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| Docteurs
Marielle ADRIAN
Institut Universitaire de la Vigne et du Vin, Université
de Bourgogne BP 27 877, 21078 Dijon
UMR Plante-Microbe-Environnement INRA 1 088 - CNRS 2625,
Université de Bourgogne, 21065 Dijon
E. LESNIEWSKA
Laboratoire de Physique, LPUB UMR CNRS 5027, Université
de Bourgogne, 21078 Dijon
et A. PUGIN
UMR Plante-Microbe-Environnement INRA 1 088 - CNRS 2625,
Université de Bourgogne, 21065 Dijon |
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| Pour
notre santé... et celle de la Terre Objectif
: limitation des fongicides
Stimulation des défenses naturelles de la vigne:
un renforcement du bouclier des cellules |
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L’obtention
d’une production de très bonne qualité
sur les plans organoleptique et phytosanitaire est
l’objectif clé à atteindre en
viticulture.
Cependant, Fla vigne peut être attaquée
par un grand nombre de micro-organismes pathogènes
et sa protection nécessite un grand nombre
d’interventions phytosanitaires. En effet,
la viticulture représente 2,8 % de la surface
agricole utile en France mais 50 % des traitements
réalisés en agriculture lui sont destinés.
Les importantes applications de pesticides sont
polluantes, peuvent laisser des résidus et
pèsent lourd dans le budget du viticulteur.
De plus, l’utilisation répétée
de certaines matières actives peut favoriser
l’apparition de souches de champignons résistantes.
Face à ces problèmes, il devient important
de développer des solutions alternatives,
sinon complémentaires, à la lutte
chimique. Parmi les stratégies envisageables,
des recherches sont actuellement en cours sur la
création d’OGM (Organismes génétiquement
modifiés) résistants, la lutte biologique
et la stimulation de mécanismes de défense
propres à la vigne. C’est cette dernière
voie que nous avons choisi de développer
depuis plusieurs années.
Les plantes, confrontées en permanence à
des micro-organismes potentiellement pathogènes,
ont appris, au cours de l’évolution,
à développer des stratégies
de protection. Parmi elles, on distingue les moyens
de défense passifs (épaisseur cuticulaire,
épidermique, accumulation de certains composés…)
et les moyens de défense actifs incluant
essentiellement la production de phytoalexines,
de PR- (Pathogenesis Related) protéines et
les renforcements des parois cellulaires [1]. Ces
mécanismes sont inductibles après
reconnaissance par la plante d’un signal -
ou éliciteur - lui indiquant la présence
du pathogène ; mais aussi sous l’action
de sels de métaux lourds ou des ultraviolets.
Des essais d’utilisation d’éliciteurs
au vignoble, en lutte contre le mildiou, ont été
réalisés et les premiers résultats
sont encourageants. Les recherches doivent donc
être poursuivies sur cette stratégie. |
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La MFA présente aussi l’avantage de
permettre des mesures de l’élasticité,
par nanoindentation, de la surface des échantillons.
En appliquant cette technique à notre modèle,
il est apparu que les modifications de topographie
des cellules s’accompagnaient d’une
perte d’élasticité signifi-cative,
traduisant un renforcement physique des parois.
Figure 2 : Observation en Microscopie Force Atomique,
de la surface d’une cellule de vigne témoin
(A) ou 24 heures après une irradiation par
les UV (B).
Ainsi, la Microscopie Force Atomique s’est avérée
être un outil puissant pour visualiser des modifications
des propriétés physiques - changement
de topographie et perte d’élasticité
- des parois cellulaires survenant en réponse
à un éliciteur des réactions
de défense. Des résultats similaires
ont été obtenus avec un autre éliciteur
des réactions de défense que nous avons
purifié à partir des filtrats de culture
de Botrytis cinerea [3]. Ces modifications ne sont
donc pas spécifiques du traitement par les
UV.
La stratégie de stimulation des défenses
des plantes permet donc une action directe sur le
micro-organisme « agresseur » avec, entre
autres, l’accumulation de composés antimicrobiens
(resvératrol, viniférines…) mais
aussi une meilleure protection contre sa pénétration
par un renforcement de la barrière physique
externe que constitue la paroi. La diversité
des moyens de défense mis en place après
application d’un éliciteur laisse envisager
une grande polyvalence de tels traitements.
Références
[1] Somssich I.E. and K. Hahlbrock (1999) Trends Plant
Sci. 3 : 86.
[2] Jeandet P., A.C. Douillet-Breuil, R. Bessis.,
S. Debord, M. Sbaghi and M. Adrian M. 2002. Phytoalexins
from the Vitaceae : biosynthesis, phytoalexin gene
expression in transgenic plants, antifungal activity
and metabolism. J. Agric. Food Chem. 50, 10, 2731-2741.
[3] Poinssot B., E. Vandelle, M. Bentéjac,
M. Adrian, C. Levis, Y. Brygoo, J. Garin, F. Sicilia,
P. Coutos-Thévenot and A. Pugin (2003) Mol.
Plant Microbe Interact. 16 : 553. |
Figure 1 : Observation en microscopie à
fluorescence de cellules de vigne après élicitation
des réactions de défense. La fluorescence
bleu-violet traduit la présence de stilbènes
(resvératrol et dérivés)
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Les phytoalexines sont
des composés antimicrobiens synthétisés
et accumulés par les plantes en réponse
à un stress. Chez la vigne, ces composés
sont des stilbènes dont le resvératrol
a été très étudié
[2], surtout en relation avec ses propriétés
médicales. Les travaux que nous avons effectués
ont montré l’importance de leur rôle
dans les interactions entre la vigne et Botrytis cinerea,
champignon responsable de la pourriture grise. Les
renforcements pariétaux ont également
été étudiés, surtout sur
le plan biochimique et en réponse à
une infection par un pathogène, mais les aspects
physiques de ce mécanisme restent très
peu connus et se devaient d’être étudiés.
La technique de Microscopie Force Atomique (MFA) nous
a permis de caractériser ces renforcements
sur des cellules de vigne (Vitis vinifera cv Gamay)
après stimulation des mécanismes de
défense par les ultraviolets. La MFA est un
outil qui permet “d’imager”, avec
une grande résolution, la surface d’échantillons.
Son grand intérêt en biologie réside
dans le fait qu’elle peut être utilisée
directement sur des échantillons biologiques
tels que des cellules en suspension et de visualiser
en temps réel les effets de traitements réalisés
in situ.
Des observations préalables réalisées
en épifluorescence nous ont permis d’observer
une fluorescence bleu-violet spécifique des
cellules irradiées par les UV (Figure 1), traduisant
la présence de resvératrol et attestant
de la stimulation effective des réactions de
défense. Des observations réalisées
en MFA ont permis de mettre en évidence une
évolution de la topographie de la paroi des
cellules en réponse au traitement par les UV.
Ces modifications surviennent dès 3 heures
après le traitement par les UV. La figure 2A
représente la surface d’une cellule témoin.
L’échelle de couleur rend compte de la
hauteur des éléments de surface. Plus
on évolue vers le blanc, plus les éléments
sont hauts. On devine le réseau de fibres de
cellulose, recouvert par la matrice constituée
d’hémicellulose, de protéines
et de pectines. La surface des cellules irradiées
est très diffé-rente (Figure 2B). En
effet, le réseau de fibres de cellulose apparaît
beaucoup plus nettement. Les chaînes de pectines
semblent réorganisées, “découvrant”
les fibres de cellulose, et présentent des
expansions perpendiculaires. |
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Guide des vins "Vins et Santé"