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COLLOQUE BIOCONTROLE > 8 FEVRIER 2016 > NANCY COLLOQUE BIOCONTROLE > 8 FEVRIER 2016 > NANCY

Stratégies alternatives de protection de la vigne contre les

maladies fongiques

Pr Christophe CLÉMENT Université de Reims Champagne Ardenne

Unité de Recherche Vignes et Vins de Champagne SFR Condorcet – FR CNRS 3417

BP 1039, 51687 Reims Cedex 02 [email protected]


Pesticides : un vrai problème France

▪ 100 000 tonnes de produits phytosanitaires

▪ 1er pays consommateur en Europe

Qualité des eaux

▪ pesticides utilisés il y a 30 ans arrivent dans les nappes phréatiques

▪ qualité de l’eau du robinet

▪ inertie du système (30 ans)

Exemple de la viticulture

▪ 2 à 3 % des surfaces cultivées en France

▪ 30 à 50 % des pesticides utilisés

▪ pesticides utilisés en viticulture : 50 % fongicides

(35 % herbicides, 10 % insecticides, 5 % anti-limaces, raticides…)

▪ 15 à 25 traitements

Directives nationales et européennes

▪ suppression de molécules à utilisation phytosanitaire

▪ décrets Septembre 2006

▪ Grenelle de l’environnement (Ecophytovigne 2018)

Santé des Agriculteurs

▪ maladies induites par l’utilisation des pesticides

▪ évolution des technologies de diffusion

Technologies non acceptées

▪ organismes génétiquement modifiés non acceptés

▪ perte de la confiance en la science (sang contaminé, hormone de croissance, …)

Suppression de certains traitements

▪ arsénite de soude interdit (Novembre 2001)

maladies du bois de la vigne


Pathogène

Stimulation des défenses des plantes

SDP Pesticides

Stratégies alternatives de lutte contre les maladies des plantes

BIOCONTROLE : 2 approches complémentaires

▪ ELICITATION : utilisation de molécules stimulatrices des défenses

▪ LUTTE BIOLOGIQUE : utilisation de micro-organismes conférant à la

plante un certain niveau de protection


Maladies

Victime Colza, blé, orge, tomate, vigne

Arabidopsis ▪ Changement climatique

Héros Micro-organismes, éliciteurs

Bad boys Parasites fongiques

Réactions de défense des plantes

contre les stress

biotiques et abiotiques

Non permanents

• 3 IgE sous contrat

• 1 Secrétaire (fonds propres)

• 6 post doctorants

• 8 doctorants (+ 2 à venir)

• 3 masters 2

Personnels

50 personnes environ

Permanents

• 22 Enseignants Chercheurs (5 PR, 16 MCU, 1 PRAG)

• 1 IgR, 1 ETP IgE (3 personnes)

• 4 Personnels Techniques


Utilisation de micro-organismes : LUTTE BIOLOGIQUE

Pathogènes

Micro-organismes bénéfiques

Maladie

Sécrétion d’éliciteurs

ELICITATION

Pénétration dans la plante et SDP

BIOCONTRÔLE

Protection

+

-

Antibiotiques

-

-


• stimulateur de croissance (PGPR) • protection contre certaines maladies

Burkholderia phytofirmans souche PsJN

• isolée de racines d’oignon (Frommel et al. 1991 & 1993)

• associée à de multiples plantes cultivées herbacées (Frommel et al. 1991 & 1993, Pillay et Nowak 1997, Nowak 1998,

Sessistch et al. 2005, Salles et al. 2006)


Colonisation des tissus

Protection

Contournement des défenses

Colonisation de la surface racinaire

Pénétration dans les tissus

Attraction des bactéries


Attraction de la bactérie

• Exsudats racinaires

Les racines de vigne secrètent des métabolites dans le sol, notamment :

• sucres (glucose, fructose, saccharose, …)

• acides organiques (acide malique, …)

• acides aminés (alanine, leucine, …)

Glucose

0

1 2

3 4

5 6

7

0 1 10 100

Nb bactéries par capillaire (X 105)

Acide malique

0

1 2

3 4

5 6

7

0 1 10 100


Alanine

0

2

6

10

14

0 1 10 100

Concentrations (mM)


Burkholderia phytofirmans strain PsJN est attirée par les exsudats racinaires

Identification des métabolites en cours


Colonisation de la surface racinaire et pénétration dans la plante

• Colonisation ▪ Multiplication ▪ Formation de biofilm

• Pénétration

polygalacturonase

endoglucanase

▪ Secretion d’enzymes

▪ Rejoint le xylème

• Diffusion

Propagation de la bactérie par les vaisseaux de xylème

Gfp transformed bacteria

Bactéries retrouvées

dans tous les organes

5 à 6 semaines


Biostimulation de la croissance

0

0,5

1

1,5

2

biomasse totale

parties aériennes

tiges feuilles racines

Poids (g)

contrôle bactérisées

Biomasse

BIOSTIMULANT

PsJN Témoin

3.15a 0.30a

CO2 fixation (mol.m-2.s-1)

O2 production (nmol.min-1.cm-2)

control (26°C)

3.98c 0.65c bacterised (26°C)

-

+ Photosynthèse


Bad boy Botrytis cinerea

Héros B. phytofirmans

st. PsJN

Mécanismes de protection Premiers éléments de compréhension

Victime Vitis vinifera cv. Chardonnay

Stimulation des défenses

Antibiose


Mécanismes de protection Antibiose directe

Temps (h)

Croissance de B. cinerea (cm²)

Botrytis cinerea

B.c./B.p. PsJN 0H

B.c./B.p. PsJN 72H

0

5

10

15

20

25

30

35

0 24 48 72 96

mort du mycelium

attraction

b

a

0

1

2

3

4

5

6

Témoin Botrytis cinerea


*

Composés actifs sécrétion

72 h

Nature de ces composés ?


1h 24h

PsJN

P.s.pisi

E. coli

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 5 10 15 20 25

Temps (min)

Mort cellulaire (DO 600 nm)

4,7

5

5,3

5,6

5,9

0 60 120 180 240 300 360

Temps (min)

0 60 120 300 360

pH extra-cellulaire

P. syringae pv. pisi

B. phytofirmans PsJN

témoin

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 100 200 300 400

Temps (min)

H2O2 rlu

Contournement des défenses

P. syringae pv. pisi • alcalinisation du milieu (2 phases) • burst oxydatif (2 phases) • mort cellulaire

B. phytofirmans • alcalinisation du milieu (1 phase) • pas de burst oxydatif • pas de mort cellulaire


Mécanismes de protection Stimulation des défenses

activité chitinase

0

1

2

3

4

5

6

7

8

racine tige feuille

control

bacterized

* *

*

mg product/min/g FW

• effet éliciteur de la bactérie

• protège la plante contre B. cinerea

Témoins Plants bactérisés

+ + + - +

mg hydr. glucose/min/g FW activité β 1,3 glucanase activity

control bacterized

*

* * 0

5

10

15

20

25

racine tige feuille


=> dans les racines, régulation par la voie de l’acide salycilique

=> dans les inflorescences, régulation par la voie de l’acide jasmonique (ISR)

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4

PR6

Temps (dpi)

Facteur d’induction

témoin bactérisé

BIG 102

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6

Temps (dpi)


0

10

20

30 PR6

0 1 2 3 4 5 6


0

1

2

3

4

5 BIG 102

0 1 2 3 4 5 6


Racines

Inflorescences

boutures

bactérisation racinaire

dans les inflorescences

0

50

100

0 24 48 72 temps (hpi B. cinerea)

% inflo nécrotiques

témoin bacterisé

PR 6 : gène impliqué dans la régulation par l’acide jasmonique BIG 102 : gène impliqué dans la régulation par la voie de l’acide salycilique


x1,9

x4,7

x3,1

x4,8

x2,6

x3,1

x2,5

témoin

COR gene VvCBF4 230

VvPAL 8,8

VvSTS 151

JA pathway VvLox 1,6

VvGluc 3

VvChit4C 13

VvChit1B 4,7

SA pathway

PR proteins

bactérisé

435

41,4

461

7,6

7,7

40

11,7

VvSTS

0

100

200

300

400

500

600

24 h 48 h 72 h 2 wks

rela

tive

ge

ne

exp

ress

ion

non-bacterisé

bacterisé

• effet potentialisateur de la bactérie pour l’induction des défenses


• Potentialisation



• Production d’H2O2

dans les plantes bactérisées :

• l’accumulation d’H2O2 se fait plus rapidement et plus fortement durant les 3 premiers jours => potentialisation du burst oxydatif

• la concentration d’H2O2 diminue après seulement 3 jours => potentialisation du processus de détoxification de l’H2O2

a a a a

a

c

b

b

b

c

0

2

4

6

8

10

24 h 48 h 72 h 1 sem 2 sem temps d’exposition

H2O2 (µmoles.g-1 MF)

a a a a

a

c

b

b

b

c

a a a a a

a a a a a

c

b

b

b

b

b

b

c c

c

non-bactérisé

bactérisé

H2O2: oxydant puissant

composé toxique


0

4

8

12

16

20a

b b

c d

bc b

ind

ice

de

mal

adie

s (%

) Feuilles

0

2

4

6

8

10

Bai

es In

fect

ées

(%)

c c

a

b b

d

b

Baies

Protection

Contamination de baies à maturation Contamination Naturelle

Control traitement

12 Jours post-inoculation

Control Traitement

Résistance foliaire

Application des bactéries au niveau du sol

en mai

Résistance induite par les bactéries autochtones

Au vignoble : 2 mois après application racinaire, les bactéries sont effectives pour contrôler B. cinerea au niveau foliaire et baies.

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

0 12 24 36 48

0

20

40

60

80

100

0 12 24 36 48

0

20

40

60

80

100

0 3 6 9

Développement de Botrytis

témoin bactérisé

Accumulation de resvératrol

Expression du gène GST

hpi

potentialisation

Réactions de défense


Conclusions

=> Burkholderia phytofrimans souche PsJN

• stimule la croissance de la vigne (PGPR)

action sur la photosynthèse, potentiellement sur la synthèse d’auxine

• protège la vigne contre Botrytis cinerea par 2 voies différentes

▶ antibiose directe

▶ potentialisation du système de défense

• est capable d’activer des voies de défenses organe-dépendantes*

=> Biocontrôle possible au vignoble et au champ : il faut maintenant passer à la phase « D » de la « R&D »


Remerciements

=> Tous les membres du laboratoire

=> Les organisateurs de la journée

=> VOUS pour votre attention !!!

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