymes appropriées puis pénètrent à l‟intérieur et parasitent l‟embryon. Cette espèce a été approuvée au Pérou par Jatala et al. (1979) [38] sur la pomme de terre attaquée par Meloidogyne et par Globodera pallida [39, 40].
Lutte chimique
La lutte chimique permet de maitriser avec un succès certain les nématodes parasites des plantes. Mais cette approche reste encore la plus utilisée malgré des effets secondaires négatifs sur l’écosystème et plus généralement sur l’environnement (pollution, non-spécificité des matières actives) et sur la culture elle-même (résidus, phytotoxicité) [41]. Utilisés jusqu‟à récemment, les nématicides chimiques sont des produits extrêmement toxiques pour l‟Homme, pour les animaux mais aussi très polluants pour les nappes phréatiques et très dangereux pour la couche d‟ozone. Ces molécules chimiques sont radicales face aux nématodes. En effet elles permettent de détruire 80 à 90 des parasites d‟une culture infestée.
Ils ne permettent de traiter que les 20 à 30 premiers centimètres du sol. Les nématodes des couches profondes ne sont donc pas détruits et attaquent les cultures suivantes, ce qui nécessite des traitements répétés [29]. Ils peuvent être utilisés de deux façons différentes soit par fumigation ou par action systémique :
La méthode par fumigation
L‟utilisation de pesticides par fumigation consiste à introduire un gaz ou une substance donnant naissance à un gaz dans une atmosphère plus ou moins fermée ou directement dans le sol. Certains nématodes peuvent être maitrisés en utilisant des traitements à action de contact à base de fumigants (dichloropropane dichloropropéne (DD), dibromide d‟éthylène (EDB) et Dazomet) [42].
Les fumigants sont nématicides, fongicides, bactéricides et herbicides. Ils sont donc très toxiques et détruisent l‟écosystème présent (animaux, insectes, champignons etc.). Il s‟agit d‟une méthode qui nécessite une préparation rigoureuse du sol avec un arrosage intensif et maitrisé des sols avant et après traitement. En effet cela permet de diminuer la dangerosité en diluant le pesticide dans le sol [29].
La méthode par action systémique
Les pesticides systémiques pénètrent dans la plante par les racines ou les feuilles et sont véhiculés par la sève. Ils se diffusent donc dans toute la plante et se présentent sous une forme liquide ou sous forme de granulés. Les molécules utilisées pour combattre les nématodes sont les organophosphorés et les carbamates. On peut distinguer plusieurs types de pesticides systémiques en fonction de leur mode d‟administration [29] :
• Les pesticides systémiques translaminaires qui pénètrent dans les tissus de la plante après pulvérisation et qui sont diffusés par le phloème,
• Les pesticides systémiques en Traitement de Semences (TS) qui pénètrent dans la plante par les racines et qui sont diffusés par la sève via le xylène (de bas en haut).
De très nombreuses espèces de plantes sont connues depuis longtemps pour leurs activités nématicides et sont utilisées contre les nématodes phytophages soit comme engrais verts dans les assolements (culture intercalaire ou en rotation), soit sous forme de broyats ou d’amendements incorporés au sol. Les plantes nématicides produisent des substances néfastes aux nématodes. Elles sont plus ou moins spécifiques d’un ou de plusieurs genres de nématodes mais ne sont pas efficaces sur toutes les espèces de ce type de ravageur. Plus de 200 espèces de plantes appartenant à 80 familles différentes sont ainsi signalées pour leurs propriétés nématicides (publications principalement indiennes, japonaises, brésiliennes et nord-américaines) [43]. Les mécanismes d’action des plantes nématicides sont soit liés à la production par celles-ci de molécules pouvant inhiber l’éclosion ou la pénétration des larves dans les racines ou bien le développement ou la reproduction du nématode ou encore tuer le nématode. Parfois l’effet peut être indirect, car il nécessite la mort de la plante car c’est sa dégradation qui aura un effet nématicide, c’est le cas par exemple du seigle (Secale cereale) [44].
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
I. METABOLITES SECONDAIRES
A. Généralités
B. Classification
1. Les composés phénoliques
a. Généralités
b. Biogenèse
2. Les alcaloïdes
a. Généralités
b. Biogenèse
c. Classification
3. Terpénoïdes
a. Généralités
b. Classification
C. Screening phytochimique
D. Mode d’action des métabolites secondaires sur les nématodes
II. NEMATODES
1. Description morphologique et cycle de vie des nématodes
2. Symptômes d’attaques de nématodes
III. METHODES CONVENTIONNELLES DE LUTTE CONTRE LES NEMATODES EN CULTURE
1. Les méthodes prophylactiques
2. La lutte physique
a. La solarisation
b. La submersion
3. Lutte biologique
a. Les plantes pièges
b. La bactérie parasite des nématodes
c. Les champignons
4. Lutte chimique
a. La méthode par fumigation
b. La méthode par action systémique
IV. PLANTES NEMATICIDES
1. Exemples de plantes nématicides
2. Quelques types de test avec les nématodes et les techniques utilisées
V. LES MOLECULES ISSUES DE PLANTES A VISE NEMATICIDES
CONLUSION
BIBLIOGRAPHIE
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