Transcript Mécanismes de défense des plantes

Pathologie végétale
Sameh Selim
Biochimie Biologie Moléculaire et Cellulaire
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Mécanismes de défense des
plantes
2
paroi
paroi
Champignon
Cellule
végétale
Eliciteurs exogènes
Oligoglucanes (
)
Oligochitines (
)
Stimulation
Des
défenses
Chitinases
Glucanases
GIP
Eliciteurs endogènes
-1,3 glucanes (
Oligogalacturonides (
)
)
Polygalacturonases
PGIP
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Mécanismes de défense des plantes
1. Défenses passives
a. Physiques
 Épaisseur de la cuticule
 Teneur en cutine
 Nombre de stomates
 Re-floraison
 Lignification
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)
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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
Rhishitine
Scopoline
Phytuberine
Blessures
Chaconine
Solanine
Solanidine
Autres phytoalexines :
Pisatine / parasites du pois ; phaseoline / parasites du haricot
Pas de phytoalexine chez les parasites des céréales !?
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Mécanismes de défense des plantes
2. Défenses actives
Pathogène 
Plante
a. Les 3 phases de défense active
Molécule
élicitrice
Protéine
réceptrice
 Perception : Eliciteurs
exogènes et endogènes
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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)»
1. Formation d’anion superoxide : O2 + NADPH  O2• – + NADP + H+
2. A faible pH : formation de radical hydroperoxyl : O2• – + H+  •HO2
3. Formation de peroxyde d’hydrogène : •HO2 + •HO2  H2O2 + O2
ou
H2O2 + Fe2+  Fe3+ + OH•
•HO
2
+ O2• –  H2O2 + O2 + OH–
+ OH–
Traversent la membrane
fongique
Fragmentation ADN
Péroxydation des lipides
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Transduction des signaux éliciteurs chez les plantes
Les plantes utilisent > 50 000 composés (MS) dans leurs interaction avec l’
environnement.
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Hammond-Kosack et Jones, 1996
Mécanismes de défense des
plantes
2. Défenses actives
a. Les 3 phases de défense
active
 Perception
 Signalisation
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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)
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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)
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Mécanismes de défense des
plantes
TMV / tabac
1ère infection
2. Défenses actives
b. Mécanismes de défense
active
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
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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)
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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
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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)
isochorismate
Acide linolénique
Ethylène
Acide jasmonique (JA)
Inhibiteurs de protéinases
Défensines (pdf1.2)
Thionines (thi2.1)
PR protéines basiques
PR-3, PR-8
ISR
Acide trans cinnamique
Acide salicylique (SA)
Acide coumarique
SAR
Phytoalexines
PR protéines acides
Lignine
PR-1, PR-2, PR-5
Tannins condensés
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Mécanismes de défense des
plantes
Variations de la résistance
Organe
Âge des tissus
Niveau de nutrition
Stade de développement
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