Sameh Selim Biochimie Biologie Moléculaire et Cellulaire Pathologie végétale Sameh Selim Biochimie Biologie Moléculaire et Cellulaire

Mécanismes de défense des plantes

paroi Cellule végétale paroi Champignon Oligochitines ( ) Eliciteurs exogènes Oligoglucanes ( ) Stimulation Des défenses Glucanases Chitinases PGIP GIP Polygalacturonases Eliciteurs endogènes -1,3 glucanes ( ) Oligogalacturonides ( ) Eliciteurs endogènes -1,3 glucanes ( ) Oligogalacturonides ( )

Mécanismes de défense des plantes Défenses passives Épaisseur de la cuticule Teneur en cutine Nombre de stomates Re-floraison Lignification a. Physiques b. Biochimiques Phytoncides = prohibitines Phénols à la surface des feuilles Flavones des oignons rouges Delphinidine du pois à graine verte 2. Défenses actives Phytoalexines Pathogenesis-related Protein (PR protein)

Ex. Sur pomme de terre Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives Phytoalexines Ex. Sur pomme de terre Maladie = mildiou Parasite = Phytophthora infestans Race compatible (avec la variété de pdt) provoque la maladie Race incompatible (avec la variété de pdt) ne provoque pas la maladie Race compatible Race incompatible Scopoline Rhishitine Phytuberine Blessures Chaconine Solanine Solanidine Autres phytoalexines : Pisatine / parasites du pois ; phaseoline / parasites du haricot Pas de phytoalexine chez les parasites des céréales !?

Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives a. Les 3 phases de défense active Pathogène  Plante Molécule élicitrice Protéine réceptrice Perception : Eliciteurs exogènes et endogènes Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000)

Réponse rapide : Activation des protéines G, associées aux récepteurs de la membrane Entrée Ca++ et sortie K+ et Cl–  activation des enzymes « protéines kinases » Stress oxydatif : production de « Reactive Oxygen Species (ROS) =La Forme Active d’Oxygène (FAO)» Formation d’anion superoxide : O2 + NADPH  O2• – + NADP + H+ A faible pH : formation de radical hydroperoxyl : O2• – + H+  •HO2 Formation de peroxyde d’hydrogène : •HO2 + •HO2  H2O2 + O2 ou •HO2 + O2• –  H2O2 + O2 + OH– H2O2 + Fe2+  Fe3+ + OH• + OH– Le nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADP) est un coenzyme d'oxydoréduction. Il est très proche du nicotinamide adénine dinucléotide (NAD), dont il diffère par la présence d'un groupement phosphate sur le second carbone du β-D-ribofurannose du résidu adénosine (figure 1). Sa forme réduite est désignée par NADPH ou NADPH2 ou encore NADPH+H+. Traversent la membrane fongique Fragmentation ADN Péroxydation des lipides

Transduction des signaux éliciteurs chez les plantes Les plantes utilisent > 50 000 composés (MS) dans leurs interaction avec l’ environnement. Hammond-Kosack et Jones, 1996

Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives a. Les 3 phases de défense active Perception Signalisation Source : Buchanan et al. (2000)

Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives a. Les 3 phases de défense active * Perception Signalisation Réaction * Cytoskeletal Rearrangement The cytoskeleton, a filamentous network of actin, tubulin and other protein components, is essential for cellular structure, maintenance, intracellular transport, cell division and many other functions. Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000) Hydroxyproline-Rich Glycoproteins (HRGP)

Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives b. Mécanismes de défense active Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000) Hypersensibilité (HR) Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000)

Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives b. Mécanismes de défense active TMV / tabac 1ère infection 2ème infection HR Hypersensibilité (HR) Résistance locale acquise : (1) Pathogenesis Related proteins (PR proteins) (2): PR-1 : protéine antifongique ; PR-2 :endo β 1-3 glucanases; PR-3, PR-4, PR-8, PR-11 : Chitinases ; PR-5 : protéine antifongique inhibiteurs de trypsine ; PR-6 : Inhibiteurs de protéinases ; PR-7 : endoprotéases ; PR-9 : peroxydases ; PR-10 : ribonucléases Renforcement des parois : papilles (1) Source : (1) Buchanan et al, 2000) ; (2) dmd.nihs.go.jp/latex/defense-e.html

Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives b. Mécanismes de défense active Elicitation : Exogène : protéines ; lipides ; oligosaccharides (β glucane ; chitosane) Endogènes : oligosaccharides dérivés de pectine végétale Déclenchent : hypersensibilité et / ou mort cellulaire Eliciteurs généraux = indispensables à la vie : ex : Elicitine de Phytophthora infestans  transport de stérols (indispensable, mais pas synthétisé par le champignon)

Mécanismes de défense des plantes 2. Défenses actives b. Mécanismes de défense active Hypersensibilité Résistance locale acquise Résistance systémique acquise Source : Buchanan, Gruissem, Jones (2000) Durrant et Dong, 2004 : Migration du signal SAR probablement de nature lipidique Gozzo, 2004 : Période de mise en place : 1 à 2 semaines

Mécanismes de défense des plantes Principales voies de défense actives Blessures Organisme Avirulent Organisme Virulent Stress oxydatif Voie acide shikimique Voie octadecanoides phenyl alanine amonia lyase (PAL) Acide linolénique isochorismate Acide trans cinnamique Ethylène Acide jasmonique (JA) Acide salicylique (SA) Acide coumarique Inhibiteurs de protéinases Défensines (pdf1.2) Thionines (thi2.1) PR protéines basiques PR-3, PR-8 ISR SAR PR protéines acides PR-1, PR-2, PR-5 Phytoalexines Lignine Tannins condensés

Mécanismes de défense des plantes Variations de la résistance Organe Âge des tissus Niveau de nutrition Stade de développement