Modification chimique de la laminarine en vue d’améliorer son efficacité d’inducteur de résistance contre le mildiou de la vigne. Importance et caractérisation de la biodisponibilité foliaire

Chemical modification of laminarin in order to increase its efficacy as a resistance inducer against grapevine’s downy mildew. Importance and characterisation of foliar biodisponibility

• Auteur / Autrice : Franck Paris
• Direction : Vincent Ferrières, Xavier Daire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie confocale

Polysaccharides

Vigne

Plantes -- Moyens de défense

Plantes -- Maladies -- Lutte contre

Mots clés libres

Laminarine

Biodisponibilité foliaire

Résumé

Dans l’optique de diminuer les quantités de fongicides de synthèse actuellement appliquées dans la lutte contre le mildiou de la vigne, la stimulation des défenses végétales par l’application de SDP (stimulateurs de défense des plantes) semble être une alternative intéressante. Cette stratégie repose sur l’induction de mécanismes de défense chez la plante suite à la reconnaissance d’éliciteurs par les récepteurs PRR (Pattern- Recognition Receptors) situés sur la membrane plasmique des cellules végétales. Les éliciteurs sont généralement des motifs moléculaires associés aux microbes (MAMP) comme la laminarine, β-(1→3)-glucane extrait de l’algue brune Laminaria digitata. La protection engendrée par un traitement foliaire de laminarine contre le mildiou reste cependant trop aléatoire pour qu’elle puisse être utilisée en l’état au vignoble. Nous avons supposé que ce manque d’efficacité pouvait être dû à une mauvaise pénétration du polysaccharide à travers la cuticule foliaire, hydrophobe, conduisant ainsi à un manque de biodisponibilité de la laminarine in planta et incidemment à une faible quantité d’éliciteur atteignant ses cibles cellulaires. Cette étude met notamment en lumière i- l’importance de l’utilisation d’un adjuvant de pénétration approprié ainsi que iil’importance, de la face foliaire d’application du traitement pour améliorer le taux de pénétration de la laminarine et par conséquent son efficacité de protection. Pour la première fois, nous révélons que la pénétration de composés saccharidiques s’effectue majoritairement par les stomates, présents uniquement à la face inférieure de la feuille de vigne. De manière originale, la synthèse de laminarines de différents degrés d’hydrophobicité nous a permis de remarquer que cette voie semble être prépondérante quelle que soit la nature du polysaccharide. Nos résultats indiquent également que certaines modifications chimiques de la laminarine permettent d’améliorer son efficacité de protection, mais que cette augmentation est en partie due non pas à une amélioration de la biodisponibilité de la molécule mais plus par l’apparition d’un effet fongicide direct vis-à-vis du pathogène.

In order to decrease the amount of chemical fungicides to control grapevine downy mildew, an attractive alternative is the use of resistance inducers to activate plant defences. This strategy implies the detection of highly conserved molecular patterns called MAMPs (Microbe Associated Molecular Pattern) by PRR (Pattern-Recognition Receptors) located on the plant cell plasma membranes. Laminarin, a β-(1→3)-glucan extracted from the brown algae Laminaria digitata is a MAMP, known to elicit defence reactions in grapevine. However, protection provided against downy mildew by foliar treatment of laminarin remains inconsistent for its use in vineyard. We hypothesized that this insufficient efficacy was mainly due to a poor penetration of the polysaccharide through the hydrophobic leaf cuticle leading to a lack of in planta bioavailability. Thus only a small amount of resistance inducer could reach its cellular targets. This study highlights the importance i- of using a suitable penetration enhancer and ii- of treating the lower leaf surface to increase laminarin penetration rates and consequently its efficacy in grapevine. For the first time, we show that the penetration of saccharides mainly occur via stomata, only located on the lower surface of grapevine leaves. Moreover, the synthesis of chemically modified laminarins with various degrees of hydrophobicity allows us to show that this penetration pathway seems to be preponderant regardless of the polysaccharide modification. Our results also indicate that certain chemical modifications of laminarin lead to an increase in its efficacy but that this increase is probably due to fungicide properties against the pathogen instead of a better bioavailability.