Agressivité des champignons et mode d'action de l'arsénite

Agressivité des champignons et mode d'action de l'arsénite
22 mai 2017

Agressivité des champignons et mode d'action de l'arsénite

Thématiques

Le programme CasDar V1301, conduit par l'Université de Reims et piloté par Florence Fontaine entre 2013 et 2016 a été soutenu financièrement par le Ministère de l'agriculture et par les professionnels. Il livre aujourd'hui ses premières conclusions sur l'agressivité des champignons impliqués dans les maladies du bois et sur le mode d'action de l'arsénite de sodium. Comprendre le mode d'action de ce produit "miracle", interdit d'utilisation en 2001, va permettre d'identifier des pistes pour imiter son action contre les maladies du bois.

Quels sont les déterminants impliqués dans le processus infectieux des champignons ? Caractérisation de l’agressivité de 2 pathogènes (Neofusicoccum parvum et Diplodia seriata) et étude des conséquences des maladies du bois sur l’état physiologique de la plante.

  • Pour mieux connaître le champignon, une souche de D. seriata prélevée dans le vignoble français a été séquencée. Son génome est composé de plus de 10 000 gènes dont, parmi eux, ceux associés à la production de molécules toxiques et d'enzymes impliquées dans la dégradation du bois. Cette ressource sera très utile pour mieux comprendre les interactions entre le champignon et la vigne et aussi sa microflore dans son environnement.
  • Identification in vitro des molécules produites par D. seriata et N. parvum : melléine, terremutine, protéines diverses… Testées séparément sur des modèles simples de la vigne comme des cellules et des vitro-plants, ces molécules montrent une certaine toxicité. Une action conjointe de ces diverses molécules est donc probablement impliquée dans la phytotoxicité de ces champignons.

  • Potentiel de dégradation du bois : les activités de trois enzymes impliquées dans la dégradation du bois (laccase, xylanase et cellulase), sont plus importantes chez D. seriata que chez N. parvum.

  • Processus de détoxication mis en place par la vigne : les toxines peuvent entraîner l'expression des symptômes en contournant les défenses de la vigne. La « détoxication » de ces toxines est possible à l’aide de microorganismes bénéfiques. L’inoculation de boutures avec ces microorganismes bénéfiques conduit à une protection (~ 50%). Cette protection est due à une modulation de l'immunité de la vigne mais surtout à des effets directs entre les microorganismes bénéfiques et le pathogène, dont la détoxication.

 

amadou, parcelle expérimentale

 

Appréhender le mode d’action de l’arsénite de sodium, seul produit connu à ce jour comme étant efficace contre l’esca, afin de développer des moyens de lutte innovants et efficaces.

  • Après un traitement à l'arsénite de sodium, l'arsenic est distribué dans toute la plante et sa répartition évolue au cours de la saison végétative. Il se concentre dans les parties nécrosées du bois et dans l’amadou, là où sont très présents les champignons, sous sa forme oxydée alors qu’on le retrouve majoritaire sous la forme initiale dans les feuilles et les tiges. L'arsénite de sodium circule donc dans la plante.
  • L’analyse de l’expression des gènes montre qu’il y a une réponse spécifique au niveau des tiges herbacées chez les plantes malades par rapport aux plantes saines (sans symptômes foliaires mais infectées par les champignons). Les plantes apoplectiques montrent une expression différentielle de gènes impliqués dans la réponse au stress et aux attaques d'agents pathogènes. Ainsi, les plantes saines, malades et apoplectiques présentent 3 profils d'expression spécifiques, et le traitement arsénite conduit lui aussi à un profil d'expression particulier. Les tiges herbacées constituent  donc un bon organe de diagnostic de la maladie.

  • Parmi les gènes concernés, un groupe ayant une réponse de type « infection » a pu être identifié. Les gènes de ce groupe sont exprimés différemment chez la plante malade et chez la plante saine. Cependant le traitement à l’arsénite de sodium ne modifie pas leur niveau d’expression. Un autre groupe de gènes présente une réponse de type « guérison », ils sont exprimés différemment chez la plante malade et chez la plante saine, et ils reviennent au niveau d’expression de la plante saine après le traitement à l'arsénite de sodium.

Ces expériences montrent que la physiologie des vignes est modifiée lors de l'expression des symptômes foliaires. Le traitement à l’arsénite de sodium a un effet important sur l’expression des gènes de la vigne, une partie de ces gènes pouvant être interprétée comme marqueurs de la guérison de la vigne.

 

mode action arsénite et localisation

 

  • Une analyse métabolomique (détection des métabolites présents dans les tissus) révèle l’existence de signatures métaboliques spécifiques dans des ceps traités à l’arsénite de sodium. Ces dernières sont particulièrement discriminantes dans les zones d’interaction (frontière entre les tissus sains et les nécroses dures) des tissus ligneux.  Les voies métaboliques perturbées sont d’origine végétale et microbienne (i.e. relevant du métabolisme global du cep et de sa flore associée).
  • L’ensemble de ces modulations (au niveau des gènes et des métabolites) se traduit également par des répercussions structurales au sein des tissus foliaires et ligneux. Pour exemple, au niveau des tissus ligneux certaines réactions de défense du végétal pourraient être restaurées et demeurer efficaces durant l’année végétative d’application.
  • L’arsénite de sodium influe sur la microflore colonisant le bois de la vigneLa microflore globale des tissus non-nécrosés est peu différente entre les plants traités ou non par l’arsénite de sodium. Par contre, l’arsénite de sodium exerce une forte influence sur les populations microbiennes colonisant les tissus dégradés comme l’amadou. Dans ce tissu, la diversité augmente et les pathogènes sont nettement moins nombreux après un traitement par l'arsénite de sodium ("guérison").
  • L’application d’arsénite de sodium conduit à une modification de la microflore des écorces et des tissus ligneux des coursons et des rameaux. Les champignons pathogènes y sont rarement retrouvés chez les ceps traités. A l’inverse, deux autres champignons bénéfiques sont fréquemment présents. La raréfaction des sources d'inoculum produite par un tel traitement, entraînant ainsi une moindre contamination de la plante, serait à l'origine de la disparition des symptômes foliaires. Leur manifestation serait ainsi liée à des contaminations annuelles, hypothèse qui devra être confirmée par de futures études.

Des données issues de ce projet sont encore en cours d’analyse. Les résultats acquis et l’amélioration des connaissances concernant les pathogènes et le mode d’action de l’arsénite de sodium vont maintenant permettre à d’autres programmes de recherche de lancer des travaux pour des moyens de lutte contre les maladies du bois.

Commentaires

Il y a actuellement 0 commentaire(s)

Ajouter un commentaire

Vous pourriez être intéressé par ...