La résistance chez les plantes

Selon les spécialistes mondiaux en la matière, les agriculteurs devront inévitablement s’adapter à des contraintes que l’on voit déjà se profiler : la hausse des prix de l’énergie, l’ouverture des marchés internationaux, le retrait du marché de plusieurs fongicides à large spectre, les changements climatiques et l’émergence de nouvelles maladies. Pourtant, on estime qu’il faudra doubler la production agricole au cours des 50 prochaines années puisque la population mondiale ne cesse de croître et qu’elle devrait atteindre les 9 milliards en 2050. Au cours de leur évolution, toutes les plantes ont élaboré un véritable « système immunitaire » capable de déceler un danger, que ce dernier soit de nature biotique (microorganisme pathogène, insecte ravageur) ou abiotique (pluie, grêle, gel, vent). En l’absence des lymphocytes et anticorps que l’on retrouve dans le système immunitaire humain, le « système phyto immunitaire » se distingue par la variété des molécules de défense qu’il produit en réponse à un stress. Cette stratégie défensive, activée par l’agression, conduit à des modifications considérables de l’activité métabolique des cellules végétales, se traduisant par une cascade d’événements destinés à restreindre la progression des agents infectieux et à réduire les dommages causés par des blessures. On retrouve chez les plantes deux types de résistance : la résistance passive, impliquant des barrières préformées ou constitutives dont la plante s’est dotée à la suite d’une adaptation climatique, et la résistance active, impliquant des barrières nouvellement formées en réponse au stress.

Des préparations botaniques contribuent au renforcement du systeme immunitaire.

Toute plante infectée par un microorganisme peut développer une maladie. Mais souvent, elle se montre capable de lui résister naturellement, grâce à l’activation de ses mécanismes de défense. En effet, à chaque instant, les plantes doivent faire face à l’agression de champignons, de bactéries, de virus, de nématodes. Elles ont donc élaboré au cours de leur évolution des défenses efficaces contre les divers agents pathogènes, et l’apparition d’une maladie est plus l’exception que la règle. Cependant, tout dépendra du dialogue moléculaire qui s’établira entre le végétal et son agresseur. Pourtant, près de 20% des récoltes sont perdues à cause des attaques d’agents microbiens. En effet, si les végétaux sauvages sont plutôt bien armés, les plantes en culture sont plus fragiles. Ces dernières sont sélectionnées pour leur goût, leur forme ou leur taille intéressantes, mais pas toujours pour leur robustesse. D’autre part, un agent pathogène se diffuse plus facilement lorsqu’une variété est cultivée sur des hectares que s’il rencontre différentes variétés en chemin. La monoculture, cheval de bataille de l’agriculture intensive, fragilise donc les plantes, tandis que la biodiversité les protège.

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A noter que ce résultat de 20% n’est obtenu qu’avec l’emploi massif de produits phytosanitaires. Cette utilisation de substances chimiques aide les plantes à lutter contre les micro-organismes pathogènes mais elle n’est pas sans conséquence sur l’environnement. Depuis quelques années, la connaissance des mécanismes de défense des plantes a notablement progressé, et de nouvelles stratégies de protection des végétaux sont envisagées : elles sont fondées sur une stimulation maîtrisée des défenses que les plantes ont naturellement élaborées au cours de l’évolution. Elles compléteraient, voire remplaceraient, les méthodes actuelles de phytoprotection. Dans la nature, la plupart des espèces végétales sont protégées contre la plupart des micro-organismes. Ces derniers sont généralement incapables de franchir les barrières protectrices externes des plantes qui constituent une défense passive. - la cuticule, qui recouvre les organes aériens. - la paroi pecto-cellulosique, enveloppe semi-rigide qui entoure les cellules végétales (la pectine et la cellulose sont les deux principaux constituants de cette paroi). Cette résistance passive existe indépendamment de la présence d’un agent pathogène. Toutefois, certains agresseurs contournent ces barrières mécaniques et pénètrent dans les plantes par les pores naturels, les stomates, par une blessure accidentelle ou par une destruction des barrières protectrices. Si l’agent pathogène dispose des armes nécessaires pour envahir une plante, ou bien la plante ne le détecte pas, l’envahisseur en profite : l’issue de l’interaction peut être fatale pour la plante hôte. Par contre la plante peut parvenir à confiner l’agresseur sur le site d’attaque grâce à la mise en place de défenses actives déclenchées par sa présence. Ces mécanismes de défense se déroulent en trois phases. 1- La perception est l’étape de reconnaissance de l’agent pathogène et elle est essentielle car sans elle, les étapes ultérieures ne se déclenchent pas 2- La signalisation est l’étape où s’effectue l’activation d’une cascade de signaux dans les cellules attaquées et la transmission des signaux d’alerte aux cellules environnantes et à la plante entière. 3- Les réactions de défense s’expriment. Ce scénario est celui de toute méthode de défense active contre un agresseur. L’étude des réactions de défense des plantes a révélé un aspect surprenant : elles ne sont pas spécifiques de l’agent agresseur. Cependant, une spécificité peut exister lors de la reconnaissance de l’agent pathogène. Les relations entre une plante et un agent pathogène peuvent se résumer en trois types : - Relation non-hôte incompatible : réaction de défense de base des plantes. Cela se traduit par un renforcement de la paroi pecto-cellulosique, l’apparition de molécules nouvelles. - Relation hôte compatible : l’agent pathogène se développe car il a contourné les défenses passives et actives. Soit il évite la phase de perception et se développe sur des tissus vivants (biotrophe), soit il produit une toxine et se développe sur des tissus morts (nécrotrophe). - relation non-hôte incompatible : ceci correspond à une résistance spécifique. Il y a une reconnaissance très spécifique de l’agent pathogène par la plante hôte. La plante peut aussi détoxifier la toxine du micro-organisme. La réaction d’hypersensibilité Dès qu’une plante détecte un agent pathogène, elle met en place un des systèmes de défense naturelle les plus efficaces: une réaction d’hypersensibilité. Cette réaction violente, très rapide, se manifeste souvent par l’apparition d’une petite tache nécrotique localisée sur le site de pénétration du parasite : les premières cellules végétales infectées meurent. Ce suicide de quelques cellules pour sauver la plante entière est suivi de l’expression de gènes de défense. Le but serait de retarder suffisamment longtemps l’invasion microbienne, afin que les autres mécanismes de défense aient le temps de se mettre en place. En fait, c’est la combinaison de cette mort hypersensible et de réactions de défense locales intenses qui assurent le confinement de l’agent pathogène sur son site de pénétration

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Toutefois, la plante ne se contente pas de combattre localement l’infection primaire. Elle émet des signaux d’alerte vers toutes les autres cellules de l’organisme pour les préparer à réagir plus efficacement lors d’une autre agression. Ce type de résistance, plus tardive et moins intense, met la plante dans un état de veille qui la maintient prête à réagir rapidement à toute nouvelle attaque du premier pathogène ou d’un autre agresseur. L’un des mécanismes de défense des plantes est le renforcement de la paroi pecto-cellulosique. Dès qu’un agresseur est perçu, on constate que la plante réagit en déclenchant un épaississement de sa paroi. Le dépôt de macromolécules renforce la matrice extracellulaire sur le site d’attaque. Ce dépôt accroît la résistance des parois cellulaires aux enzymes microbiennes.

La résistance active

Lorsqu’un agent pathogène réussit à contourner la première ligne de défense passive (ex. : la cuticule), un nouveau système de résistance se met en place au moment où il est détecté par la plante ayant pour unique objectif le confinement de l’agresseur dans les cellules attaquées; la plante est prête, dans certains cas, à sacrifier ces cellules pour assurer sa survie. Cette confrontation plante–agent pathogène est responsable de l’activation de plusieurs voies métaboliques pour : 1) renforcer les barrières externes, comme la paroi, afin de retarder ou même d’empêcher la pénétration de l’agent pathogène; 2) favoriser la création d’un environnement toxique au cas où le parasite parviendrait à franchir les barrières structurales nouvellement formées. Bien que les modalités de la résistance soient variables (résistance généralisée ou spécifique), on assiste dans tous les cas à un scénario relativement identique au cours duquel les cellules végétales, ayant perçu une alarme, réagissent en émettant à leur tour des signaux d’alerte. Ces cellules « alertées » s’activent pour élaborer une stratégie défensive qui sera coûteuse sur le plan énergétique. La résistance spécifique est une résistance dite génétique selon la théorie « gène pour gène » découverte par Flor (1971). Pour que la plante soit résistante à un agent pathogène spécifique, les deux protagonistes doivent posséder des gènes complémentaires : un gène de résistance R pour la plante et un gène d’avirulence Avr pour l’agent pathogène. L’interaction entre les produits (ou leurs dérivés) de ces deux gènes (R et Avr) conduit à une résistance spécifique se traduisant par une réaction hypersensible (RH) caractérisée par une lésion nécrotique des cellules végétales aux sites agressés. L’absence ou l’altération de l’un ou l’autre des gènes conduit inévitablement à la manifestation des symptômes de la maladie. La résistance systémique acquise (RSA). Dans les années 1930, Chester mentionnait déjà la possibilité qu’une « immunité physiologique acquise » puisse exister chez les plantes (Chester 1933). Il faudra cependant attendre les années 1960 pour que Ross reprenne ce concept, l’explicite et introduise les termes de « résistance locale acquise » et de « résistance systémique acquise » (Ross 1961). Ross sera donc le premier à démontrer qu’un plant de tabac (Nicotiana tabacum L.) initialement infecté avec le virus de la mosaïque du tabac est protégé contre une infection virale subséquente. Dans le même ordre d’idée, d’autres chercheurs apporteront un nouvel éclairage à la notion de prémunition en prouvant que cette dernière est efficace non seulement contre l’agent pathogène qui l’a initiée, mais aussi contre une large gamme d’autres agents pathogènes (Sticher et al. 1997). La RSA contribue donc à l’établissement d’un état de veille permanent qui permet à la plante d’être en alerte en cas d’attaque potentielle et de répondre promptement à l’agression. Instagram : @Greengrassco