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La stimulation de limmunité innée chez les plantes. Un exemple dapplication: Iodus 40 (Vacciplant)

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1 La stimulation de limmunité innée chez les plantes. Un exemple dapplication: Iodus 40 (Vacciplant)

2 Stratégies pour la protection des cultures Lutte Chimique (Agrochimie) Méthodes génétiques - Sélection de cultivars résistants - Surexpression de gènes de défense Lutte biologique - Introduction de prédateurs naturels des insectes ravageurs - Stimulation de limmunité innée chez les plantes agronomiques, par des éliciteurs (SDN, stimulateurs de défense naturelle) Lutte Chimique (Agrochimie) Méthodes génétiques - Sélection de cultivars résistants - Surexpression de gènes de défense Lutte biologique - Introduction de prédateurs naturels des insectes ravageurs - Stimulation de limmunité innée chez les plantes agronomiques, par des éliciteurs (SDN, stimulateurs de défense naturelle)

3 Les algues Santé végétale Biostimulants (à base d algues) Vaccin des plantes Santé humaine : Pharmacie Cosmétique Diététique Laboratoires Goëmar, Saint Malo

4 - Production depuis 1975, dextraits dalgues Effets bénéfiques sur plusieurs types de plantes cultivées, dont une amélioration de la résistance à certaines maladies Laboratoires Goëmar Avenue Général Patton 35400, St Malo, France

5 LES OLIGOSACCHARINES Un nouvel outil pour moduler la croissance, le développement et la défense chez les plantes « One day it may be possible to spray specific oligosaccharins (or analogues of oligosaccharins) on plants (or to manipulate the genes controlling the release and metabolism of oligosaccharins) to tell plant to flower or to form seeds and fruits or tubers, to become resistant to a disease or an insect, to drop their fruits, to grow faster or to become bushier. Oligosaccharins should eventually have a significant impact on agricultural yields. » Peter Albersheim et Alan Darvill, Scientific American, 1985

6 Quelles sont les matières actives des spécialités Goëmar ? Sagit-il déliciteurs oligosaccharidiques? Réponse : les extraits contiennent de la laminarine, un éliciteur des défenses chez le tabac. Mise au point de « Iodus 40, un « vaccin » pour le blé.

7 Eliciteurs et relations plantes-pathogènes paroi cellulaire Produits de gènes de virulence CHAMPIGNON noyau oligoglucanes signaux de défense CELLULE DE PLANTE Produits de gènes de défense noyau paroi cellulaire glucanases oligoglucanes récepteur pectinases oligopectines récepteur

8 Transduction des signaux éliciteurs chez les plantes

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10 Principales réponses de défense chez les plantes. Production dantibiotiques (phytoalexines). Expression de peptides ou protéines de défense. Renforcement des parois cellulaires et des structures tissulaires. Synthèse de messagers dalerte à distance. Eventuellement, sacrifice des cellules autour du point dinfection (réaction dHypersensitive Response). Défenses tous azimuts, non ciblées

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17 Système immunitaire chez les animaux (à partir des chondrichtyens). Immunité naturelle (innée, non spécifique) - macrophages - système du complément Immunité acquise (spécifique, anticorps) - lymphocytes B - lymphocytes T Immunité naturelle (innée, non spécifique) - macrophages - système du complément Immunité acquise (spécifique, anticorps) - lymphocytes B - lymphocytes T

18 ß-1,3 -1,6 glucanes Oligomères de chitosan Oligomères de chitine Oligogalacturonides Principaux oligosaccharides stimulateurs de réponses de défense

19 -OligoAlginates : D-mannuronateL-guluronate - Laminarine : ß-1,3 glucane Oligosaccharides dalgues brunes : Oligogalacturonates (plantes) Oligosaccharides de plantes ou dagents microbiens : ß-1,3 -1,6 glucanes (champignons)

20 oligoGal Laminarine La Laminarine entraîne laccumulation de protéines anti-microbiennes PR chez le tabac (immunodétection/Western-blot) eau PR-3 PR-5 PR-1 PR-2 Famille de protéines PR antifungal ß-1,3-glucanases chitinases thaumatin-like Après 48h de traitement avec les différents oligosaccharides Fonctions biologiques

21 Structure des fucanes sulfatés des algues brunes: liaisons α-1,4 et α-1,3 Autres molécules potentiellement élicitrices obtenues à partir des algues brunes

22 5 jours Infiltration déliciteur (test) ou deau (contrôle) innoculation TMV (virus de la mosaïque du tabac) 6 jours Evaluation du niveau de résistance Klarzynski O, Descamps V, Plesse B, Yvin JC, Kloareg B, Fritig B. (2003) Sulfated fucan oligosaccharides elicit defense responses in tobacco and local and systemic resistance against tobacco mosaic virus. Mol. Plant Microbe Interact. 16,

23 Plante traitée avec de leau Plante traitée avec des oligofucanes

24 Résistance Evènements précoces de signalisation Activation de voies métaboliques Signaux végétaux Eléments anti-microbiens Alcalinisation extracellulaire SA LOX PAL PR Scopolétine Mort cellulaire H2O2H2O2 Phosphorylation protéines AlginatesCarraghénanes LaminarineFucanes nd Klarzynski et al., (2000). Plant Physiol. 124, Klarzynski et al., (2003). Mol. Plant-Microbe Interact. 16, Synthèse des résultats obtenus avec le modèle tabac (IBMP, Strasbourg)

25 Enjeux des recherches sur la « vaccination » (= immunostimulation) des plantes agronomiques Nouveaux outils pour lagriculture Compatibles avec : ­ le développement durable ­ la sécurité alimentaire

26 Développement dun SDN : les contraintes. Liberté dexploitation. Possibilité de protection (brevet) nouveauté. Connaissance des performances techniques des produits (et services) concurrents. Prix de vente : acceptable par le marché (fonction de la concurrence) et compatible avec le prix de revient. Compatibilité de litinéraire technique avec les pratiques agricoles (actuelles ou acceptables). Homologation du Ministère de lAgriculture

27 Mise au point doligosaccharines pour la protection des cultures (UMR 1931) Maîtrise de la production déliciteurs oligosaccharidiques : - Ressources - Outils biotechnologiques - Procédés analytiques et technologiques Recherche déliciteurs et étude de leur mode daction : - Nouvelles matières actives - Mode daction sur plantes modèles - validation sur plantes agronomiques Développement des éliciteurs pour la protection des cultures : - Optimisation de la matière active - Formulation - Positionnement agronomique - Homologation Maîtrise de la production déliciteurs oligosaccharidiques : - Ressources - Outils biotechnologiques - Procédés analytiques et technologiques Recherche déliciteurs et étude de leur mode daction : - Nouvelles matières actives - Mode daction sur plantes modèles - validation sur plantes agronomiques Développement des éliciteurs pour la protection des cultures : - Optimisation de la matière active - Formulation - Positionnement agronomique - Homologation

28 Système Blé/ Mycosphaerella graminicola Semis Stade 2 feuilles : pulvérisation des produits j Inoculation du champignon j Symptômes

29 Témoin : Induction résistance avec Phyliq 200 mg/L (composition= 37 g/l de laminarine) :

30 - Tests de protection contre la septoriose du blé : Réduction de la taille des nécroses par rapport au témoin Phyliq Non formulé Biotests seffectuant en chambre à atmosphère contrôlée dans les locaux loués à BBV à St Pol de Léon Importance de la formulation (pour amplifier/faciliter laction de la matière active)

31 Bilan UMR CNRS-Goëmar ( ) 5 familles doligosaccharides sont produites en routine à léchelle pilote 6 nouvelles familles sont produites à léchelle du laboratoire Très forte complémentarité entre lactivité de production doligosaccharides et la recherche sur la structure fine des oligosaccharides et les enzymes de dépolymérisation.

32 Iodus 40 : Résultats Agronomiques et Développement

33 GL32 DANS LES PROGRAMMES DE PROTECTION DU BLE LE RÉSEAU DEXPÉRIMENTATION : PHASE ÉVALUATION PRODUIT : 82 ESSAIS GOËMAR EN 1998 ET 99; étude de la dose, du stade et de la cadence dapplication du produit PHASE DINTRODUCTION DE GL32 DANS LES PROGRAMMES DE PROTECTION : 162 ESSAIS EN 2000 ET 2001; - 62 ESSAIS GOËMAR - 93 ESSAIS EN DISTRIBUTION - 7 ESSAIS ITCF

34 Iodus 40®, Premier stimulateur des défenses du blé Mise sur le marché : printemps 2003 Matière active = LAMINARINE (oligosaccharide de Laminaria digitata)

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36 Diffusion de Iodus ® 40

37 Découverte : les oligosaccharides ont un effet éliciteur des défenses naturelles chez les plantes. Invention : utiliser ces produits pour protéger les plantes (peut donner lieu à un brevet) Innovation : le produit formulé, homologué, disponible sur le marché Pour conclure: Algues brunes et laminarine illustrent…

38 Immunostimulation et protection des cultures: marges de progression. Identifier de nouveaux éliciteurs oligosaccharidiques Identifier dautres types déliciteurs Combiner différents types déliciteurs Améliorer la biodisponibilité de léliciteur Etc … Identifier de nouveaux éliciteurs oligosaccharidiques Identifier dautres types déliciteurs Combiner différents types déliciteurs Améliorer la biodisponibilité de léliciteur Etc …


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