Et si on vaccinait les plantes?

Et si on vaccinait les plantes?
Les agresseurs des plantes
• agressions biotiques (agents pathogènes, insectes)
• agressions abiotiques (facteurs environnementaux)
Les plantes possèdent des moyens de défense naturels (cuticule, poils,
molécules antimicrobiennes).
Carole Martinez
Cependant, la culture intensive et la réduction dans la rotation
des cultures ont progressivement favorisé le développement
des agents pathogènes et des ravageurs.
Faculté des sciences de l’agriculture
et de l’alimentation
Nicole Benhamou
Centre de recherche en horticulture
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Cochenille farineuse
Utilisation des pesticides
Pendant de nombreuses années : seule solution pour
protéger les cultures et maintenir un rendement satisfaisant.
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L'agriculture durable est l'application à l'agriculture des
principes du développement durable.
Il s'agit donc d’assurer la production
de nourriture, de bois et de fibres en
respectant les limites écologique,
économique et sociale qui assurent la
durabilité dans le temps de cette
production.
Parmi ses objectifs, l’agriculture
durable entend limiter l’usage des
intrants de synthèse comme les
pesticides chimiques afin de préserver
l’environnement et la santé des
consommateurs dewww.ulaval.ca
fruits et légumes.
1
Mammifères
Anticorps
(Molécules
protéiques)
Système
immunitaire
Action indirecte
(renforcement des
barrières physiques)
Révolution
verte
Plantes
Répertoire
“immunitaire”
”
très diversifié
•
•
•
Protéines
Polysaccharides
Composés
phénoliques
Action directe
(antimicrobienne)
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Vaccination
Immunité végétale
Ross (1961) fut le 1er à introduire ce concept suite à
l’observation qu’une plante pré-inoculée par un
micro-organisme non-pathogène développait une
résistance efficace à l’égard d’agents pathogènes.
Ce phénomène n’était pas sans
processus de la « vaccination ».
rappeler
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On commençait donc à entrevoir la
possibilité de "stimuler" le système de
défense de la plante de telle sorte qu’il soit
fonctionnel lors d’une véritable infection.
le
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Lutte biologique
Utilisation de produits
naturels
Les mécanismes de la résistance
Agents antagonistes
La survie d’
’une plante est la résultante d’
’une longue
"bataille" au cours de laquelle les deux protagonistes
s’
’affrontent au moyen de différentes armes : enzymes,
toxines, inhibiteurs, etc.
Biotique
Populations pathogènes
Stimulateurs de défense
naturelle des plantes (SDN)
Stimuler le système
immunitaire
Serres de confinement
Réponse plus rapide et
plus efficace à l’agression
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Abiotique
Résistance active
Le scénario s’exprime selon la
séquence suivante
Perception d’un signal de stress
Transmission du signal de stress :
Signalisation
Réactions au signal de stress
SYNTHÈSE DES
MOLÉCULES DE
DÉFENSE
Cellulases et
pectinases
3
Noyau
1
PERCEPTION
DU SIGNAL
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2
TRANSMISSION
DU SIGNAL
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3
Perception du signal de stress
La perception du signal de stress se fait grâce à
une interaction éliciteur-récepteur membranaire
ÉLICITEURS
Deux grands types
Éliciteurs endogènes
Molécules susceptibles de déclencher
une cascade d’évènements menant à
l’expression des mécanismes de défense
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Fragments pectiques issus
de la paroi de la plante
Éliciteurs exogènes
Molécules produites par
l’agent pathogène
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Éliciteurs exogènes
Agent
pathogène
Pectinases
Éliciteurs ou SDN
Fragments
éliciteurs
exogènes
• Fragments de chitine, polymère de N-acétyl-glucosamine
Composés structuraux
Fragments
éliciteurs
endogènes
PAROI DE LA
PLANTE
Récepteurs
membranaires
Messagers II
Composés
métaboliques
Protéines de stress
Hydrolases
Inhibiteurs
Phytoalexines
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Activation
du génome
• Fragments de chitosane, polymère de N-glucosamine
ARNm
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Éliciteurs exogènes
Cytoplasme
Paroi
• Fragments de β-1,3 glucanes
Algue brune,
la laminaire
• Des protéines et glycoprotéines produites par des
champignons et des bactéries
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Activation
des
réponses
cellulaires
Molécules relai
Acide salicylique
Ethylène
Acide jasmonique
Récepteur
Éliciteur
Dépolarisation membranaire
Membrane plasmique
SDN
Applications agronomiques des éliciteurs
Plante résistante
(Gène R)
Plante sensible
Plante sensible
Plante sensible
RÉSISTANCE
DURABLE ET
SYSTÉMIQUE
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• Produits non spécifiques/action sur différentes cultures
• Activité systémique
• Produits d’origine diverse
Matières organiques (lipides, chitines, proteines, glucanes,
vitamines, oligosaccharides, etc.
Agent pathogène
Agent pathogène
Matières inorganiques comme les sels minéraux ou même les
pesticides
Microorganismes
RÉSISTANCE
MALADIE
Pré-traitement avec un
éliciteur (SDN)
RÉSISTANCE
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5
Les SDN disponibles
Les SDN disponibles
1
Le premier caractérisé est le chitosane
Stimulation des gènes de
défense
On le retrouve en abondance dans la carapace des crustacés
Pas d’expression des
mécanismes de défense
Inoculation des racines
avec F. oxysporum
f.sp. radicis-lycopersici
Traitement avec
du chitosane seul
Économie d’énergie pour
la plante
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Prétraitement avec du chitosane
Les produits homologués sous l’appellation
SDN
Produit
Iodus 40/IodusTM
Matière active
Société, Pays
Laminarine
Goemar, France
Chitosane
Glycogenesys, États-Unis
Harpine = bactérie
Eden Biosciences, États-Unis
Milsana
Extrait de Reynoutria
sacchalinensis
KHB, États-Unis, Allemagne
Sil-Matrix
Silicate de potassium
PQ Corporation, États-Unis
Bion 50
Acibenzola-S-Méthyl
Syngenta, Europe
FEN 560
Extrait de fenu-grec
Agrow, Europe
Extrait d'algues Plantin
Plantin, France
Elexa
TM
Messenger
Plantalg
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Iodus 40®
Le Iodus 40®, homologué en 2002 a pour principe actif est la
laminarine, un polymère de β-1,3-glucanes extrait de l’algue brune
(Laminaria digitata).
Ce produit biologique est le premier stimulant de l’immunité
végétale à être mis sur le marché pour lutter contre l’oïdium, la
septoriose, et le piétin-verse du blé tendre.
Laboratoires Goëmar
St Malo, France
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Spécialisé dans l’extraction de composés
à partir d’algues
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Iodus 40®
Diffusion de Iodus® 40
Le Iodus 40® est un concentré soluble, appliqué au stade « épi-1cm »
à raison de 1 litre/hectare et protège le blé pendant 40 jours,
réduisant ainsi l’utilisation massive de fongicides.
Devant la généralisation de la résistance des agents pathogènes aux
produits chimiques, le Iodus 40® est considéré comme l’alternative la
plus pertinente aux triazoles.
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Milsana®/ Regalia Maxx
Messenger®
Le Milsana® contient 5% d’un extrait
de la renouée de sakhaline (Reynoutria
sachalinensis F. Schmidt (Nakai).
Deux composés, le émodin et le
physcion, ont été identifiés dans la
matière active.
Ces
composés
sont
des
anthraquinones,
à
structure
aromatique.
Le Messenger® est un produit dont
la matière active est une protéine
bactérienne, la harpine.
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Il doit être appliqué à intervalle de 7
jours pour conserver son efficacité.
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Les produits synthétiques éliciteurs
Les produits synthétiques éliciteurs
C’est en découvrant que des parcelles de vigne traitées avec le
foséthyl-Al (Aliette) étaient protégées contre le mildiou que des
recherches sur son mode d’action, notamment sur celui de son
métabolite actif, l’acide phosphonique (ou phosphonate), ont été
entreprises.
L’acide phosphonique semble provoquer une carence phosphatée
chez les champignons agresseurs, entraînant une augmentation de
la production de substances fongiques à activité élicitrice de
phytoalexines chez les plantes hôtes.
Le foséthyl-Al est le tout premier produit de synthèse inducteur de
résistance à être apparu sur le marché.
Il représente 30% des parts du marché des anti-mildiou vigne.
Il est toujours associé à d’autres fongicides pour
compléter son efficacité.
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Les produits synthétiques éliciteurs
Les phosphates
Les produits synthétiques éliciteurs
L’oxycom™
Les sels de phosphate de sodium ou de potassium
(commercialisés en tant que fertilisants) sont également
capables d’induire une résistance systémique chez certaines
plantes.
• Phosphate de potassium dibasique (K2HPO3)
• Phosphate de potassium tribasique (K3HPO3)
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La matière active de ce produit inorganique est un mélange de
formes actives de l’oxygène (probablement du peroxyde
d’hydrogène), d’acide salicylique et de fertilisants.
Mais Phytotoxique en cas de traitements répétés
Oïdium
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Les produits synthétiques éliciteurs
Les produits synthétiques éliciteurs
Les dérivés synthétiques de l’acide salicylique
Le benzo (1,2,3)thiadiazole-7-carboxylic acid) est un benzothiadiazole
(BTH) relativement efficace contre la pyriculariose du riz et l'oïdium
des céréales.
Le BTH est commercialisé par Syngenta sous l’appellation Bion® en
Europe et Actigard® aux USA.
Le BTH a un effet variable, en général, plus efficace sur les
monocotylédones que sur les dicotylédones.
Les données compilées illustrent la notion de spécificité à la culture.
Par exemple, le BTH induit chez la tomate une résistance au mildiou,
alors qu’aucune réponse à cette maladie n’est observée chez la
pomme de terre infectée par le Phytophthora infestans.
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Enjeux de la vaccination
des plantes agronomiques
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Santé humaine
Pharmacie
Cosmétique
Diététique
Algues
marines
Nouveaux outils pour l’agriculture
compatibles avec :
Santé végétale
Biostimulants
- le développement durable
- la sécurité alimentaire
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(à base d ’algues)
Vaccin des plantes
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Triple défi de l’agriculture mondiale
Remerciements
• produire plus,
• M Martin Trépanier,
• développer de nouvelles cultures,
• M Jacques Allard, pour les
magnifiques photos
• produire autrement pour répondre aux attentes d’un
public de plus en plus sensibilisé à sa santé et aux
risques environnementaux.
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