Traitement photodynamique antimicrobien comme lutte antiparasitaire. Etude des effets de TPPS et de la chlorophylline photoactivé sur le champignon pathogène Botrytis cinerea et sur deux plantes modèles : Vigne (Vitis vinifera) et Pomme de terre (Solanum tuberosum)

Antimicrobial Photodynamic treatment as pest management. A study of the effects of photoactivated TPPS and Chlorophyllin on the fungus pathogen Botrytis cinerea, and on two plant models : Grapevine (Vitis vinifera) and Potato (Solanum tuberosum)

• Auteur / Autrice : Veronica Ambrosini
• Direction : Catherine Riou-Khamlichi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du végétal : Sciences agronomiques et écologiques
• Date : Soutenance le 20/10/2020
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PEIRENE
• Jury : Président / Présidente : Vincent Sol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Riou-Khamlichi, Laure Perchepied, Tan-Sothéa Ouk
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Clément, Gilberto Braga

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pomme de terre

Vigne

Photosensibilisants

Botrytis cinerea

Mots clés libres

APDT

Pomme de terre

Vigne

Chlorophyllin

TPPS

Botrytis cinerea

Photosensibilisateurs

APDT

Potato

Grapevine

Chlorophyllin

TPPS

Botrytis cinerea

Photosensitizers

Résumé

Un des problèmes majeurs de l'agriculture reste la lutte contre les agents pathogènes, en particulier les champignons. Depuis les années 60, l'utilisation de quantités phénoménales de pesticides, pour garantir les rendements des cultures, a provoqué́ une pollution désastreuse de l'environnement, une perte de la biodiversité et le développement de pathogènes multi-résistants. Les pratiques agricoles doivent donc devenir plus respectueuses de l'environnement tout en restant optimales. Le traitement photodynamique antimicrobien (APDT) est un traitement alternatif envisagé dans la lutte contre les microorganismes pathogènes, sans effet sur les plantes de culture et sur l'environnement voir la santé humaine. Dans l’intention de développer cette approche, deux photosensibilisateurs (PS) : une porphyrine anionique (TPPS) et une chlorine (la Chlorophylline) ont été testés sur un champignon pathogène (Botrytis cinerea) et deux de ses cibles : la vigne (Vitis vinifera) et la pomme de terre (Solanum tuberosum). Nous avons montré que TPPS même à très faible concentration inhibait la croissance du mycélium de B. cinerea sans pour autant altérer le développement des jeunes plants de vigne cultivés in vitro. Des résultats très similaires ont aussi été obtenus avec la Chlorophylline (Chl), molécule naturelle. TPPS et Chl semblent donc de très bons candidats pour une approche APDT. Cependant, dans le but d’une approche éco-responsable, nous privilégions plutôt Chl molécule naturelle contre TPPS, molécule de synthèse. En conclusion, les résultats obtenus tout au long de ces travaux de thèse sont réellement encourageants et nous permettent de défendre l’APDT comme stratégie agricole d’avenir et surtout éco-friendly.

Nowadays, one of the major problems in agriculture remains the struggle against pathogens, especially fungi. In the last 60 years, the use of large amounts of pesticides to increase crop yield caused environmental pollution, loss of biodiversity, and the development of multi-resistant plant pathogens. Now, more than ever, agriculture practises must become environmentally friendly and thus, new strategies to improve agriculture, without side effects for the environment and human health, need to be developed. Antimicrobial photodynamic treatment (APDT) has emerged as an alternative treatment that can be envisaged in agronomic practices to fight against microorganisms, without harming plants. To develop this approach on complex living systems such as grapevine and potato, hosts of the fungus pathogen Botrytis cinerea and two photosensitizers were taken into consideration: an anionic porphyrin (TPPS) and a natural chlorin Chlorophyllin (Chl). More specifically, an extensive work was conducted using photoactivated TPPS. TPPS was very effectively inhibit Botrytis cinerea development and it did not cause any phenotypical or biochemical alterations of the grapevine varieties (Merlot, Chardonnay and Sauvignon). In the potato varieties, while there were alterations in its growth and development, the plants were able to defend themselves. Furthermore, in order to find a new eco-friendly solution that is more suitable for a large range of plants we tested a natural PS: the chlorophyllin (Chl). Surprisingly, Chl was able to inhibit Botrytis cinerea mycelium growth without disturbing neither potato nor grapevine plantlet growth. In conclusion, these preliminary studies based on the use of Chl suggest that the development of a safe but efficient APDT approach in agriculture may no longer be a dream