Le sucre rare tagatose : un fongicide écologique contre les espèces de phytophthora

The rare sugar tagatose : an eco-friendly fungicide against phytophthora species

• Auteur / Autrice : Abdessalem Chahed
• Direction : Essaïd Ait Barka
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et physiologie végétales
• Date : Soutenance le 02/07/2021
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Résistance Induite et Bioprotection des Plantes sites (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe SDRP-URVVC
• Jury : Président / Présidente : Michele Perazzolli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Essaïd Ait Barka, Monica Höfte, Brigitte Mauch-Mani, Aziz Aziz, Andrea Nesler
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Monica Höfte, Brigitte Mauch-Mani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Environnement -- Protection

Produits chimiques

Plantes -- Fléaux -- Lutte biologique contre

Pesticides

Mots clés libres

Mode d’action

Lutte Biologique

Tagatose

Sucre rare

Phytophthora

Tagatose

Rare sugar

Biological control

Phytophthora

Mechanism of action

Résumé

Les espèces de Phytophthora comptent parmi les phytopathogènes les plus agressifs et les plus répandus dans le monde et causent d'énormes pertes économiques et dont le contrôle est principalement basé sur l’utilisation de produits chimiques. Cependant, l'utilisation excessive de pesticides chimiques contre les espèces de Phytophthora a fait apparaître de nombreuses menaces pour la santé humaine et l'environnement et de nombreux produits chimiques ont ainsi été bannis. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'efficacité et le mécanisme d'action du sucre rare, le tagatose, contre les espèces de Phytophthora afin de permettre le développement de produits écologiques basés sur cet ingrédient actif. Le tagatose a inhibé la croissance mycélienne et a affecté négativement les processus mitochondriaux chez P. infestans, mais pas chez P. cinnamomi, indiquant des réponses différentes entre les deux espèces de Phytophthora vis à vis de ce sucre rare. L'inhibition de la croissance de P. infestans peut être attribuée aux similitudes structurelles du tagatose avec le fructose et à l'inhibition compétitive des enzymes du métabolisme des glucides. D'autre part, P. cinnamomi a été capable d'activer de multiples voies d'adaptation en activant les gènes impliqués dans le transport du glucose, le métabolisme des pentoses, le cycle de l'acide tricarboxylique, la détoxification des espèces réactives de l'oxygène et la respiration mitochondriale et alternative. En outre, le tagatose affecte la composition des bactéries de la phyllosphère et augmente le nombre de bactéries bénéfiques associées aux plantes. Cette recherche a montré que le tagatose est une molécule prometteuse qui pourrait être utilisée dans le développement d'un biopesticide pour le contrôle durable des maladies des cultures.

Phytophthora species are among the most aggressive and widespread plant pathogens and they are causing enormous economic losses worldwide and whose control is mainly based on the use of chemicals. The overuse of chemical pesticides against these plant pathogens showed many threats to human health and the environment. An extremely scarce number of efficient eco-friendly products are available to control Phytophthora spp. and alternative molecules are therefore needed for sustainable agriculture. The aim of this thesis is to investigate the efficacy and the mechanism of action of the rare sugar tagatose against Phytophthora spp., in order to further develop eco-friendly fungicides based on this active ingredient. Tagatose inhibited mycelial growth and negatively affected mitochondrial processes in P. infestans, but not in P. cinnamomi indicating species-specific responses to this rare sugar. The growth inhibition of P. infestans can be ascribed to structural similarities of tagatose with fructose and to competitive inhibition of key enzymes of the sugar metabolism. On the other hand, P. cinnamomi was able to activate multiple adaptation pathways to modulate the cellular metabolism by the upregulation of genes involved in glucose transport, pentose metabolism, tricarboxylic acid cycle, reactive oxygen species detoxification, mitochondrial respiration and alternative respiration. In addition tagatose affected the composition of the phyllosphere bacteria and increased the number of beneficial plant-associated bacteria. This research showed that tagatose is a promising molecule that could be used in the development of an innovative biopesticide for the sustainable control of crop diseases.