Les sucres rares comme nouveaux produits pour la protection des plantes : Cas d'un produit à base de D-Tagatose dans la vigne

Rare Sugars as New Products for Plant Protection : Case of a D-Tagatose-Based Product in Grapevine

• Auteur / Autrice : Nikola Mijailovic
• Direction : Essaïd Ait Barka, Aziz Aziz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de la reproduction
• Date : Soutenance le 17/06/2022
• Etablissement(s) : Reims en cotutelle avec Bi-PA Biological Products for Agriculture
• 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)
• Jury : Président / Présidente : Anissa Lounès-Hadj Sahraoui
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Essaïd Ait Barka, Aziz Aziz, Julie Chong, Michele Perazzolli, Andrea Nesler
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Julie Chong

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phytopathologie

Maladies

Vignobles

Botrytis cinerea

Plasmopara viticola

Microorganismes phytopathogènes

Plantes -- Protection

Chardonnay (Cépages)

Vigne -- Fléaux

Maladies de la vigne

Mildiou de la vigne

Mots clés libres

Immunité des plantes. amorçage

Résistance induite

Sucres rares - D-Tagatose

Produits biosourcés

Mildiou. moisissure grise

Vigne

Rare sugars. D-Tagatose

Induced resistance

Bio-Based products

Grapevine

Plant immunity. priming

Downy mildew. gray mold

Résumé

Le mildiou, causé par l'oomycète Plasmopara viticola, et la pourriture grise, causée par le champignon Botrytis cinerea, comptent parmi les maladies les plus dévastatrices des vignobles. Les stratégies actuelles de gestion de ces deux maladies reposent principalement sur l'utilisation de fongicides chimiques. L'utilisation de composés biosourcés est de plus en plus reconnue comme une stratégie durable et respectueuse de l'environnement. Certains monosaccharides rares, dont le D-tagatose, ont montré des propriétés fonctionnelles potentielles dans le contrôle des pathogènes des plantes. Cette thèse vise à caractériser le mécanisme d'action d'un produit à base de D-tagatose (appelé IFP48) et de son ingrédient actif, le D-tagatose (TAG), dans l'induction de la protection de la vigne contre les maladies du mildiou et de la pourriture grise.En utilisant à la fois des vitroplants et des boutures végétatives de Chardonnay comme cultivar sensible, nous fournissons la preuve que l'IFP48, et dans une moindre mesure le TAG pur, peuvent conférer une protection significative contre P. viticola, mais pas contre B. cinerea. L'efficacité de l'IFP48 et du TAG contre P. viticola dépend du mode d'application et de la dose ; le traitement foliaire étant la méthode la plus efficace à une concentration de 5g/L. L'effet protecteur repose sur la combinaison de l'activité anti-omycète et de la résistance induite des plantes (IR) au mildiou. Le phénotype de résistance induite produit par TAG était significativement plus faible que celui produit par IFP48. La RI induite contre P. viticola repose sur la capacité de l'IFP48 et, dans une moindre mesure, du TAG à potentialiser l'activation des gènes sensibles à l'acide salicylique et à l'acide jasmonique/éthylène et l'accumulation de phytoalexine stilbène. La plupart des réponses de défense sont restées régulées à la hausse dans les plantes traitées par l'IFP48, même après une attaque de P. viticola, mais ne sont pas cohérentes après une attaque de B. cinerea. Les effets bénéfiques de l'IFP48 ont été associés à une accumulation accrue de tagatose dans les tissus foliaires par rapport au traitement TAG. Parallèlement, les quantités de sucres (glucose, fructose, maltose, galactose et tréhalose) sont restées inchangées ou ont diminué dans les feuilles traitées par l'IFP48 après l'infection par P. viticola, bien que seuls quelques gènes impliqués dans le transport et le métabolisme des sucres aient montré une régulation transcriptionnelle. Cela suggère une contribution de l'homéostasie des sucres à la réponse immunitaire douce induite par l'IFP48 et l'amorçage des plantes pour une résistance accrue à P. viticola, mais pas à B. cinerea. La grande efficacité de l'IFP48 par rapport au TAG suggère que la formulation permet au TAG d'être plus efficace dans la lutte contre le mildiou à la fois par la production d'un phénotype IR plus fort et par un effet anti-omycète direct. Le co-formulant peut aider le TAG à pénétrer dans les tissus foliaires et/ou peut protéger le TAG du processus de dégradation, préservant ainsi son efficacité contre la maladie.Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)

Downy mildew caused by the oomycete Plasmopara viticola and gray mold caused by the fungus Botrytis cinerea are among the most devastating diseases in vineyards. Current management strategies of both diseases mostly depend on the use of chemical fungicides. The use of bio-based compounds is gaining more recognition as a sustainable and eco-friendly strategy. Some rare monosaccharides including D-tagatose have shown potential functional properties in controlling plant pathogens. This thesis tempts to characterize the mechanism of action of a D-tagatose-based product (called IFP48) and its active ingredient D-tagatose (TAG) in inducing grapevine protection against downy mildew and gray mold diseases.Using both vitroplantlets and vegetative cuttings of Chardonnay as a susceptible cultivar, we provide evidence that both IFP48, and to the lesser extent pure TAG, can confer significant protection against P. viticola, but not against B. cinerea. The efficacy of IFP48 and TAG against P. viticola depends on the mode of application and dose rate; foliar treatment being the most efficient method at a concentration of 5g/L. The protective effect relies on of the combination of anti-oomycete activity and induced plant resistance (IR) to downy mildew. TAG-produced IR phenotype was significantly weaker compared to IFP48. The induced IR against P. viticola relies on IFP48’s and to a lesser extent TAG’s ability to potentiate the activation of salicylic acid- and jasmonic acid/ethylene-responsive genes and stilbene phytoalexin accumulation. Most of defense responses remained upregulated in IFP48-treated plants even after challenge with P. viticola, but inconsistent following challenge with B. cinerea. The beneficial effects of IFP48 were associated with an enhanced accumulation of tagatose inside leaf tissues compared to TAG treatment. Meanwhile, the amounts of sugars (sugars, glucose, fructose, maltose, galactose and trehalose) remained unchanged or decreased in IFP48-treated leaves after P. viticola infection, although only a few genes involved in sugar transport and metabolism showed transcriptional regulation. This suggests a contribution of sugar homeostasis to the IFP48-induced sweet immune response and priming plants for enhanced resistance to P. viticola, but not to B. cinerea. The high efficiency of IFP48 compared to TAG suggests that the formulation enables TAG to be more effective in controlling downy mildew through both production of stronger IR phenotype and a direct anti-oomycete effect. The co-formulant can help TAG to enter the leaf tissues and/or can protect TAG from degradation process, thereby preserving its efficacy against disease.