Substances naturelles en protection des cultures

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1 COLLOQUE BIOCONTROLE > 8 FEVRIER 2016 > NANCY COLLOQUE BIOCONTROLE > 8 FEVRIER 2016 > NANCY Substances naturelles en protection des cultures Laurent Legendre Université de Lyon CNRS/INRA UMR 5557 Ecologie microbienne Nancy, le 8 février 2016

2 Définition du biocontrôle Biocontrôle Les produits de biocontrôle représentent un ensemble d outils à utiliser, seuls ou associés à d autres moyens de protection des plantes, pour la protection intégrée telle qu elle figure dans l approche européenne Député Antoine Herth, 2011 Fait usage des mécanismes naturels d interactions des espèces vivantes entre-elles et avec leur milieu Ne vise pas à éradiquer mais à limiter les populations de bioagresseurs

3 Le biocontrôle diffère de la lutte biologique La lutte biologique consiste à utiliser des organismes vivants ou leurs produits pour prévenir ou réduire les dégâts causés par les ravageurs aux productions végétales 1971 Organisation internationale de lutte biologique, Biocontrôle n intègre pas les vertébrés Lutte biologique n inclut pas : les phéromones ou autres substances de synthèse les substances naturelles d origine minérale

4 Macroorganismes Les outils de biocontrôle Microorganismes Invertébrés, insectes, acariens ou nématodes (principale catégorie) Médiateurs chimiques Champignons, bactéries, virus (protection ou stimulation vitalité) Substances naturelles Phéromones (même espèce), kairomones, allomones (autre espèces) Minéral, végétal, animal - Action directe ou indirecte (le plus ancien, XVIII ème sciècle)

5 Environnement sauvage Des bons et des méchants Plant disease is the exception rather than the rule Lamb et al., 1989

6 Contexte agricole Plante Domestication Environnement Différence au niveau : Populations végétales Bioagresseurs Climat Sol Nutrition

7 Environnement biotique Macroorganismes Microorganismes Médiateurs chimiques Substances naturelles NB: Nombreux produits commerciaux Les stratégies de biocontrôle Défenses végétales Microorganismes (PGPR) Substances naturelles NB : produits commerciaux Frontière délicate entre biostimulation et biocontrôle Sol - nutrition Microorganismes (PGPR) Substances naturelles NB: pas/peu de produits commerciaux

8 Exemples de substances naturelles non-végétales Fongicides o Soufre (pulvérisé, trituré, trituré ventilé, micronisé) o Cuivre (sulfate, hydroxyde, oxyde, oxychlorure) o bicarbonate de potassium Répulsif o Sable quartzeux o Kaolin (silicate d aluminium) Molluscicide o phosphate ferrique Anti-adventices o Acide pélargonique (extrait d huile de colza) Inhibiteurs de germination o Cire d abeille Insecticideacaricide o Spinosines A/D (Saccharopolyspor a spinosa) o Savon mou (acides gras potassiques) o huiles minérales paraffiniques o Huiles blanches de pétrole o Huile de vaseline o Hydrolysats de protéines Problème o On en a fait le tour? Solution o A associer avec d autres substances

9 Défenses constitutives o Cire cuticulaire o Paroi cellulaire o Poils, trichomes o Protéines PR o Latex, acidité o Huiles essentielles o Composés antibioagresseurs o Anti-appétents o Composés organiques volatils Remarque 1 o Aucune plante ne se protège contre tous les bioagresseurs Les défenses végétales Défenses induites o Renforcement paroi o Métabolites secondaires o Peptides toxiques o Protéines PR o Composés organiques volatils o Espèces réduites de l oxygène o Mort cellulaire Remarque 2 o Régulation par Lumière/nutrition Stress hydrique Différentiation

10 Fongicides o Huile essentielle menthe verte o Huile essentielle d orange douce o Composés soufrés (Brassicacées sp.) Nématicide o Limonoïdes (triterpènes Azadirachtine Neem Azadirachta indica) o Composés soufrés (Allium sp., Brassicassées) Exemples de transferts de défenses végétales o -- Molluscicide Anti-adventices o gibbérellines A4+A7 o -- Inhibiteurs de germination o Huile essentielle menthe verte Répulsif Insecticide-acaricide o Pyréthrines (Chrysanthemum cinerariaefolium) o Limonoïdes (triterpènes Azadirachtine Neem Azadirachta indica) o Huile essentielle menthe verte o Huile essentielle d orange douce o Huile grasse de colza o Composés soufrés (Allium sp., Brassicassées)

11 Problème o Toxicité (roténone, nicotine) Transferts de défenses végétales Solution o Utiliser des plantes comestibles Problème o Ressource limitée o Coût Problème o Biodégradable o Efficacité à haute dose Solution o Sols marginaux o Biotechnologies Solution o Utiliser en combinaison (produits de la même plante ou non) o Volatil o Odorant Problème Solution o Utiliser sous serre / zone stockage o Ventiler Problème plus général o Application exogène ne reflète pas la situation in-naturo (localisation et diversité) Solution plus générale o Induire les défenses endogènes (favoriser les plus intéressantes)

12 Exemples de réponse induite : interaction vigne - Botrytis cinerea Souche T8 0 h 24 h 48 h 72 h Souche T4 Pourriture grise Attaque sur feuilles

13 Exemple de l interaction vigne - Botrytis cinerea Souche T8 Souche T4 0 h 24 h 48 h 72 h

14 Exemple de l interaction vigne - Botrytis cinerea Coloration bleu Evans Autofluorescence Souche T8 Souche T4 0 h 24 h 48 h 72 h

15 Activité chitinase (U/mg FW) COLLOQUE BIOCONTROLE > > 8 8 FEVRIER > > NANCY NANCY Exemple de l interaction vigne - Botrytis cinerea Souche T8 Souche T4 0 h 24 h 48 h 72 h 20 T4 15 T Control Temps après inoculation (jours)

16 Activité chitinase (U/mg FW) COLLOQUE BIOCONTROLE > > 8 8 FEVRIER > > NANCY NANCY Exemple de l interaction vigne - Botrytis cinerea T4 T8 CHV 6 - CHV 7 - CHV 9 - CHV 11-5 Control Temps après inoculation (jours) CHV Control SM T4 T 8

17 Interaction hôte-spécifique (combinaison gènes Avr : R) Age et différentiation des tissus Mécanismes d induction des défenses végétales Burst oxydatif Acide salicylique Eliciteurs Récepteur Acide jasmonique Ethylène Interaction nonhôte-spécifique (dégradation mutuelle) Oxyde nitrique Stress hydrique, lumineux, nutritif Bioagresseurs biotrophes Gènes de défense Protéasome Gènes de défense Gènes de défense Bioagresseurs necrotrophes Réponse hypersensible (mort cellulaire, phytoalexines, protéines PR) Résistance systémique acquise Défense basale (phytoalexines, protéines PR)

18 Eliciteurs o Chitosan o Extraits d algues o Parois de champignons Stimulateurs de défenses naturelles (SDN) o Efficacité variable en champs Analogues hormones o Analogues acide salicylique o Analogues acide jasmonique Problème Solution o Optimiser le moment et méthode d application o Traiter au stade semences o Utiliser des variétés ad-hoc o Coupler avec d autres méthodes de lutte Autres inducteurs de la SAR o Acide b- aminobutirique (BABA) o Acide 2,6-dichloroisoniconitinique (INA)

19 Les substances de biocontrôle aujourd hui Le factuel o Des solutions plus «propres» pour l environnement et plus «sûre» pour les utilisateurs o Une offre établie pour les substances qui ne sont pas d origine végétales o Un marché grandissant pour les substances végétales de défense o Un marché prometteur pour les substances inductrices de défenses Observations surprenantes o Petites zones d expérimentation par rapport aux zones de production o Aucun usage de biométrie individuelle ou nanotechnologies (cf biomédical) Questions pour l avenir o Quelle offre pour les grandes cultures? o Comment augmenter l efficacité / reproductibilité d action? o Comment réduire le coût? o Pourquoi ne pas utiliser le sol comme vecteur d action (fertilisation et biocontrôle)? o Financement du R & D?