Recherche Avancée

Thèse soutenue

Caractérisation des réactions de défense de la vigne et identification d'éliciteurs : l'endopolygalacturonase 1 de Botrytis cinerea, une fonction d'avirulence pour un facteur de virulence

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Auteur / Autrice : Benoît Poinssot
Direction : Alain Pugin, Pierre Coutos-Thévenot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biochimie. Biologie moléculaire et cellulaire
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Dijon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale E2S Environnements, Santé, STIC (Dijon....-2012)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biochimie, Biologie Cellulaire et Ecologie des Interactions Plantes/Micro-organismes
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Guern, Leendert Cornelis Van Loon
Rapporteur / Rapporteuse : Bernard Fritig, Bernard Walter

Résumé

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La lutte contre les pathogènes de la vigne s’effectue principalement par des produits phytosanitaires dont l’utilisation continue est néfaste pour l’environnement et la santé des utilisateurs et des consommateurs. Les principaux organismes en charge de la viticulture fixent comme priorité la recherche et l’utilisation de moyens de lutte alternatifs à la lutte chimique. Or, l’amélioration génétique de la vigne est interdite dans les vignobles d’AOC pour préserver la typicité variétale, en partie responsable de la qualité des crus. Par ailleurs, des recherches engagées il y a une quinzaine d’années révèlent que les plantes ont des moyens de défense propres, qu’elles activent au contact des micro-organismes qu’elles reconnaissent via des molécules appelées éliciteurs. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail était à la fois de rechercher et d’identifier des éliciteurs actifs sur la vigne, de caractériser les événements de signalisation et les réactions de défense activés par ces éliciteurs et enfin de vérifier que l’application d’éliciteurs sur la vigne pouvait conduire à une résistance accrue aux pathogènes. Nous avons purifié, à partir des filtrats de culture d’une souche de Botrytis cinerea peu virulente sur la vigne, un éliciteur protéique qui induit un ensemble de réactions de défense dans des suspensions cellulaires de Vitis vinifera cv Gamay : influx de calcium, efflux de nitrate, activation de deux MAPK, production d’H2O2, activation de gènes de défense, production de phytoalexines. Ces résultats sont les premiers à décrire un ensemble de réactions de défense chez la vigne. Ils révèlent des similitudes mais aussi des différences avec les mécanismes de défense mis en jeu et identifiés dans des plantes modèles comme le tabac. La spectrométrie de masse a permis d’identifier cet éliciteur de Botrytis cinerea ; il s’agit de l’endopolygalacturonase 1 (BcPG1), jusque là considérée comme un facteur de virulence. Ce résultat est une contribution originale à la compréhension du dialogue moléculaire entre les plantes et les microbes au cours de l’évolution. Deux autres éliciteurs se sont révélés efficaces sur la vigne : la laminarine, polymère linéaire de β-1,3-glucane extrait de l’algue Laminaria digitata, et les oligogalacturonates (OG), polymères α-1,4 d’acide galacturonique notamment produits par l’hydrolyse de la paroi végétale par les endopolygalacturonases. La comparaison au plan qualitatif, quantitatif et cinétique des événements activés par BcPG1 et les OG laissaient supposer que l’activité élicitrice de BcPG1 ne provenait pas uniquement de la libération d’OG via son activité enzymatique. Des expériences de désensibilisation ont confirmé que BcPG1 et les OG étaient perçus par les cellules de vigne comme deux stimuli distincts. Des traitements chimiques ou physiques de la protéine ont permis de discriminer les activités élicitrice et enzymatique de BcPG1, montrant ainsi que l’activité élicitrice de cette protéine ne provient pas de son activité enzymatique, mais vraisemblablement de motifs structuraux propres à BcPG1 et reconnus par la plante. Différents tests de protection ont été développés pour évaluer la protection de la vigne induite par des éliciteurs vis à vis de deux agents pathogènes : Botrytis cinerea (l’agent de la pourriture grise) et Plasmopara viticola (l’agent du mildiou). Les résultats montrent que le développement de ces pathogènes est réduit de plus de 50% lorsque la vigne est pré-traitée par des éliciteurs. Ces résultats sont très prometteurs dans la perspective d’une application en viticulture raisonnée.