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Pathologie végétale

Sameh Selim

Biochimie Biologie Moléculaire et Cellulaire

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Mécanismes de défense des plantes

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paroi

Cellulevégétale

paroi

Champignon

StimulationDes

défenses

GIP

Glucanases

Chitinases

PGIP

Eliciteurs endogènes

-1,3 glucanes ( )

Oligogalacturonides ( )

Polygalacturonases

Eliciteurs endogènes

-1,3 glucanes ( )

Oligogalacturonides ( )

Oligochitines ( )

Eliciteurs exogènes

Oligoglucanes ( )

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Mécanismes de défense des plantes1. Défenses passives

b. Biochimiques Phytoncides = prohibitines

• Phénols à la surface des feuilles

• Flavones des oignons rouges

• Delphinidine du pois à graine verte2. Défenses actives

Phytoalexines

Pathogenesis-related Protein (PR protein)

Épaisseur de la cuticule

Teneur en cutine

Nombre de stomates

Re-floraison

Lignification

a. Physiques

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• Ex. Sur pomme de terre– Maladie = mildiou– Parasite = Phytophthora infestans

• Race compatible (avec la variété de pdt) provoque la maladie• Race incompatible (avec la variété de pdt) ne provoque pas la maladie

Race compatible

Race incompatible

ScopolineRhishitine

Phytuberine

Blessures

Chaconine

Solanine

SolanidineAutres phytoalexines :

Pisatine / parasites du pois ; phaseoline / parasites du haricot

Pas de phytoalexine chez les parasites des céréales !?

Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

Phytoalexines

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Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

a. Les 3 phases de défense active

Perception : Eliciteurs exogènes et endogènes

Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000)

Molécule élicitrice

Protéine réceptrice

Pathogène Plante

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1. Formation d’anion superoxide : O2 + NADPH O2• – + NADP + H+

2. A faible pH : formation de radical hydroperoxyl : O2• – + H+ •HO2

3. Formation de peroxyde d’hydrogène : •HO2 + •HO2 H2O2 + O2

ou •HO2 + O2• – H2O2 + O2 + OH–

H2O2 + Fe2+ Fe3+ + OH• + OH–

Réponse rapide : Activation des protéines G, associées aux récepteurs de la membrane

Entrée Ca++ et sortie K+ et Cl– activation des enzymes « protéines kinases »

Stress oxydatif : production de « Reactive Oxygen Species (ROS) =La Forme Active d’Oxygène (FAO)»

Traversent la membrane fongique

Péroxydation des lipidesFragmentation ADN

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Transduction des signaux éliciteurs chez les plantes

Hammond-Kosack et Jones, 1996

Les plantes utilisent > 50 000 composés (MS) dans leurs interaction avec l’ environnement.

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Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

a. Les 3 phases de défense active

Perception

Signalisation

Source : Buchanan et al. (2000)

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Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

a. Les 3 phases de défense active

Perception

Signalisation

Réaction

Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000)

Hydroxyproline-Rich Glycoproteins (HRGP)

* Cytoskeletal Rearrangement

The cytoskeleton, a filamentous network of actin, tubulin and other protein components, is essential for cellular structure, maintenance, intracellular transport, cell division and many other functions.

*

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Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

b. Mécanismes de défense active

Hypersensibilité (HR)

Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000)

Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000)

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Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

b. Mécanismes de défense active

Hypersensibilité (HR)

Résistance locale acquise :

Source : (1) Buchanan et al, 2000) ; (2) dmd.nihs.go.jp/latex/defense-e.html

1ère infection 2ème infection

HR

TMV / tabac

Pathogenesis Related proteins (PR proteins) (2):

PR-1 : protéine antifongique ; PR-2 :endo β 1-3 glucanases; PR-3, PR-4, PR-8, PR-11 : Chitinases ; PR-5 : protéine antifongique inhibiteurs de trypsine ; PR-6 : Inhibiteurs de protéinases ; PR-7 : endoprotéases ; PR-9 : peroxydases ; PR-10 : ribonucléases

Renforcement des parois : papilles

(1)

(1)

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• Elicitation :– Exogène : protéines ; lipides ; oligosaccharides (β glucane ; chitosane)

– Endogènes : oligosaccharides dérivés de pectine végétale

• Déclenchent : hypersensibilité et / ou mort cellulaire

– Eliciteurs généraux = indispensables à la vie : ex : Elicitine de Phytophthora infestans transport de stérols (indispensable, mais pas synthétisé par le champignon)

Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

b. Mécanismes de défense active

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Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000)

Durrant et Dong, 2004 : Migration du signal SAR probablement de nature lipidique

Gozzo, 2004 : Période de mise en place : 1 à 2 semaines

Mécanismes de défense des plantes

2. Défenses actives

b. Mécanismes de défense active

Hypersensibilité

Résistance locale acquise

Résistance systémique acquise

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Blessures Organisme Avirulent Organisme Virulent

Stress oxydatif

Voie acide shikimiqueVoie octadecanoides

Acide linolénique

Acide jasmonique (JA)Ethylène

Acide trans cinnamique

Acide salicylique (SA)

Phytoalexines

Lignine

Tannins condensés

SAR

PR protéines acides

PR-1, PR-2, PR-5

Inhibiteurs de protéinases

Défensines (pdf1.2)

Thionines (thi2.1)

PR protéines basiques

PR-3, PR-8

Acide coumarique

isochorismate

phenyl alanine amonia lyase (PAL)

Mécanismes de défense des plantes

Principales voies de défense actives

ISR

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Mécanismes de défense des plantes

Variations de la résistance

Organe

Âge des tissus

Niveau de nutrition

Stade de développement