Van Cutsem - Pesticides "Bio"

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La stimulation des défenses naturelles des plantes : une alternative bio en phytoprotection ?

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Van Cutsem - Pesticides "Bio"

  1. 1. La stimulation des défenses naturelles des plantes Une alternative bio en phytoprotection ? Pierre Van Cutsem Université de Namur, Belgique 13 janvier 2010 Montpellier 1
  2. 2. Plan de l’exposé • Réglementation européenne • Les pesticides • L’immunité innée chez les plantes • Les éliciteurs • Des résultats  • Les perspectives 2
  3. 3. Les pesticides Plusieurs millions de tonnes de substances actives  sont utilisées chaque année avec un marché mondial des  pesticides supérieur à 30 milliards de $ par an Bakersfield California 3
  4. 4. L’utilisation des pesticides Par hectare par an : • Japon 12 kg • Europe 3 kg  • Etats‐Unis 2,5 kg  • En 2004, 47% des fruits, légumes et céréales consommés en  Europe contenaient des résidus de pesticides • En France en 2004, des pesticides ont été détectés dans 96% des  stations de contrôle d’eaux de surface et 61% des stations de  mesure des eaux souterraines. 4
  5. 5. Législation Européenne • Objectifs de la Directive Européenne 91/414/UE – Harmonisation de la réglementation sur l’utilisation des  produits de protection des plantes (PPP) en vue de  protéger la santé humaine et l’environnement – Liste des substances autorisées sur base du danger (études  tox) et de l’exposition (application, doses,…)  risque acceptable pour les organismes non‐cibles, homme, eau,  sol) 5
  6. 6. Beaucoup de substances actives ont été abandonnées – 1000 substances actives sur le marché européen en 1993 – 418 non notifiées dans le cadre de la Directive – Parmi les 566 restantes, 250 ont été acceptées – 80 nouvelles se sont ajoutées – Au total, 330 s.a. acceptées comprenant des fongicides,  herbicides, insecticides, regulateurs de croissance,  nématicides, molluscicides, rodenticides, … 6
  7. 7. La nouvelle directive européenne Remplacement de Dir 91/414/UE par une nouvelle : – Adoptée par le parlement européen en janvier 2009 – Entrée en application début 2011 – Nouveaux critères d’évaluation  exclusion de substances  sur base de leur danger et non plus de l’exposition 7
  8. 8. Impact de la nouvelle directive européenne Interdiction probable des  • triazoles (fongicides céréales ) • dithiocarmates (fongicides pommes de terre)  • pyréthrinoides (insecticides) 8
  9. 9. 2007 - Grenelle de l’environnement • Interdiction des substances potentiellement dangereuses • Triplement de la part du Bio pour atteindre 20% en 2020 • Réduction de 50% l’utilisation de pesticides pour 2020 9
  10. 10. Un défi pour l’agriculture Moins de produits chimiques signifie aussi : Rendements plus faibles Émergence de pathogènes résistants  Coûts accrus Une solution ? 10
  11. 11. Les plantes se défendent elles-mêmes En mobilisant une série de défenses :  – Production de phytoalexines, ROS, callose … – Synthèse de protéines « Pathogenesis Related » (PR) – Hypersensibilité (mort cellulaire programmée) – Résistance Systémique Acquise (SAR) – … 11
  12. 12. Le système immunitaire inné • Chez les végétaux comme chez les animaux • Défense immédiate contre l’infection  • Réponse générique contre les pathogènes  • Non spécifique • Protection à court terme  12
  13. 13. Dans la cellule végétale Paroi Membrane plasmique 13
  14. 14. L’immunité innée et les récepteurs membranaires Les végétaux utilisent des Pattern Recognition Receptors (PRR) – Pour détecter la présence de pathogènes (non soi) – Pour déclencher une réponse basale  14
  15. 15. Les récepteurs membranaires détectent des ligands Ligand Pas de ligand Membrane Réponse Boller & Felix Ann. Rev. Plant Biol. 2009 15
  16. 16. Plusieurs ligands sont connus Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMP) : Flagelline Lipopolysaccharides de bactéries Gram ‐ Chitine, ergostérol, transglutaminase fongique Hepta‐β‐glucoside (oomycètes) Facteur bactérien d’élongation EF‐Tu Oligosaccharides végétaux (pectine …) 16
  17. 17. La flagelline est un PAMP bien connu flg22 17
  18. 18. Résistance horizontale : liaison éliciteurs - récepteurs Pathogènes : Oomycètes Champignons MAMP : Microbe Associated Molecular Pattern Bactéries DAMP : Damage Associated Molecular Pattern Paroi Membrane Cytoplasme MAMP DAMP Récepteurs DANGER Récepteurs Résistance horizontale 18
  19. 19. Les pathogènes dégradent la pectine 19
  20. 20. Les pathogènes dégradent la pectine Ca2+ 20
  21. 21. La structure de la pectine Pectin is a complex polymer 21
  22. 22. La pectine lie le calcium COO- O O HO HO O 2+ OH HO O COO- - + - O COO- + 2+ O HO - HO - OH O Ca2+ 2+ HO O COO- - - O COO- O 2+ HO + HO O - - OH HO 2+ O COO- O COO- + O Egg box dimer HO HO Dimère en boîte à œufs O 22
  23. 23. Les chitosans fongiques : un autre éliciteur Ca2+ Signal Defense enzyme 23
  24. 24. Paroi fongique Pathogène fongique Infection mannoproteins mannoproteins Chitin Chitosan Glucan Glucan NHAc NHAc NHAc Chitine neutre NHAc NHAc NHAc NH3+ NH3+ NH3+ Chitosan polycation polycation NH3+ NH3+ NH3+ 24
  25. 25. Comment interagissent oligochitosans et oligopectines ? 25
  26. 26. Structure en 3D de la pectine Vue latérale Ions Calcium Angle entre chaînes Vue dessus Braccini & Perez, 2001 26
  27. 27. Le dimère en boîte à oeufs n’est pas coplanaire Ions Calcium Angle entre chaînes Vue du dessus Braccini & Perez, 2001 27
  28. 28. Les oligochitosans lient les faces externes des dimères 28
  29. 29. Régulation transcriptionnelle de l’élicitation Gènes surexprimés Gènes réprimés OGA OGA 7 3 3 COS 0 COS 2 221 120 2 1 0 33 52 COS+OGA COS+OGA 93 77 Distribution des transcrits significativement régulés (p<0.05, at least 3.0-fold expression cut-off) 29
  30. 30. Tests en serres avec l’éliciteur COS - OGA Des tests ont été effectués en serres: des feuilles, des plantules ou des plantes ont d’abord été pulvérisées avec l’éliciteur COS – OGA et puis inoculées : Des vignes ont été inoculées par Plasmopara viticola (mildiou) Erysiphe necator (oïdium) Des plantules de pommiers par Venturia inaequalis (tavelure) Des feuilles de pomme de terre par Phytophthora infestans (mildiou) 30
  31. 31. Protection COS-OGA contre le mildiou de la vigne INRA – Dijon CTRL 10 ppm 20 ppm Tests en serre 100 Plasmopara viticola 80 Inoculation 5 jours 60 après élicitation 40 20 0 Leaf 1 Leaf 2 Leaf 3 31
  32. 32. Protection COS-OGA contre le mildiou – en vignoble Chambre d’agriculture Protection - % of control Macon 100 Test en vignoble (200 L.Ha-1) 80 60 Plasmopara viticola 40 20 0 20 ppm 40 ppm Copper 32
  33. 33. Dans le futur… • La protection des végétaux pourrait connaître une  révolution • Des éliciteurs seront disponibles • On sélectionnera les végétaux pour leur réponse aux  éliciteurs ⇒ Réduction des pesticides conventionnels 33
  34. 34. Remerciements • Université Namur INRA Dijon  – Juan‐Carlos Cabrera − Xavier Daire – Pierre Cambier – Aurélien Boland – Raffael Buonatesta – Annabelle Decreux – Marc Dieu – Patrick Frettinger – Françoise Liners – Johan Messiaen 34
  35. 35. Merci de votre attention ! www.fytofend.com 35
  36. 36. 36

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