les gènes codant la résistance de la betterave à sucre vis-à-vis le nématode à kyste.

1. Exposé du Séminaire PPE:
Sources de résistance au nématode à kystes
Heterodera schachtii chez la betterave sucrière
Réalisé par: AILLI El Mahdi
Année académique 2012/2013

2. Plan:
• Introduction:
• Généralité sur la BS:
• Le Nématode à kyste H.schachtii:
• la résistance des plantes:
• Source de résistance au H.schachtii:
• Conclusion:
2

3. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
Introduction:
 les pesticides  mauvaise image dans le public
 des résistances apparaître en rendant les
phytosanitaires inefficaces.
produits
un nouveau outil
renforcer les
moyens de défense des plantes, plutôt que de combattre
directement l’agresseur.
une solution intéressante sur les plans
scientifique et agronomique.
3

4. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
A- Origines géographiques :
origine Asie mineure, mais certaines formes sont largement distribuées à travers la zone
méditerranéenne et l'Europe. Toutes les plantes cultivées
betteraves
maritimes sauvages
L'histoire de la betterave à sucre a
commencé en 1747.
4

5. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
B- Position taxonomique :
(N. Olof Bosemark. 2006).
5

6. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
C-Caractères génétiques:
sous-genre Beta diploïde avec 2n = 2x = 18 chromosomes
B. macrocarpa, variété de la sous-espèce B.
maritima  des populations diploïdes et
tétraploïdes (2n = 4x = 36).
6

7. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
D- Utilisation:
grande partie  consommation humaine,
faible partie  matière première dans des opérations de
fermentation.
 prix élevé en comparaison du pétrole et des autres
combustibles fossiles limite sérieusement son
utilisation (N. Olof Bosemark. 2006).
7

8. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
E- Mécanismes de reproduction :
a) Mode de reproduction et pollinisation :
 propagée sexuellement par des graines.
 fortement auto-incompatible (pas de graines dans des conditions de stricte
isolation) (N. Olof Bosemark. 2006).
b) Mode de croissance :
 bisannuelle  grosse racine charnue la première année et une tige portant des
graines la seconde.
 a besoin d'une période de
température (induction thermique) pour passer du
stade végétatif au stage reproductif.
8

9. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
F- Toxicologie :
 La racine  aucune substance toxique ou nuisible.
 les feuilles  l'acide oxalique  problèmes (aliment du bétail).
G- Exigences écologiques des cycles de vie :
très bien adaptée aux régions tempérées,
culture d'hiver dans certaines zones plus
chaudes (N. Olof Bosemark. 2006).
 répond bien à l'irrigation.
9

10. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
A- Classification:
Classification du nématode à kyste de la Betterave à sucre ( d’après l’encyclopidie
Wikipédia)
10

11. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
Structure de la partie antérieure du nématode à kyste H.schachtii (D'après Vanholme et al., 2004).
11

12. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
C- biologie écologie:
 Les œufs, les larves (L2) et les mâles sont dans le sol
L3, L4 et les femelles sont dans la
racine (G. Bélair 2005).
 abondants dans la couche 0-20 cm ( zone des racines).
 La T°, l’H et la texture du sol  rôle important sur la
survie et la mobilité des nématodes.
 dispersion : sol, plants ou semences contaminés, vent,
l’eau et l’équipement agricole (Guy Bélair 2005).
 les nématodes à kystes (Heterodera)  Endoparasite
sédentaires.
12

13. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
cycle de vie d'un nématode à kyste (REDRAWN de RADEWALD, 1978)
13

14. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
D- Symptômes et Dégâts:
(d’après Olivier Hermann 2004).
14

15. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
E- Prévention et lutte contre les nématodes à kystes :
 utilisation de matériel végétal certifié
 nettoyage de la machinerie agricole souillée de
sol avant d’entrer dans un autre champ;
 bon emploi de l’eau d’irrigation;
 contrôle du mouvement des animaux d’un champ
infesté à un autre non infesté;
 élimination des m-h;
 compostage des fumiers avant de les épandre au
champ (Dufour et al. 2003).
15

16. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
A- Les variétés résistantes :
En nématologie, une plante est considérée comme
résistante aux nématodes à kyste
très
fortement ou totalement le nbr de femelles formées
par rapport à un témoin non résistant (A.
BLANCHARD 2007).
16

17. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
 sources de résistances utilisées :
une grande spécificité (A. BLANCHARD 2007).
risque principal  l'appauvrissement rapide des
ressources génétiques disponibles.
17

18. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
B-Résistances artificielles :
 Si les molécules clé du succès parasitaire étaient
identifiées,
cibles d'intérêt pour la création de résistances artificielles.
plantes génétiquement modifiées
capables d'inhiber la mise en place du parasitisme par les
nématodes.
18

19. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
C- résistance ‘Gène-pour-gène’ dans l’interaction plante-pathogène :
 reconnaissance d’un AP  résistance unique (gènes R)
chez l'hôte et des gènes uniques au niveau du pathogène
(avirulence (Avr)) (Valerie M Williamson 1999).
 gènes R  protéines qui portent une structure motive
avec un motif répétitif de 20-30 acides aminés (leucine-rich
repeat (LRR)).
19

20. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
LRR amino-terminale extracellulaire et un ancrage membranaire,
gènes R avec LRR peuvent être divisés en deux catégories:
le produit du gène R est cytoplasmique  présence d'une région
conservée d'environ 260 amino-acides contenant un site de liaison
nucléotidique (NBS) et une région LRR carboxyle terminale (Valerie M
Williamson 1999).
20

21. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
D- Mécanismes généraux de résistance des plantes :
a) Défense passive :
résistance constitutive, notamment face aux agents
pathogènes (S. KAUFFMANN et al,. 2001).
21

22. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
b) Défense active :
Les mécanismes de défense active peuvent débuter par la
réaction d’hypersensibilité (HR).
HR = réaction spécifique basée sur le
concept gène pour gène de Flor (O.
KLARZYNSKI et al., 2001.).
22

23. Nématode à kyste
Généralité sur la BS
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
i)Réaction HR:
Produit Gène
Avr
Résistance locale
acquise (LAR)
Signal local
Produit Gène R
Autodestruction de la
cellule hôte
toute la plante
Résistance
systémique acquise
Synthèse de molécules de
défense
23

24. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
E- Mécanismes moléculaires :
a) Reconnaissance de l’agent pathogène :
perception d’AP  reconnaissance d’un
éliciteur spécifique ou non spécifique.
réaction HR  peut être provoquée par les
éliciteurs généraux (S. KAUFFMANN et al.,
2001.).
24

25. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
Les éliciteurs
exogènes
Les éliciteurs
endogènes
la résistance des
plantes
• molécules
directement
pathogène
Source de résistance
au H.schachtii
provenant
de
l’agent
• molécules issues de la plante ellemême ; ils peuvent être libérés
une fois que la cellule a été
attaquée (A.BLANCHARD
et
F.LIMACHE 2005).
25

26. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
b)Réponse précoce :
• qlq min après la reconnaissance des éliciteurs. se manifeste
séquentiellement par
production de formes très
réactives de l’oxygène (O.
KLARZYNSKI et al. 2001.).
activation des protéines G généralement associées à des
récepteurs membranaires;
l’activation de protéines kinases, (A.BLANCHARD et F.LIMACHE 2005).
des flux ioniques à travers la membrane plasmique;
26

27. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
F-Réponse des plantes Sensibles au nématode H.schachtii :
27

28. Les femelles adultes non
mobiles commencent à
pondre les œufs (Valerie
M Williamson 1999).
Après que l'alimentation
soit initiée le nématode
devient sédentaire et
subit trois mues pour
devenir adulte
syncytium site
d'alimentation des
nématodes à kystes
Le stade infectieux du
nématode pénètre dans la
racine et migre vers un
emplacement à proximité
des tissus vasculaires.
28

29. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
A- Le gène Hs1pro-1 premier gène codant la résistance
au H.schachtii:
La séquence d'acides aminés déduite de Hs1 pro-1 prévoit une petite protéine avec un
possible signal de séquence amino-terminale et une possible zone membranaire
s'étendant (Daguang et al.,1997).
La protéine mature prédite de 282 amino-acides contient une région riche en
leucine à son extrémité amino-terminale, mais cela ne correspondent pas au
modèle d'un LRR (Ellis J, Jones D1998.). la séquence et la structure de Hs1
pro-1 n'est pas similaire à celle des autres protéines connues (Valerie M
Williamson 1999).
structure protéique prédite des produits de gène cloné de résistance aux nématodes
LR indique la position d'une région riche en leucine et TM un domaine transmembranaire
possible. LZ indique une possible fermeture éclair à leucine; NBS, une région conservée qui
porte un site de liaison nucléotidique, et LRR, une région de répétition riche en leucine
29
(Daguang et al.,1997).

30. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
Les betteraves présentant une résistance complète pourraient être classés :
1
2
3
• lignées d 'addition monosomique (2n = 19) comportant le
chromosome 1 entier de la betterave sauvage,
• lignées d'addition de fragments (2n =19) avec un chromosome
fragmenté de la betterave sauvage
• une lignée euploïde (2n = 18) portant une translocation de la
betterave sauvages B. procumbens englobant le locus Hs1pro-1 à
la fin du groupe de liaison IV (Daguang et al.,1997).
30

31. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
lignées  réduction des taux de transmission de
la résistance + mauvaise performance agronomique,
clonage moléculaire du gène Hs1pro-1 un important cible.
31

32. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
B-Le mécanisme de résistance au H.schachtii:
Les Plantes portant le gène Hs1pro-1 montrent une réaction incompatible
entre l'hôte et le parasite.
• la plupart des nématodes meurent à la fin J2 stade en raison de
la dégradation de la structure d'alimentation initiée
(syncytium). Dans de rares cas, les femelles se développent,
mais anormalement ayant une apparition transparente à cause
de l'absence des œufs. Ainsi, les nématodes ne peuvent pas
terminer leur cycle de vie.
32

33. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
la résistance des
plantes
Source de résistance
au H.schachtii
Ne semble pas impliquer une réaction d'hypersensibilité HR (Jung C 1998).
• La structure de produit de la Hs1 pro-1 suggère
que ce gène pourrait présenter un nouveau
mécanisme de résistance.
33

34. Généralité sur la BS
Nématode à kyste
H.schachtii
résistance des
plantes:
Source de résistance
au H.schachtii
Conclusion:
Les lignées et les variétés exprimant une
résistance aux nématodes à kystes
Meilleure solution dans le cas où
l’infestation de la culture est très forte .
34

35. Merci de votre
attention
35