Efficacité de produits stimulateurs et état de défense de la vigne : du gène au champ. Quel avenir ?

(1)

HAL Id: hal-02802069

https://hal.inrae.fr/hal-02802069

Submitted on 5 Jun 2020

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Eﬀicacité de produits stimulateurs et état de défense de la vigne : du gène au champ. Quel avenir ?

Marie-France Corio-Costet

To cite this version:

Marie-France Corio-Costet. Eﬀicacité de produits stimulateurs et état de défense de la vigne : du gène au champ. Quel avenir ?. Séance de l’Académie d’Agriculture de France, Feb 2013, Paris, France.

�hal-02802069�

(2)

Marie-France CORIO-COSTET

Efficacité de stimulateurs et état de

défense de la vigne: du gène au champ. Quel avenir?

Marie-France CORIO-COSTET

INRA, UMR Santé et Agroécologie du vignoble, SAVE 1065 - INRA-Bordeaux sciences Agro,

33883 VILLENAVE D’ORNON CEDEX. coriocos@bordeaux.inra.fr

(3)

•Effet sur l’environnement (i.e. résistance au fongicides)

•Santé humaine

Dans le contexte d’une viticulture durable, qui vise à limiter les intrants pesticides, il est nécessaire d’innover et de combiner différente méthodes de lutte

•

Lutte biologique

• Amélioration variétale

• Elicitation des défenses des plantes

Académie d’Agriculture – février 2013- MF Corio-Costet

(4)

Stimulateur de défense des plantes (SDP)

O S CH₃ S N

N

P H O O

O C₂H₅

Al³⁺

-

Analogue de l’AS Benzothiadiazole (BTH)

Origine biotique Origine abiotique

O OH

OH CH2

OH O OH

OH OH CH₂

OH

O

OH CH₂

OH

O OH

OH OH

CH₂OH

Laminaria digitata

Laminarine

Produits inorganiques O O ₃

Extraits végétaux, champignons, bactéries, chromistes.

(5)

Avantages

Large spectre

Intrants d’origine

Inconvénients

Forte Variabilité

d’efficacité au vignoble

Stimulateur de défense des plantes (SDP)

Intrants d’origine

biologique ou non, sans effet biocide direct

Utilisable en agriculture biologique

Méthode complémentaire Effet physiologique

(6)

L’efficacité des défenses dépend de nombreux facteurs

De l’agent pathogène (sa diversité, son agressivité, son adaptation à des toxiques et aux conditions de stress),

De la plante (génétique, l’organe, l’âge, ses capacités à répondre

coscor

De la plante (génétique, l’organe, l’âge, ses capacités à répondre (intensité et vitesse)

De l’environnement et de la biodisponibilité d’un éliciteur

In vitro In vivo In natura

(7)

Outil « BioMolChem »

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

Conce ntr ation (m M )

growth inhibition (%)

Mechanical Barriers PR Proteins

Phytoalexins SAR

Membrane Lipids LOX 9 Jasmonic Acid (JA)

p-coumaryl CoA leucoanthocyanidin

CHS CHI LDOX,BAN

STS

PAL stilbens

epicatechin

SA PR proteins

- PR1 - PR2 (glucanase) - 2 PR3 (chitinases) - PR 6 (serine protease) - PR10

- PGIP

Mechanical Barriers PR Proteins Phytoalexins Mechanical Barriers

PR Proteins

Phytoalexins SAR

Membrane Lipids LOX 9 Jasmonic Acid (JA)

p-coumaryl CoA leucoanthocyanidin

CHS CHI LDOX,BAN

STS

PAL stilbens

epicatechin

SA SA PR proteins

- PR1 - PR2 (glucanase) - 2 PR3 (chitinases) - PR 6 (serine protease) - PR10

- PGIP

■

^BIOLogical

Courbes doses-réponses montrant l’efficacité des défenses sur différentes populations.

■

^MOLecular

Analyses de PCR quantitative avec des gènes impliqués dans les défenses qui

Nucleus Defence genes

Methionin S-Adenosyl-L-methionin

A. C. C.

ACC synthase Ethylene

Phenylalanine PAL Phytoalexins

Statut Redox GST EF1γγγγ

17 genes

Nucleus Defence genes Defence genes

A. C. C.

Phenylalanine PAL Phytoalexins

Statut Redox GST EF1γγγγ

17 genes

■

BioCHEMical

Identifier et quantifier des

polyphénols potentiellement impliqués dans les mécanismes de défense de la vigne.

gènes impliqués dans les défenses qui nous renseigneront sur l’état de défense.

(8)

Les SDP au laboratoire……..

(9)

Variabilité de l’efficacité selon l’éliciteur et l’agent pathogène considéré

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

GROWTH INBITION (%)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

growth inhibition (%)

0 50 100

% of mean growth inhibition

BTH

Pv-R (4) Pv-S (2) En-A (9) En-B (10)

Eliciteur A B C

B A A

B

0

0 2 4 6 8 10

Concentration (mM) 0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

Concentration (mM) 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

% of mean growth inhibition

Concentration (mM)

A partir de test foliaires, il est possible d’évaluer l’efficacité d’un éliciteur sur les défenses de la vigne sur différentes populations d’oïdium et de mildiou et de déterminer les doses efficaces et les risques de non efficacité.

Pv-R: Souche de Plasmopara viticola resistantes aux fongicides Pv-S : souche de Plasmopara viticola sensibles aux fongicides En-B: souches d’Erysiphe necator de groupe B

En-A: souche d’Erysiphe necator de groupe A

Dufour and Corio-Costet, EJPP, 2013, in press)

(10)

Au niveau moléculaire………

Membrane lipids LOX 9 Jasmonic acid (JA)

Phytoalexines

SA Shikimate

chorismate Tryptophane

Indoles

CHORS CHORM ANTS

p^-coumaryl CoA

leucoanthocyanidine F3H, CHI, CHS

STS

stilbenes

épicatechin catéchine

Phenylalanine

LDOX,ANR PAL

PER, CAGT

lignine

q-RT-PCR avec 24 ou 96 gènes selectionnés, qui décrivent l’état de défense des feuilles

Nuclear Defense gene

Methionin

S - Adenosyl - L - methionine A. C. C.

ACC oxidase Ethylen

PR proteins - PR1 - PR2 - PR3 - PR8 - PR 6 - PR10 - PGIP

Redox status

GST EF1 γγγγ

CALS Cell wall

PER CAGT

(11)

+ Pv-S + Pv-R + En-A + En-B + Pv-S + Pv-R + En-A + En-B + Pv-S + Pv-R + En-A + En-B

PR1 ⁴^.45 ^-2.3⁸ ^-1⁴^.3 ^-25^.0 ^3.3⁷ ²⁸^.53 ^-1.8 ^-1^.4 ^-1.6⁰ ^-1^.2¹ ^-1.9 ^-3^.8 PR2 ¹^.37 ^-1.1² ^-2³^.8 ^-2^9.9 ^1.4⁶ ^-2^.9³ ^-5.4 ^-2^.0 ^-1.5⁰ ^-3^.7³ ^-2.1 ^-2^.6 PR3 ³^.84 ^3.2⁸ ^-2²^.2 ^-13^.0 ^4.5⁰ ^-4^{.0 0} ^4.2 ³^.8 ^-1.1¹ ^-1^.1⁹ ^-2.0 ^-8^.0 PR6 ²^.14 ^-2.4² ¹^.2 ^1.7 ^4.3⁶ ^-1^.4⁶ ^2.9 ¹^.1 ^-1.3⁴ ^-2^.5⁰ ^1.3 ¹^.2 PR8 ^-1^.68 ^-1.1⁸ ^-6^.0 ^-1^6.6 ^2.7⁷ ¹^.5⁴ ^4.0 ^-1^.3 ^-1.9⁶ ^-5^.4⁵ ^-2.9 ³^.3 PR10

72 hpi 48 hpi

24 hpi

Profils d’expressions après infection, sans contrôle de la maladie

+ Pv-S + Pv-R + En-A + En-B + Pv-S + Pv-R + En-A + En-B + Pv-S + Pv-R + En-A + En-B

3.46 5.77 1.0 0 7.92 10 9.73 76.44 5.27 1.93 1.0 0 4.14 4.99 -1.34

-1.80 -1.19 1.35 -5.65 6.84 4.57 1.0 0 -1.64 -36.13 -8.88 2.91 1.0 5

2.35 2.86 1.64 -2.30 7.44 10 .50 2.0 0 -1.30 1.20 1.70 1.92 14.50

3.63 1.29 4.14 1.74 18.57 9.19 9.10 3.19 1.61 5.10 1.18 12.25

BTH treated 72 hpi BTH treated

24 hpi

BTH treated 48 hpi

Profils d’expressions après infection et élicitation avec contrôle de la

croissance des deux pathogènes

PR10 ⁴^.60 ^2.3⁴ ⁷^.4 ^-3.0 ^1.5⁶ ^-1^.5⁷ ^2.9 ¹^.4 ^-1.4⁴ ^-1^.9⁸ ^2.9 ²^.7

PGIP ^-5^.10 ^{2.0 4} ^-2¹^.5 ^-1^4.9 ^5.7⁰ ^-3^.70 ^-1.1 ¹^.0 ^-1.3⁷ ¹^{.0 5} ^5.7 ⁵^.6

PAL ¹^.83 ^1.7⁰ ¹^.1 ^1.2 ^2.1⁷ ²^.5⁴ ^2.1 ^-1^.7 ^-1.5⁴ ^-1^.4⁷ ^-1.2 ^-1^.2

STS ¹^{.0 5} ^-1.8⁰ ^-1^.2 ^-1.2 ^1.1⁹ ^-1^.6⁷ ^6.8 ⁹^.8 ^-2.7⁶ ^-2^.5⁷ ¹^{0 8.1} ³⁹^.0

CHI ^-1^{0 0 .0 0} ^1.9⁰ ¹^.4 ^-1.5 ^{1.0 6} ^-1^{.0 8} ^2.0 ¹^{0 .2} ^{-9.0 9} ^-2^.1⁷ ^-2.9 ^-1^{0 0 .0}

CHS ^-5^{0 .0 0} ^1.1⁷ ²^.1 ^1.8 ^1.7⁴ ^-4^.7⁶ ^-1.2 ^-5^.0 ^-3.6¹ ^-4^{.0 0} ^1.3 ^-1^.5

LDOX ^-2^.66 ^-3⁵⁶⁵^.78 ^-7^.3 ^-6.1 ^-1.8³ ⁷^{.0 5} ^-2.2 ³^.9 ^-1^8.1⁸ ²^{.0 1} ^2.4 ³^.6

ANR ²^.13 ^{1.0 8} ¹^.5 ^1.5 ^1.6⁶ ²^.2⁸ ^-4.2 ^-1^.6 ^1.1⁸ ¹^.3² ^-1.3 ¹^.1

LOX ¹^.73 ^-1.3⁷ ^-2^3.0 ^{-10 .2} ^1.8⁷ ¹⁵^.46 ^4.1 ¹²^.4 ^-12^{.0 7} ^-7^.5⁵ ^-3.0 ¹^.5

GST ^-1^.75 ^-3.8⁶ ^-5^.1 ^{-10 .6} ^1.2³ ²^.9⁸ ^1.7 ⁶^.4 ^-7.3⁶ ^-2^.4⁹ ^-1.3 ^-1^.5

ACC ^-1^{0 .0 0} ^-1.5⁴ ^-1³^.2 ^-9.2 ^2.5⁹ ^-3^.2³ ^5.0 ^-1^.9 ^-5.2⁰ ^-2^{.0 2} ^-5.5 ^-2^.1

ANTS ¹^.73 ^{-1.0 2} ¹^.8 ^-1.4 ^3.1⁶ ¹^.5⁹ ^1.7 ¹^.7 ^-2.1¹ ^-1^.8⁵ ^2.7 ^-1^.6

CHORM ⁹^{.0 7} ^{6.0 3} ¹²^.7 ^{10 .4} ^3.6⁴ ²^.80 ^-2.8 ^-2^.7 ^-1.5³ ^-1^.4⁰ ^2.7 ³^.0 CHORS ³^.20 ^{2.0 2} ²^.6 ^-1.4 ^4.6⁸ ⁴^.6⁴ ^2.5 ²^.5 ^{1.0 2} ¹^.2⁰ ^-1.8 ^-1^.7

- Expression des gènes relative à l’expression dans des feuilles témoins non traitées et non inoculées - Gradient couleur

Dufour et al., 2012 Plant Pathol, in press

<0,3 >3

1

-1.35 8.53 -2.0 2 -1.81 16.56 2.83 2.10 -2.53 -1.28 -4.0 0 3.37 -1.31

6.29 6.18 2.87 3.76 6.81 11.56 2.40 1.0 9 1.23 2.78 1.24 3.26

-7.29 -4.33 1.0 1 2.67 1.78 5.50 1.0 7 -6.92 1.0 5 -1.35 -11.20 -2.0 4

-2.0 5 1.84 1.43 1.0 0 1.22 1.88 -1.28 -1.43 1.92 -1.65 -1.41 1.13

-1.15 1.14 -1.11 2.70 2.77 2.95 18.19 1.70 2.0 1 1.0 0 -1.43 1.25

-137.19 -1.33 -1.41 2.45 11.41 1.19 8.0 8 1.60 1.63 1.47 2.0 2 6.99

-2.77 -1.43 -1.42 -2.76 -1.24 3.66 -1.66 -1.11 1.81 2.89 1.0 7 1.38

-33.33 -33.33 -1.67 -5.86 2.83 1.47 2.81 1.50 4.21 2.78 1.39 4.46

-2.92 -1.0 5 -1.0 6 1.38 -1.38 1.0 0 -1.58 -1.60 1.72 1.26 -1.42 -4.45

-2.14 -1.37 -3.13 -1.19 2.21 3.67 1.56 1.0 0 -25.0 0 -5.0 0 -1.97 5.83

1.74 1.0 0 1.15 4.21 -1.25 15.45 7.15 1.29 3.88 4.97 2.0 3 -3.13

-5.10 3.38 -2.34 3.45 2.63 2.48 2.99 -1.10 3.93 2.70 -2.0 8 1.62

-3.96 -28.36 -3.0 9 -36.0 3 5.62 2.98 2.21 -1.19 2.73 4.22 11.78 14.31

-5.56 1.0 1 -1.72 -1.67 2.64 1.47 -1.22 -1.85 1.42 1.64 2.35 2.92

-7.26 -2.0 3 -1.79 -1.79 1.28 7.82 -1.93 -1.61 2.0 7 2.31 2.26 -3.55

(12)

BTH Pathogen

6*

1

2

4

Membrane lipids Jasmonic acid (JA)

A. C. C.

ACC oxidase

Ethylen Phytoalexines

PR proteins

- PR1 -PR2

SA Shikimate

chorismate Tryptophane

Indoles p-coumaryl CoA leucoanthocyanidine

stilbenes

épicatechin catéchine

Phenylalanine

Cell wall

lignine

O S CH₃ S N

N

Marqueurs de défense ou de protection ?

1

BTH +Pathogen

Nuclear Defense gene

Methionin

S-Adenosyl-L-methionine A. C. C.

-PR2 - PR-3 -PR8 -PR 6 - PR10 -

Redox status

GST

6* gènes seraient des marqueurs de défense

5 gènes sont des marqueurs potentiels de protection et du BTH

STS

(13)

50 100 150 200 250 300 350 400 450

polyphenol totals (µg Eq resveratrol . g-1DW)

Polyphenols

* *

Les pathogènes seuls induisent une accumulation de polyphénols qui sont sans efficacité anti-fongique,

Au niveau biochimique…..

Agent pathogène

Pas d’effet d’accumulation de resvératrol et de picéid, sauf effet de l’agent pathogène

Seule la présence de ptérostilbène est corrélée

0

polyphenol totals (µg Eq resveratrol . g

Seule la présence de ptérostilbène est corrélée au traitement BTH et à l’efficacité fongicide.

Dufour et al., (2013) Plant Pathol. In press, DOI:

10.1111/j.1365.3059.2012.02628.x

(14)

Après une infection par un agent pathogène, la vigne surexprime des gènes de défenses (e.g. PR1, PR3, PR10…), mais à un niveau insuffisant pour obtenir une protection des

feuilles,

Approche « BioMolChem »

Les agents pathogènes

reprogramment le génome de la vigne

Dufour et al., (2013) Plant Pathol. In press, DOI:

reprogramment le génome de la vigne et conduisent à la répression de

nombreux gènes de défense (de 37.5 to 100% des gènes étudiés),

Les agents Pathogènes stimulent la production de polyphénols dans les tissus de la vigne mais sans efficacité sur leur croissance.

(15)

Les SDPs au Vignoble……..

(16)

Sd 81-85 Sd 77-79

Sd 71 Sd 61-69

Sd 55 Sd 13 Sd 16

Sd 11

? ?

?

Stades phénologiques de la vigne et sensibilité

Véraison Fermeture de

la grappe Nouaison

Floraison Boutons

floraux séparés

Période maximum de sensibilité des grappes 1 à 3 Feuilles

étalées

5-7 feuilles

Période de grande sensibilité du feuillage

Quand ? Quelle dose ? Quel éliciteur ? Dans quelles conditions?

(17)

Sévérité du mildiou

(

moyenne du pourcentage d’attaque)

Feuilles Grappes

Efficacité au vignoble sous forte pression épidémique

50 60 70 80 90 100

severity (mean % of attack)

50 60 70 80 90 100

Severity (mean % of attack)

a

b

■ Control, ■ Eliciteur A, ■ Eliciteur B, ■ Référence fongicide

L’efficacité d’un SDP dépend de l’éliciteur considéré et aussi de l’organe de la plante

0 10 20 30 40

4-Jun 11-Jun 18-Jun 25-Jun 2-Jul 9-Jul 16-Jul 23-Jul 30-Jul 6-Aug 13-Aug 20-Aug 27-Aug

severity (mean % of attack)

Date

0 10 20 30 40 50

Jul-09

Severity (mean % of attack)

Date

c

d

(18)

Approche MOLéculaire au vignoble ….

■ Avant l’inoculation, nous obtenons une bonne corrélation avec l’expression des gènes of STS and PAL et la sévérité de la maladie

nous avons trouvés des Marqueurs potentiels de protection avant inoculation

des Marqueurs de protection feuilles

des Marqueurs de défense, mais non de protection des Marqueurs de défense, mais non de protection

(19)

■ Des profils variés…..

Approche BioCHIMique au vignoble ….

Après 4 traitements et avant inoculation du mildiou

les quantités de Resveratrol and de Picéide sont inversement proportionnel à la quantité de ptérostilbène et au niveau de

protection.

Après 4 traitements et après l’inoculation

ε-viniférine semble corrélée négativement et un composé A est corrélé positivement avec l’efficacité de protection des grappes.

(20)

L’association de SDP avec un fongicide à demi dose protège mieux que le fongicide seul.

il est possible d’obtention de raisin de qualité et maîtrise des épidémies en divisant par deux les doses de fongicides

. G. Froidefond

Perspectives intéressantes

Besoin d’explorer leurs capacités et leurs limites

(21)

Conditions Environnementales

Stratégie ?

Positionnement,

synergie, antagonisme

Méthode

complémentaire avec des SDP

Vigne Pathogènes

Association ou alternance avec des fongicides à dose plus faible, soutien à l’agriculture biologique,

soutien à la durabilité des résistances variétales,

réponse à des impasses techniques (maladie du bois, virus)

(22)

UMR SAVE (Santé et Agroécologie du VignoblE)

Ingénieur MC Dufour

Technicien A. Lebreton B. G. Taris PCT Terrain L. Druelle P. Sauris P. Sauris

GESVAB, ISVV Prof. JM Mérillon S. Cluzet

C. Lambert

Soutien financier : CIVB and INRA