Coordinatrice : Marielle Adrian marielle.adrian@u-bourgogne.fr
L’objectif de ce work package était d’explorer de nouvelles solutions de biocontrôle aux modes d’action originaux. Pour rappel, le biocontrôle est défini, en France, comme le recours à « des agents et produits utilisant des mécanismes naturels dans le cadre de la lutte intégrée contre les ennemis des cultures ». Quatre catégories ont été définies : les macroorganismes, les microorganismes, les médiateurs chimiques et les substances naturelles d’origine minérale, végétale, animale et microbienne. Pour ce WP, les travaux ont porté plus spécifiquement sur des substances naturelles et ont ciblé trois maladies dont les agents pathogènes responsables ont un mode de vie très différent : le mildiou, le black-rot et la pourriture grise provoqués par l’oomycète biotrophe obligatoire Plasmopara viticola, le champignon hémibiotrophe Phyllosticta ampelocida et le champignon nécrotrophe Botrytis cinerea, respectivement. A noter que très peu de solutions de biocontrôle ont été testées contre le black-rot jusqu’à présent pour cette maladie pourtant qualifiée de « ré-émergente » et généralement contrôlée par des fongicides anti-mildiou et anti-oïdium, et logiquement non contrôlée pour les variétés résistantes à ces maladies. De plus, le mildiou étant une maladie nécessitant le plus de traitements, il reste nécessaire d’identifier des solutions de biocontrôle efficaces permettant de réduire l’utilisation des fongiques cupriques et de synthèse pour la protection des cépages traditionnels et le traitement ponctuel des variétés résistantes essentiel pour la durabilité de la résistance.
Identification de deux nouveaux produits de biocontrôle potentiels d’intérêt
Des travaux préliminaires ont démontré l’efficacité contre la pourriture grise de surnageants des milieux de culture des deux souches bactériennes Bacillus ginsengihimi S38 et Bacillus velenzensis Buz14 (Calvo-Garrido et al. 2019-21). L’objectif était de les tester contre le mildiou et le black-rot puis d’identifier leur mode d’action.
Les protocoles de tests en conditions semi-contrôlées étaient disponibles pour le mildiou et la pourriture grise, mais pas pour le black-rot. Ainsi, les conditions favorables à l’infection de feuilles ont été définies, ce qui a permis le développement d’un test adapté au criblage de produits de biocontrôle efficaces contre le black-rot, en conditions semi- contrôlées, avec une évaluation possible de l’expression de la maladie (par une notation visuelle des symptômes) et du développement fongique (par une approche cytologique).
Les surnageants ont été testés à différentes concentrations, en comparaison avec le milieu de culture non inoculé (milieu LB) et l’eau. Leur efficacité contre la pourriture grise a été confirmée et leur efficacité contre le mildiou et le black-rot a été mise en évidence. L’étude de leur mode d’action a permis de démontrer un effet antimicrobien direct (effet antibiose) et un effet stimulateur des défenses de la plante (SDP). De façon intéressante, le milieu de culture LB seul a également un effet contre le mildiou et le black-rot, mais pas contre la pourriture grise.
L’étude de ces souches se poursuit avec d’une part, le séquençage de leur génome afin de vérifier leur identité taxonomique et de prédire leurs molécules actives (collaboration initiée avec Philippe Jacques, Gembloux Agro-Bio Tech, Université de Liège) et, d’autre part, une analyse métabolomique visant à comparer leur signature métabolique et leurs effets sur le métabolome de la vigne.
Ainsi, ces travaux réalisés en conditions semi-contrôlées ont permis d’identifier deux nouvelles solutions de biocontrôle potentielles polyvalentes, efficaces contre la pourriture grise et le mildiou mais aussi contre le black rot, et avec un double mode d’action contribuant à sécuriser leur efficacité.
Lever la régulation négative des défenses de la plante : un levier pertinent pour augmenter l’efficacité des SDP
Un frein majeur à l’utilisation des produits de biocontrôle à mode d’action SDP est la variabilité de leur efficacité au champ. L’objectif était de vérifier si cette dernière pouvait être expliquée, au moins en partie, par la régulation négative des défenses de la plante, naturelle ou induite par certains agents pathogènes.
Des travaux préliminaires avaient montré que des souches de B. cinerea isolées de vignes étaient plus virulentes sur cet hôte que celles isolées de tomate et qu’elles différaient de ces dernières par la présence de transposons produisant un répertoire spécifique de siRNA. Ces siRNA générés par les protéines Dicer 1 et 2 de B. cinerea sont transférés, au cours de l’infection, dans la cellule végétale où ils vont indirectement « silencer » des gènes de défense. L’objectif était de vérifier si ce mécanisme était impliqué dans la virulence de ces souches sur vigne et, dans la positive, d’identifier une stratégie permettant de le contrecarrer. Pour cela, des mutants Dicer 1 et 2 simples et double de B. cinerea Dicer ont été obtenus et leur incapacité à synthétiser des siRNA a été vérifiée. Toutefois, il n’a pas été observé de différence de virulence entre la souche sauvage et les mutants ; tous infectant des feuilles ou baies de manière similaire. Ainsi ce mécanisme ne semble pas essentiel dans la virulence de B. cinerea sur vigne. Cette piste de recherche ne sera donc pas poursuivie en lien avec le biocontrôle.
Des travaux antérieurs avaient permis de montrer, chez le tabac, que les réponses immunitaires sont régulées négativement par les enzymes histones désacétylases de type 2 (Bourque et al. 2011). L’objectif était de vérifier si ce type de régulation existait chez la vigne et, dans la positive, si son inhibition permettait d’augmenter l’efficacité des produits de biocontrôle de type SDP. Cette hypothèse a été vérifiée en conditions semi-contrôlées. En effet, il a été démontré que la levée de cette régulation par l’application d'un inhibiteur des HDAC, que nous appellerons DDP (désinhibiteur de défenses de la plante) permet d’augmenter le niveau de réponses induites par un SDP (tests réalisés avec les SDP Messager et le Belvine) et, en lien, l’efficacité de protection contre le mildiou et l’oïdium. Des analyses ciblées ont permis de mettre en évidence une expression plus précoce, importante et durable de l’expression de gènes de défense tels que ceux impliqués dans la synthèse des phytoalexines en réponse à un traitement DDP + SDP, comparé à un traitement SDP. Cet effet est associé à une protection plus élevée contre le mildiou et l’oïdium. Des analyses globales de transcriptomique (RNA seq) et métaboliques (UPLC-MS) ont été réalisées afin i-d’identifier les gènes régulés par le DDP et dont l’expression est potentialisée par la combinaison DDP et SDP et ii- d’obtenir les signatures métaboliques de ce mode d’action. Dans le cadre d’autres projets, les premiers essais conduits au vignoble en protection contre le mildiou en 2024 (avec une pression de la maladie particulièrement forte) et en 2025, se sont avérés très encourageants. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives de recherches visant à sécuriser l’efficacité de produits de biocontrôle de type SDP.
Intégrer la réponse de la vigne aux « multi stress » pour l’utilisation de solutions de biocontrôle de type SDP
L’efficacité des SDP repose sur les réponses immunitaires de la plante, lesquelles dépendent de son état physiologique. Au vignoble, en plus des risques d’infection par des agents pathogènes ou d’attaques par des ravageurs, les vignes sont soumises à des stress abiotiques (thermiques / hydriques) qui impactent leur physiologie. De plus, la réponse de la vigne à des stress « uniques » diffère de sa réponse à ces mêmes stress combinés (Fernandez et al. 2023). Dans ce contexte, l’objectif était de mettre au point, en conditions semi-contrôlées, un protocole expérimental permettant d’appliquer des stress abiotiques combinés (les deux stress abiotiques hydrique et thermique et le stress biotique P. viticola) afin d’acquérir des connaissances sur l’impact de ces multi-stress sur la physiologie de la vigne dont ses réponses immunitaires. Les perspectives envisagées sont l’étude de l’efficacité de produits de biocontrôle, notamment de type SDP, en situation multi-stress et en conditions du vignoble.
Bourque S., Dutartre A., Hammoudi V., Blanc S., Dahan J., Jeandroz S., Pichereaux C., Rossignol M., Wendehenne D. (2011). Type-2-histone deacetylases as new regulators of elicitor-induced cell death in plants. New Phytol 192, 1,127-39.
Calvo-Garrido, C.; Roudet, J.; Aveline, N.; Davidou, L.; Dupin, S.; Fermaud, M. Microbial antagonism toward Botrytis bunch rot of grapes in multiple field tests using one Bacillus ginsengihumi strain and formulated biological control products. Front. Plant Sci. 2019, 10, 00105.
Calvo, H.; Roudet, J.; Gracia, A.P.; Venturini, M.E.; Fermaud, M. Comparison of efficacy and modes of action of two high-potential biocontrol Bacillus strains and commercial biocontrol products against Botrytis cinerea in table grapes. OENO One 2021, 55, 228–243.
Fernandez O., Lemaître-Guillier C., Songy A., Robert-Siegwald G., Lebrun M.H., Schmitt-Kopplin P., Larignon P., Adrian M., Fontaine F. The combination of both heat and water stresses may worsen Botryosphaeria dieback symptoms in grapevine. Plants 2023, 12, 753.
