Verticillium - Toubkal
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221<br />
UNIVERSITE MOHAMMED V- Agdal<br />
FACULTE DES SCIENCES<br />
RABAT<br />
THESE DE DOCTORAT D’ETAT<br />
Présentée par<br />
Amina REGRAGUI<br />
Discipline : Biologie<br />
Spécialité : Phytopathologie<br />
Contribution à l’étude de l’influence de la salinité sur<br />
le couple tomate –<strong>Verticillium</strong> : Conséquences<br />
physiologiques et impact sur la bioprotection des<br />
tomates contre la verticilliose<br />
Soutenue le…22 décembre 2005…..devant le jury :<br />
LAHLOU H.<br />
Professeur à la Faculté des Sciences de Rabat<br />
BENKHEMMAR O.<br />
Professeur à la Faculté des Sciences de Rabat<br />
FASSI FIHRI O.<br />
Professeur à l’I.A.V. Hassan II, Rabat<br />
TIJANE M.<br />
Professeur à la Faculté des Sciences de Rabat<br />
ZAID H.<br />
Professeur à la Faculté des Sciences de Rabat<br />
Présidente<br />
Examinateur<br />
Examinateur<br />
Examinateur<br />
Examinateur
231<br />
JE DEDIE CE TRAVAIL…<br />
A mes petits enfants<br />
Zineb<br />
Youssef<br />
Jad<br />
et……
229<br />
REMERCIEMENTS<br />
Ce travail a été réalisé au sein de l’équipe de phytopathologie<br />
du laboratoire de Botanique de la Faculté des Sciences de Rabat.<br />
Qu’il me soit permis ici de remercier vivement le professeur H.<br />
LAHLOU pour la confiance qu’elle m’ a toujours témoignée ainsi que<br />
la formation de chercheur qu’elle m’a donnée avec bienveillance et<br />
humanité. Ses qualités scientifiques, ses conseils et ses<br />
encouragements incessants m’ont beaucoup soutenue pendant la<br />
l’élaboration de ce travail. Je lui exprime ma profonde<br />
reconnaissance et lui porte mon grand respect.<br />
Je remercie très vivement le professeur H. ZAID pour sa<br />
disponibilité, ses conseils fructueux et son aide scientifique et<br />
matérielle. Il a bien voulu accepter de participer à ce jury de thèse<br />
en qualité de rapporteur. Qu’il trouve ici l’’expression de ma<br />
profonde gratitude.<br />
Madame O. FASSI FIHRI, professeur de microbiologie à l’’IAV<br />
HASSAN II, m’a agréablement accueillie dans son laboratoire. J’ai<br />
pu bénéficier de ses compétences scientifiques et de son savoir faire.<br />
Pour l’accueil chaleureux qu’elle m’a réservé et pour avoir accepté<br />
de faire le rapport de ce mémoire, je lui exprime mes plus vifs<br />
remerciements.<br />
Mes sincères remerciements sont adressés aux professeurs M.<br />
TIJANE et O. BENKHEMMAR pour l’’honneur qu’ils me font de<br />
juger cette thèse.
230<br />
Je désire remercier particulièrement mes collègues les<br />
professeurs A. EL AISSAMI, E. BERRAHO et M. RAHOUTI pour<br />
leur collaboration efficace.<br />
Je désire remercier également Madame AGOUMY, ingénieur<br />
au ministère de l’énergie et des mines pour son aide précieuse lors de<br />
la réalisation de l’analyse minérale des échantillons.<br />
Que mes collègues du laboratoire de Botanique qui m’ont<br />
apportés une aide morale et matérielle trouvent ici l’’expression de<br />
ma meilleure sympathie.<br />
Je remercie vivement M. BENCHAKRI pour son aide<br />
technique efficace et son dévouement.<br />
Enfin, mes remerciements vont à tous les membres de ma<br />
famille pour leur soutien moral et leur encouragement affectueux.
232<br />
Liste des publications<br />
1. REGRAGUI A., LAHLOU H. et ZAID H., 1989. La prémunition de la<br />
tomate contre la verticilliose causée par <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, forme à<br />
microsclérotes. Conséquences physiologiques du phénomène.<br />
Cryptogamie, Mycol. 10 (3) : 243-256<br />
2. REGRAGUI A. ZAID H. and LAHLOU H., 1990. <strong>Verticillium</strong> alboatrum<br />
effect on nitrate reductase activity in young tomato plants.<br />
Proceeding of 8 th congress of the Mediterranean Phytopathological Union,<br />
Agadir (Morocco) October 28 th ,233-235.<br />
3. BALESDENT M.H., REGRAGUI A., LAHLOU H. and BOMPEIX,<br />
1990. Early diagnostic of <strong>Verticillium</strong> albo-atrum microsclerotia form, and<br />
inoculum evaluation by enzyme linked immunosorbent assay in infected<br />
tomato plants.<br />
Proceeding of 8 th congress of the Mediterranean Phytopathological Union,<br />
Agadir (Morocco) October 28 th , 75-77.<br />
4. REGRAGUI A., RAHOUTI M. et LAHLOU H., 2003. Effet du stress<br />
salin sur <strong>Verticillium</strong> albo-atrum: pathogénécité et production d’enzymes<br />
cellulolytiques in vitro<br />
Cryptogamie, Mycol. 24 (2) : 167-174.<br />
5. REGRAGUI A. and LAHLOU H., 2005. Effect of Salinity on in vitro<br />
Trichoderma harzianum Antagonism against <strong>Verticillium</strong> dahliae.<br />
Pakistan Journal of Biological Sciences 8 (6):872-876
222<br />
SOMMAIRE<br />
INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................... 1<br />
CHAPITRE I : ETUDE DE L’INFLUENCE DE LA SALINITE SUR LE<br />
COMPORTEMENT DE LA TOMATE (LYCOPERSICON ESCULENTUM) ET SUR LE<br />
DEVELOPPEMENT IN VITRO DE VERTICILLIUM ALBO-ATRUM ..................................... 7<br />
I. EFFET DE LA SALINITE SUR LE COMPORTEMENT DE DEUX GENOTYPES DE TOMATE .......... 7<br />
Introduction........................................................................................................................... 7<br />
A. Matériel et méthodes ........................................................................................................ 9<br />
1. Le matériel végétal........................................................................................................ 9<br />
2. Effet du sel sur la germination des graines ................................................................... 9<br />
2.1. Protocole de germination....................................................................................... 9<br />
2.2. Conditions de culture............................................................................................. 9<br />
2.3. Observations........................................................................................................ 10<br />
3. Effet du sel sur la croissance végétative des plantes................................................... 10<br />
3.1. Conditions de culture........................................................................................... 10<br />
3.2. Lecture des résultats ............................................................................................ 11<br />
4. Analyse statistique des données.................................................................................. 11<br />
B. Résultats ......................................................................................................................... 11<br />
1. Action du sel sur le pouvoir germinatif des graines.................................................... 11<br />
1.1. Effet sur la vitesse de germination ...................................................................... 11<br />
1.2. Effet sur le taux de germination .......................................................................... 13<br />
2. Action du sel sur la croissance végétative des plantes................................................ 15<br />
2.1. Effet sur la taille de l’axe aérien.......................................................................... 15<br />
2.2. Effet sur la biomasse des parties aériennes ......................................................... 16<br />
C. Discussion et conclusion ................................................................................................ 18<br />
II. INFLUENCE DE LA SALINITE DU MILIEU SUR LE DEVELOPPEMENT IN VITRO D’UN ISOLAT<br />
DE VERTICILLIUM ALBO-ATRUM D’ORIGINE TOMATE ............................................................... 19<br />
Introduction......................................................................................................................... 19<br />
A. Matériel et méthodes ...................................................................................................... 21<br />
1. La souche fongique..................................................................................................... 21<br />
2. Ensemencement .......................................................................................................... 22<br />
3. Traitement par le sel ................................................................................................... 22<br />
4. Estimation de l’effet du sel sur la croissance de <strong>Verticillium</strong> .................................... 23<br />
4.1. Croissance diamétrale.......................................................................................... 23<br />
4.2. Croissance pondérale........................................................................................... 23<br />
5. Effet sur l’intensité de la conidiogénèse ..................................................................... 23<br />
6. Effet sur le pouvoir germinatif des conidies ............................................................... 24<br />
7. Effet sur les organes de résistance .............................................................................. 24<br />
B. Résultats ......................................................................................................................... 24<br />
1. Effet de l’apport de NaCl sur la croissance de <strong>Verticillium</strong>........................................ 24<br />
1.1. Croissance diamétrale.......................................................................................... 24<br />
1.2. Croissance pondérale........................................................................................... 25<br />
2. Effet de la salinité sur la conidiogénèse et le pouvoir germinatif des conidies .......... 25<br />
2.1. Intensité de la sporulation.................................................................................... 25
223<br />
2.2. Pouvoir germinatif des conidies .......................................................................... 28<br />
3. Effet de la salinité sur la sclérogénèse ........................................................................ 28<br />
4. Influence de l’interaction salinité-température sur la croissance de <strong>Verticillium</strong> ....... 31<br />
C. Discussion et conclusion ................................................................................................ 32<br />
CHAPITRE 2 : ETUDE DES EFFETS DE LA SALINITE SUR LA RELATION HOTE-<br />
PARASITE DANS LE CAS DE LA VERTICILLIOSE ............................................................ 38<br />
INTRODUCTION........................................................................................................................... 38<br />
I. EFFET DE L’INTERACTION SALINITE-VERTICILLIUM SUR LA MANIFESTATION DE LA<br />
MALADIE CHEZ LA TOMATE....................................................................................................... 39<br />
A. Matériel et méthodes ...................................................................................................... 39<br />
1. Plantes hôtes et conditions de culture ......................................................................... 39<br />
2. Inoculation des plantules............................................................................................. 39<br />
2.1. L’agent pathogène : <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, forme à microsclérotes................ 39<br />
2.2. Préparation de l’inoculum ................................................................................... 40<br />
2.3. Protocole d’inoculation ....................................................................................... 40<br />
3. Traitement par le sel ................................................................................................... 40<br />
4. Notations des résultats ................................................................................................ 40<br />
4.1. Croissance des plantes......................................................................................... 40<br />
4.2. Emission des feuilles ........................................................................................... 41<br />
4.3. Colonisation des plantes par le pathogène........................................................... 41<br />
4.4. Analyse statistique des résultats .......................................................................... 42<br />
B. Résultats ......................................................................................................................... 42<br />
1. Manifestations externes de la combinaison Salinité-<strong>Verticillium</strong> sur les plantes de<br />
tomate hôtes .................................................................................................................... 42<br />
1.1. Effet sur la croissance des plantes ....................................................................... 42<br />
1.2. Effet sur l’émission de feuilles............................................................................ 45<br />
2. Manifestations internes ............................................................................................... 48<br />
C. Discussion et conclusion ................................................................................................ 49<br />
II. EFFET DE LA SALINITE SUR LA VARIABILITE DU POUVOIR PATHOGENE DE VERTICILLIUM<br />
ALBO-ATRUM................................................................................................................................51<br />
Introduction......................................................................................................................... 51<br />
A. Impact de la salinité sur le niveau infectieux de l’inoculum du <strong>Verticillium</strong> sur les<br />
plantes de tomate................................................................................................................. 53<br />
1. Matériel et méthodes................................................................................................... 53<br />
1.1. Inoculation........................................................................................................... 53<br />
1.2. Traitement par le sel et conditions de culture...................................................... 54<br />
1.3. Estimation des résultats ....................................................................................... 54<br />
2. Résultats : effet de la salinité sur le pouvoir infectieux de l’inoculum de <strong>Verticillium</strong><br />
vis-à-vis de la tomate ...................................................................................................... 54<br />
2.1. Effet sur la tomate Marmande Claudia................................................................ 54<br />
2.2. Effet sur la tomate Marmande VR....................................................................... 56<br />
3. Discussion et conclusion............................................................................................. 56<br />
B. Influence de la salinité sur l’expression du pouvoir pathogène de deux isolats de<br />
<strong>Verticillium</strong> sur la tomate .................................................................................................... 59<br />
1. Matériel et méthodes................................................................................................... 59
224<br />
1.1. Test de pathogénécité .......................................................................................... 59<br />
1.2. Lecture des résultats ............................................................................................ 60<br />
2. Résultats...................................................................................................................... 60<br />
3. Discussion et conclusion............................................................................................. 60<br />
C. Influence de la salinité sur la variabilité de la spécificité parasitaire d’un isolat de<br />
<strong>Verticillium</strong> d’origine tomate .............................................................................................. 63<br />
1. Matériel et méthodes................................................................................................... 63<br />
1.1. Choix des plantes hôtes inhabituelles.................................................................. 63<br />
1.2. Inoculation et traitement par le sel ...................................................................... 63<br />
1.3. Lecture des résultats ............................................................................................ 64<br />
2. Effet de la salinité sur la variation du pouvoir pathogène de l’isolat P80 au contact de<br />
nouvelles plantes hôtes. .................................................................................................. 64<br />
2.1. Effet sur l’expression du pouvoir pathogène au contact de la luzerne ................ 64<br />
2.2. Effet sur l’expression du pouvoir pathogène au contact de l’aubergine.............. 65<br />
3. Discussion et conclusion............................................................................................. 68<br />
CHAPITRE 3 : CONSEQUENCES PHYSIOLOGIQUES ET BIOCHIMIQUES DE<br />
L’INTERACTION SALINITE-VERTICILLIUM CHEZ LA TOMATE ................................. 73<br />
INTRODUCTION........................................................................................................................... 73<br />
A. EFFETS SUR LES TENEURS EN CATIONS MAJEURS................................................................ 74<br />
1. Introduction................................................................................................................. 74<br />
2. Matériel et méthodes................................................................................................... 76<br />
3. Résultats...................................................................................................................... 76<br />
3.1. Teneurs en ions sodium....................................................................................... 76<br />
3.2. Teneurs en ions potassium................................................................................... 78<br />
4. Discussion et conclusions ........................................................................................... 78<br />
B. EFFETS SUR LES TAUX DE SUCRES SOLUBLES TOTAUX........................................................ 81<br />
1. Introduction................................................................................................................. 81<br />
2. Matériel et méthodes................................................................................................... 82<br />
2.1. Extraction des sucres solubles totaux .................................................................. 83<br />
2.2. Réaction à l’anthrone........................................................................................... 83<br />
3. Résultats...................................................................................................................... 83<br />
3.1. Chez Marmande Claudia ..................................................................................... 83<br />
3.2. Chez Marmande VR............................................................................................ 84<br />
4. Discussion et conclusion............................................................................................. 84<br />
C. EFFETS SUR L’ACCUMULATION DE LA PROLINE.................................................................. 87<br />
1. Introduction................................................................................................................. 87<br />
2. Matériel et méthodes................................................................................................... 88<br />
2.1. Extraction ............................................................................................................ 88<br />
2.2. Dosage................................................................................................................. 88<br />
3. Résultats...................................................................................................................... 89<br />
3.1. Chez la variété Marmande Claudia ..................................................................... 89<br />
3.2.Chez la variété Marmande VR ............................................................................. 89<br />
4. Discussion et conclusion............................................................................................. 89<br />
D. EFFETS DE L’INTERACTION SALINITE-VERTICILLIUM SUR CERTAINES ACTIVITES<br />
ENZYMATIQUES DES PLANTES DE TOMATE............................................................................... 93<br />
1. Effets sur l’activité nitrate réductase........................................................................... 93<br />
1.1. Introduction ......................................................................................................... 93
225<br />
1.2. Matériel et méthodes ........................................................................................... 94<br />
1.3. Résultats .............................................................................................................. 95<br />
1.4. Discussion et conclusion ..................................................................................... 95<br />
2. Effets sur l’activité peroxydasique.............................................................................. 98<br />
2.1. Introduction ......................................................................................................... 98<br />
2.2. Matériel et méthodes ......................................................................................... 100<br />
2.3. Résultats ............................................................................................................ 100<br />
2.4. Discussion et conclusion ................................................................................... 103<br />
CHAPITRE 4 : IMPACT DE LA SALINITE DU MILIEU SUR LES MECANISMES<br />
D’ACTION DE VERTICILLIUM ALBO-ATRUM.................................................................... 107<br />
I. EFFET DE LA SALINITE SUR LA TOXINOGENESE DE L’AGENT PATHOGENE....................... 107<br />
Introduction....................................................................................................................... 107<br />
A. Matériel et méthodes .................................................................................................... 108<br />
1. Préparation des filtrats de culture de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong>............................. 108<br />
2. Mise en évidence de la toxicité des filtrats de culture de <strong>Verticillium</strong> par des tests<br />
biologiques.................................................................................................................... 109<br />
2.1. Test graine ......................................................................................................... 109<br />
2.2. Test plante entière ............................................................................................. 110<br />
B. Résultats ....................................................................................................................... 110<br />
1. Effet du NaCl sur la phytotoxicité des filtrats de culture de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
sur la croissance racinaire de deux espèces végétales................................................... 110<br />
1.1. Manifestation sur la tomate ............................................................................... 110<br />
1.2. Manifestation sur le cresson .............................................................................. 111<br />
2. Effet du NaCl sur la phytotoxicité des filtrats de culture de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
sur la croissance végétative de deux plantes hôtes ....................................................... 111<br />
2.1. Manifestation sur la tomate Claudia.................................................................. 111<br />
2.2. Manifestation sur l’aubergine Reina negra........................................................ 113<br />
C. Discussion et conclusion .............................................................................................. 113<br />
II. INFLUENCE DE LA SALINITE SUR L’ACTIVITE DES ENZYMES PECTOCELLULOSIQUES<br />
PRODUITES IN VITRO PAR VERTICILLIUM ALBO-ATRUM .......................................................... 116<br />
Introduction....................................................................................................................... 116<br />
A. Matériel et méthodes .................................................................................................... 117<br />
1. Les isolats de <strong>Verticillium</strong> utilisés ............................................................................ 117<br />
2. Analyse de l’activité carboxyméthylcellulase........................................................... 117<br />
2.1. Production de l’enzyme..................................................................................... 117<br />
2.2. Révélation.......................................................................................................... 118<br />
3. Analyse de l’activité pectine méthyle estérase ......................................................... 119<br />
3.1. Production de l’enzyme..................................................................................... 119<br />
3.2. Révélation.......................................................................................................... 119<br />
B. Résultats ....................................................................................................................... 120<br />
1. Croissance de deux isolats de <strong>Verticillium</strong> développés sur milieu CMC enrichi en<br />
NaCl.............................................................................................................................. 120<br />
2. Effet de la salinité sur l’activité carboxyméthylcellulase ......................................... 120<br />
3. Effet de la salinité sur l’activité pectine méthyle estérase ........................................ 120<br />
C. Conclusion et discussion .............................................................................................. 123
226<br />
III. INFLUENCE DE LA SALINITE SUR L’ACTIVITE PHENOLOXYDASIQUE DE VERTICILLIUM<br />
ALBO-ATRUM.............................................................................................................................. 124<br />
Introduction....................................................................................................................... 124<br />
A. Matériel et méthodes .................................................................................................... 125<br />
1. Les souches fongiques .............................................................................................. 125<br />
2. Détection des phénoloxydases. ................................................................................. 126<br />
1.2. Les réactifs ........................................................................................................ 126<br />
2.2. Révélations ........................................................................................................ 126<br />
B. Résultats ....................................................................................................................... 126<br />
1. Influence de la salinité sur la cinétique de la production des Pox ............................ 126<br />
1.1. La souche sauvage P 80..................................................................................... 127<br />
1.2. La souche hyaline P1......................................................................................... 127<br />
2. Influence de la salinité sur l’activité phénoloxydasique globale de <strong>Verticillium</strong>...... 127<br />
C. Discussion et conclusion .............................................................................................. 130<br />
IV. EFFET DE LA SALINITE DU MILIEU SUR LE PROFIL PROTEIQUE DE L’ISOLAT P80 DE<br />
VERTICILLIUM ALBO-ATRUM..................................................................................................... 131<br />
Introduction....................................................................................................................... 131<br />
A. Matériel et méthodes .................................................................................................... 132<br />
1. Concentration des protéines...................................................................................... 132<br />
2. Dosage des protéines ................................................................................................ 132<br />
3. Analyse des protéines par électrophorèse ................................................................. 133<br />
3.1. Préparation des gels........................................................................................... 133<br />
3.2. Préparation des échantillons.............................................................................. 133<br />
3.3. Migration........................................................................................................... 133<br />
3.4. Révélation.......................................................................................................... 133<br />
3.5. Lecture des résultats .......................................................................................... 134<br />
B. Résultats ....................................................................................................................... 134<br />
1. Effet de la salinité sur le taux des protéines secrétées dans les filtrats de culture par<br />
<strong>Verticillium</strong>. .................................................................................................................. 134<br />
2. Effet de la salinité sur l’évolution du pH des filtrats de culture................................ 135<br />
3. Effet de la salinité sur les profils protéiques de l’isolat P80..................................... 136<br />
3.1. Analyse des protéines sur gel de polyacrylamide.............................................. 136<br />
3.2. Comparaison de l’expression des protéines....................................................... 137<br />
C. Discussion et conclusion .............................................................................................. 139<br />
CHAPITRE 5 : INFLUENCE DE LA SALINITE SUR L’ANTAGONISME MICROBIEN<br />
VIS-A-VIS DE VERTICILLIUM ALBO-ATRUM ET SUR LA BIOPROTECTION DES<br />
TOMATES CONTRE LA VERTICILLIOSE .......................................................................... 141<br />
INTRODUCTION......................................................................................................................... 141<br />
I. EFFET DE LA SALINITE SUR L’ANTAGONISME IN VITRO DE QUELQUES MICROORGANISMES<br />
BENEFIQUES DU SOL VIS-A-VIS DE VERTICILLIUM ALBO-ATRUM............................................ 144<br />
Introduction....................................................................................................................... 144<br />
A. Matériel et méthodes .................................................................................................... 145<br />
1. Choix des microorganismes antagonistes ................................................................. 145<br />
1.1. Penicillium sp .................................................................................................... 145<br />
1.2. Fusarium oxysporum......................................................................................... 145
227<br />
1.3. Talaromyces flavus............................................................................................ 146<br />
1.4. Trichoderma harzianum..................................................................................... 146<br />
1.5. Bacillus sp ......................................................................................................... 146<br />
2. Protocole des cultures en confrontations .................................................................. 146<br />
3. Estimation de l’effet antagoniste .............................................................................. 146<br />
B. Résultats ....................................................................................................................... 147<br />
1. Effets de la salinité sur la compétitivité in vitro de quelques microorganismes<br />
fongiques avec <strong>Verticillium</strong> .......................................................................................... 147<br />
1.1. Confrontations Penicillium sp-<strong>Verticillium</strong> ...................................................... 147<br />
1.2. Confrontation Fusarium oxysporum-<strong>Verticillium</strong>............................................. 149<br />
1.3. Confrontation Talaromyces flavus-<strong>Verticillium</strong> ............................................... 149<br />
1.4. Confrontation Trichoderma-<strong>Verticillium</strong> .......................................................... 149<br />
2. Effet de la salinité sur l’antagonisme de Bacillus sp avec <strong>Verticillium</strong> .................... 153<br />
C. Discussion et conclusion .............................................................................................. 153<br />
II. INFLUENCE DE LA SALINITE SUR L’ANTAGONISME IN VITRO DE TRICHODERMA<br />
HARZIANUM VIS-A-VIS DE L’ISOLAT P80 DE VERTICILLIUM................................................... 157<br />
Introduction....................................................................................................................... 157<br />
A. Matériel et méthodes .................................................................................................... 158<br />
1. Le matériel fongique................................................................................................. 158<br />
1.1. Le pathogène ..................................................................................................... 158<br />
1.2. L’antagoniste..................................................................................................... 158<br />
2. Mesure du phénomène d’antagonisme...................................................................... 159<br />
2.1. Capacité de colonisation.................................................................................... 159<br />
2.2. Antagonisme par antibiose ................................................................................ 159<br />
B. Résultats ....................................................................................................................... 161<br />
1. Influence de la salinité du milieu sur le développement de T. harzianum................ 161<br />
1.1. Morphologie des cultures .................................................................................. 161<br />
1.2. Poids sec du mycélium ...................................................................................... 161<br />
1.3. Taux de sporulation ........................................................................................... 161<br />
2. Influence de la salinité sur l’expression de l’activité antagoniste de T. harzianum visà-vis<br />
de <strong>Verticillium</strong>...................................................................................................... 161<br />
2.1. Antagonisme par compétition............................................................................ 161<br />
2.2. Antagonisme par antibiose ................................................................................ 164<br />
C. Discussion et conclusion .............................................................................................. 170<br />
III. INFLUENCE DE LA SALINITE SUR L’EXPRESSION DE L’ANTAGONISME IN VIVO DE<br />
TRICHODERMA HARZIANUM VIS-A-VIS DE VERTICILLIUM ALBO-ATRUM DE LA TOMATE ...... 172<br />
Introduction....................................................................................................................... 172<br />
A. Matériel et méthodes .................................................................................................... 173<br />
1. Protocole de bioprotection des plantes ..................................................................... 173<br />
1.1. Préinoculation avec Trichoderma...................................................................... 173<br />
1.2. Inoculation avec la souche pathogène ............................................................... 174<br />
2. Evaluation des manifestations de la maladie ............................................................ 174<br />
2.1. Croissance des plantes....................................................................................... 174<br />
2.2. Altérations foliaires ........................................................................................... 174<br />
2.3. Ré-isolement du champignon............................................................................ 175<br />
B. Résultats ....................................................................................................................... 175<br />
1. Recherches des conditions optimales pour l’expression de l’antagonisme in vivo de<br />
Trichoderma harzianum vis-à-vis de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum. .................................... 175
228<br />
1.1. Effet de l’inoculation simultanée par le mélange de spores des deux champignons<br />
1.2. Effet du délai de pré-inoculation par Trichoderma sur l’expression de la<br />
bioprotection............................................................................................................. 178<br />
1.2. Discussion et conclusion ............................................................................. 181<br />
2. Impact de la salinité sur le succès de la bioprotection des tomates contre la<br />
verticilliose par Trichoderma harzianum...................................................................... 184<br />
2.1. Réponses des plantes prétraitées avec Trichoderma à la surinfection par<br />
<strong>Verticillium</strong> en fonction de la salinité du milieu ...................................................... 184<br />
2.2. Discussion et conclusion ................................................................................... 186<br />
CONCLUSION GENERALE ..................................................................................................... 189<br />
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES................................................................................... 200<br />
ANNEXES..................................................................................................................................... 216
1<br />
Introduction générale<br />
La culture de la tomate Lycopersicon esculentum Mill, a connu une grande<br />
extension au Maroc. La superficie globale occupée par les cultures de primeurs et<br />
de saison s’élève à 20655 ha en 2001/02 et assure une progression de 18.7% par<br />
rapport à 2000/01. Cette progression concerne aussi bien la tomate sous serre que<br />
celle de plein champ. La production globale est passée de 307000 tonnes en 1989 à<br />
560000 tonnes en 1999 (S.A.M., 2002).<br />
Cependant cette culture est confrontée à de nombreuses contraintes qui affectent<br />
aussi bien le rendement que la qualité des fruits. Ces contraintes sont liées à des<br />
changements dans l’environnement de la plante, notamment la température et la<br />
salinité, et au développement des maladies.<br />
La culture de la tomate a dominé depuis les quatre dernières décennies les régions<br />
du littoral atlantique, régions où règnent une humidité relative élevée et des<br />
températures hivernales douces. Or, la proximité de l'océan atlantique fait que<br />
cette culture subit la salinité des eaux d'arrosage puisées de la nappe phréatique<br />
salée et les embruns qui entraînent une importante accumulation de sel dans le sol<br />
(Besri, 1981). Par ailleurs, ces conditions semblent propices au développement des<br />
maladies vasculaires dues principalement aux champignons du genre <strong>Verticillium</strong>.<br />
La verticilliose de la tomate due à <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, forme à microsclérotes<br />
représente actuellement l’une des principales maladies de cette culture au Maroc.<br />
Elle se manifeste par un rabougrissement des parties aériennes, des altérations<br />
foliaires et des flétrissements conduisant parfois à la mort de la plante. L’agent<br />
pathogène est un adélomycète vasculaire qui se conserve dans le sol sous forme de<br />
microsclérotes. Ces propagules dormantes se développent sur les débris végétaux<br />
au cours de la vie saprophytique du champignon et représentent l’inoculum de la<br />
maladie. En présence de la plante hôte, les microsclérotes germent en réponse aux<br />
exsudats racinaires et pénètrent dans les racines même en absence de toute<br />
blessure. Le parasite se développe et colonise la totalité de la plante puis reste<br />
localisé à l’intérieur des vaisseaux conducteurs provoquant leur obstruction et par<br />
voie de conséquence le flétrissement de la plante infectée.
2<br />
La colonisation des tissus par le parasite est rendue aisée par la production<br />
d’enzymes de dégradation des parois cellulaires de l’hôte (Cooper et al., 1978 ;<br />
Durand & Cooper, 1988). Une corrélation positive existe entre l’activité des<br />
cellulases et des pectinases produites par des isolats de <strong>Verticillium</strong> et leur<br />
agressivité vis-à-vis de leurs plantes hôtes (Gupta & Heale, 1971, Durand & Cooper,<br />
1988). En outre, ce champignon est apte à produire des métabolites toxiques à<br />
l’intérieur des tissus infectés et qui seraient impliqués dans l’expression des<br />
symptômes de la maladie (Nachmias et al, 1982 ; 1984 et Meyer et al., 1994).<br />
Il est connu que le comportement des plantes envers les agents pathogènes est<br />
conditionné par certains facteurs de l’environnement. Ayres, (1984) a rapporté que<br />
les stress abiotiques comme la sécheresse, la pollution, la chaleur ou la salinité<br />
peuvent augmenter les symptômes des maladies par un effet direct sur la plante ou<br />
sur le pathogène.<br />
Quelques travaux ont montré l’influence de la salinité du milieu sur l’augmentation<br />
de la sensibilité de la tomate à la fusariose (Standaert, 1975) et à la verticilliose<br />
(Besri & Afaïlal, 1993). Selon ces auteurs, cette plus grande sensibilité est en<br />
relation avec une colonisation plus intense des tiges par le parasite.<br />
Le sel semble avoir une action néfaste aussi bien sur la plante hôte que sur l’agent<br />
pathogène. Quelques rares hypothèses ont été avancées pour expliquer les<br />
mécanismes par lesquels agit le chlorure de sodium pour accentuer la sévérité de<br />
ces maladies. Messiaen & Lafon (1971) ont émis l’hypothèse que l’ion sodium<br />
augmente la sensibilité de la tomate à la fusariose vasculaire par suite d’une<br />
insuffisance en calcium provenant d’une interférence ionique entre ces deux<br />
cations. Sur d’autres pathosystèmes, Mac Donald, (1984) et Sulistyowati & Keane,<br />
(1992), estiment que la salinité prédispose les plantes aux attaques de<br />
Phytophthora en inhibant la synthèse de phytoalexines, substances intervenant<br />
dans la protection des plantes contre l’invasion par les agents pathogènes.<br />
Benyahyia, (1998), travaillant sur le couple Citrus-Phytophthora a montré l’effet<br />
spécifique des ions chlore sur l’interaction hôte-parasite. Cet ion agit sur la
3<br />
physiologie de la plante et prédispose les porte-greffes à des attaques sévères par<br />
l’agent pathogène.<br />
La sévérité de la maladie en présence de sel serait liée également à une action<br />
directe du sel sur l’agent pathogène. En effet, l’augmentation du chlorure de<br />
sodium dans le sol stimule le développement et la conservation des champignons<br />
vasculaires (Besri, 1981 ; Afailal, 1987 ). De la même manière, la croissance et la<br />
production de sporanges chez Phytophthora citrophthora sont stimulées par la<br />
présence de sel dans le sol et dans les eaux d’irrigation (Benyahyia, 1998).<br />
D’autres facteurs biotiques sont incriminés dans l’augmentation de l’incidence des<br />
trachéomycoses chez la tomate. On peut citer entre autres l’intervention des<br />
nématodes sur la plante hôte et sur l’agent pathogène et l’augmentation de<br />
l’inoculum dans le sol (Besri, 1991). Ces facteurs peuvent interagir avec le facteur<br />
salinité et accentuer, par conséquent, la sévérité de la maladie.<br />
Si de multiples travaux ont porté sur le rôle du sel dans la prédisposition des<br />
plantes aux maladies, peu d’études ont été entreprises pour élucider les<br />
mécanismes physiologiques et biochimiques qui régissent le changement de la<br />
sensibilité des plantes stressées aux agressions fongiques.<br />
Dans la nature, les relations hôte-parasite-environnement sont très complexes. La<br />
réponse des plantes à la fois aux stress abiotique et biotique est la résultante de<br />
plusieurs processus physiologiques et métaboliques mis en route pour adapter la<br />
plante d’une part aux contraintes hydriques et nutritionnelles et d’autre part, pour<br />
élaborer les mécanismes de défense contre les outils pathogéniques de l’agent<br />
causal de la maladie.<br />
L’interprétation de l’influence du milieu nutritif sur la sensibilité des plantes à la<br />
maladie requiert une connaissance approfondie des caractéristiques<br />
physiologiques des plantes stressées par la salinité et des modifications<br />
métaboliques liées à l’interaction salinité-pathogène.<br />
Dans cette directive, nous avons successivement :<br />
- Evalué séparément l’effet de la salinité sur le comportement de la plante et<br />
sur les activités biologiques in vitro de l’agent pathogène. Ces recherches<br />
ont été conduites respectivement sur deux variétés de tomate choisies pour
4<br />
leur sensibilité à la verticilliose et sur un isolat de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum<br />
se montrant agressif sur les deux variétés de tomate testées,<br />
- Montré l’influence de la salinité sur la manifestation de la maladie et sur la<br />
variabilité du pouvoir pathogène d’un isolat de <strong>Verticillium</strong> d’origine<br />
tomate.<br />
- Etudié les conséquences physiologiques et biochimiques liées à la salinité en<br />
relation avec l’infection par <strong>Verticillium</strong> chez les tomates doublement<br />
stressées et enfin,<br />
- Mis en évidence l’impact de la salinité sur les mécanismes d’action de<br />
l’agent pathogène notamment sa capacité à produire les toxines et les<br />
enzymes cellulolytiques.<br />
Cette étude s’est appuyée sur la modélisation des interactions hôte-pathogèneenvironnement<br />
représentées par Van Der Plank sous forme d’un triangle ; le<br />
triangle de la maladie. Ce modèle peut être développé et inclure l’Homme, ce qui<br />
implique une nouvelle schématisation des interactions de la maladie sous forme<br />
d’un tétraèdre (Agrios, 1988), l’Homme occupant le sommet de la pyramide. En<br />
effet, l’Homme peut influencer les trois autres facteurs en intervenant dans le<br />
choix des espèces végétales, le choix des sols et sur les méthodes de lutte.<br />
A ce propos, en raison de la gravité des problèmes posés par la salinité sur le<br />
développement de la verticilliose et de la nécessité de mettre au point une stratégie<br />
de lutte efficace contre <strong>Verticillium</strong> dans de telles conditions de l’environnement,<br />
nous avons visé, dans la dernière partie de ce travail, d’examiner l’influence de la<br />
salinité sur le succès de la bioprotection des tomates contre la verticilliose. Mais<br />
pourquoi une lutte biologique ?<br />
En fait, plusieurs méthodes ont été préconisées pour réduire l’incidence de la<br />
maladie.<br />
La rotation culturale a montré des résultats intéressants, mais son efficacité est très<br />
contestée vu le mode de conservation du champignon dans le sol sous forme de<br />
microsclérotes. Ces propagules ont une longue survie et peuvent contaminer des<br />
plantes adventices non hôtes, ce qui contribue à l’augmentation du taux d’inoculum<br />
dans le sol.
5<br />
La lutte chimique est largement utilisée. Plusieurs fongicides comme le benlate, le<br />
propiconazole et le paclobutrazol ont réussi à diminuer l’incidence de la maladie.<br />
Cependant, ces produits très coûteux présentent des inconvénients pour l’Homme et<br />
l’environnement auxquels s’ajoute le risque d’apparition de nouveaux pathotypes<br />
résistants.<br />
La lutte génétique est l’une des méthodes les plus efficaces pour lutter contre la<br />
verticilliose. L’utilisation des variétés résistantes à la race 1 de <strong>Verticillium</strong> a fait ses<br />
preuves pendant plusieurs années. Néanmoins, son efficacité a diminué avec<br />
l’apparition d’une nouvelle race, la race 2 (Besri et al. ; 1984 ; Tjamos, 1984), à<br />
laquelle aucune variété ne présente une résistance satisfaisante.<br />
La prise en conscience des limites des méthodes chimique et génétique de lutte,<br />
considérées un moment comme susceptibles à elles seules de résoudre les problèmes<br />
des maladies des plantes, a incité les chercheurs à s’orienter vers la lutte biologique.<br />
Ce moyen de lutte met en œuvre des organismes vivants ou des substances<br />
biologiques pour réduire les dégâts causés par les agents phytopathogènes.<br />
Le contrôle biologique avec les microorganismes bénéfiques permet d’augmenter le<br />
rendement en supprimant directement l’inoculum pathogène et/ou en induisant la<br />
résistance des plantes. La résistance induite représente actuellement une nouvelle<br />
stratégie de défense des plantes contre les agressions pathogènes.<br />
Plusieurs tentatives de lutte biologique contre la verticilliose ont abouti soit par<br />
l’induction de la résistance soit par l’utilisation des microorganismes antagonistes.<br />
C’est le cas de la bioprotection de l’aubergine par l’utilisation de champignons<br />
antagonistes comme Talaromyces flavus (Fravel, 1996 ; Kim et al., 1988 ) et<br />
Trichoderma harzianum (D’Ercole et al., 2000), celle de l’érable par Bacillus subtilis<br />
(Hall & Schreiber, 1984) et de la luzerne par Sinorhizobium meliloti (El Aissami,<br />
1999). La bioprotection des tomates contre <strong>Verticillium</strong> a été obtenue par<br />
prémunition à la suite de la pré-inoculation des jeunes plants par une souche<br />
avirulente du même champignon avant l’infection agressive (Regragui et al., 1989).<br />
Cependant, il a été établi que l’efficacité des microorganismes bénéfiques à supprimer<br />
les maladies est influencée par les facteurs de l’environnement (Lewis & Papavizas,<br />
1987 ; Harman et al., 1981). Il est donc important de connaître dans la mesure du
6<br />
possible l’écologie des agents du contrôle biologique et leurs interactions avec le<br />
pathogène, la plante hôte et la communauté microbienne de la rhizosphère (Larkin &<br />
Fravel, 2002).<br />
A la lumière de ces données, et dans l’objectif de vérifier dans quelle mesure la<br />
salinité peut affecter la réussite du phénomène de bioprotection, on s’est proposé de<br />
protéger les tomates soumises au stress salin contre la verticilliose par l’utilisation de<br />
Trichoderma harzianum, un puissant agent antagoniste. Cette tentative a été<br />
précédée par des essais conduits in vitro afin d’examiner l’effet de la salinité sur le<br />
développement et la reproduction de l’agent de lutte biologique et sur l’efficacité de<br />
ses différents modes d’action antagoniste à l’encontre du champignon pathogène.
7<br />
Chapitre I : Etude de l’influence de la salinité sur le<br />
comportement de la tomate (Lycopersicon esculentum) et<br />
sur le développement in vitro de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum<br />
I. Effet de la salinité sur le comportement de deux génotypes<br />
de tomate<br />
Introduction<br />
La culture de la tomate au Maroc connaît une grande extension en zone irriguée et<br />
en zone côtière. Les eaux utilisées pour l’irrigation des parcelles de tomate le long<br />
du littoral atlantique appartiennent aux classes C3 (0.48 g/l – 1.44 g/l) et C4 ( 1.4<br />
g/l – 3.2 g/l) définies par Richards (1969). Ce sont donc des eaux salées à très<br />
salées (Amor, 1991). Il en résulte une accumulation de sel dans le sol en plus des<br />
embruns qui apportent de grandes quantités de NaCl (Besri, 1977). Lorsque la<br />
salinité est de 2.5 g/l, le rendement baisse de 10%. Cependant, la baisse du<br />
rendement peut atteindre 25% à une salinité de 4g/l.<br />
La salinité des sols et des eaux d’irrigation ne constituent pas un facteur limitant la<br />
culture de la tomate mais peut constituer un facteur qui limite la qualité de la<br />
production. En effet, l’impact de la salinité est plus grave sur le rendement export<br />
suite à la réduction du calibre des fruits ( PNTTA, 1999)<br />
La salinité a été rapportée comme un facteur de l’environnement qui augmente la<br />
sensibilité des tomates aux maladies d’origine fongique principalement la fusariose<br />
(Standaert, 1978), la verticilliose (Afailal 1987, Besri, 1990) et la pourriture<br />
racinaire due à Phytophthora parasitica (Swiecki & Mac Donald, 1991).<br />
Cette différence de sensibilité induite par le sel serait la résultante de l’interaction<br />
du milieu nutritif avec la physiologie de la plante d’une part, et celle du parasite<br />
d’autre part. Toute interprétation de l’augmentation de l’incidence de la maladie<br />
dans ce cas requiert une bonne connaissance du comportement de la plante vis-àvis<br />
de la salinité du milieu.<br />
Dans cette optique, nous avons évalué le niveau de tolérance vis-à-vis du stress<br />
salin de deux variétés de tomate choisies pour leur grande sensibilité à la<br />
verticilliose, principal handicap de cette culture au Maroc.
8<br />
La tolérance d’une plante à la salinité est définie par son aptitude à se développer<br />
normalement en conditions salines. Le degré de tolérance dépend du stade<br />
physiologique de la plante. En général, les plantes sont plus sensibles au stade<br />
germination et émergence. Le degré de sensibilité diminue ensuite avec l’âge.<br />
La résistance des plantes à la salinité dépendrait de leur capacité à maintenir des<br />
conditions favorables à leur fonctionnement en évitant ou en tolérant les fortes<br />
concentrations ioniques à l’intérieur de leurs cellules. Les différences entre les<br />
espèces résident dans l’efficacité des moyens mis en œuvre pour la protection de<br />
leur équilibre (Hamza, 1980).<br />
La tolérance de la tomate à la salinité a fait l’objet de plusieurs études ( Shalhevet<br />
& Yaron, 1973 ; Perez-alfocea et al., 1996 ; Katerji et al., 1998). D’après ces auteurs,<br />
la tomate est moyennement tolérante à la salinité. Cependant, cette tolérance varie<br />
d’une espèce à l’autre et même entre les variétés d’une même espèce (Cruz &<br />
Cuartero, 1990). Des différences de sensibilité au sel ont été constatées entre<br />
différentes variétés de tomate appartenant à l’espèce cultivée Lycopersicon<br />
esculentum et entre les espèces sauvages de tomate aussi bien in vitro qu’in vivo<br />
(Amor, 1991).<br />
Plusieurs critères sont utilisés pour tester la tolérance à la salinité des tomates en<br />
phase de croissance végétative. Cruz & Cuartero (1990) ont testé la tolérance de 39<br />
génotypes appartenant à 5 espèces de Lycopersicon en évaluant 16 caractères<br />
différents. Ces auteurs recommandent d’utiliser quatre caractères fiables ; la<br />
hauteur des tiges, le poids frais des tiges et les concentrations foliaires en Na + et en<br />
Cl - . Ces caractères changent avec la concentration saline indépendamment des<br />
génotypes.<br />
C’est ainsi que nous avons testé la tolérance au sel des deux variétés de tomate lors<br />
de la germination et du développement végétatif. Celui ci a été évalué par la<br />
hauteur des plantes et le poids frais des parties aériennes. Les teneurs en éléments<br />
minéraux qui caractérisent hautement la tolérance à la salinité seront étudiées<br />
dans le prochain chapitre parmi les effets physiologiques et biochimiques du sel<br />
sur le couple tomate-<strong>Verticillium</strong>.
9<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Le matériel végétal<br />
La tomate (Lycopersicon esculentum, Mill.) est une plante maraîchère largement<br />
cultivée au Maroc. Deux variétés ont été retenues pour notre étude ; la Marmande<br />
Claudia sensible à la verticilliose et la Marmande VR possédant le gène Ve de la<br />
résistance à la race 1 de <strong>Verticillium</strong>, mais sensible à la race 2 du même<br />
champignon. Les semences nous ont été gracieusement fournies par " Semences<br />
Clauses " de Brétiny (France).<br />
2. Effet du sel sur la germination des graines<br />
2.1. Protocole de germination<br />
Les graines des deux variétés de tomate sont stérilisées par trempages successifs<br />
dans les bains suivants :<br />
- Hypochlorite de sodium à 15% pendant 2 minutes<br />
- Deux rinçages à l'eau distillée stérile<br />
- Alcool 90° pendant une minute<br />
Les graines sont séchées sur papier filtre stérile avant d'être déposées dans des<br />
boîtes de Pétri contenant deux couches de papier filtre stérile imbibé d'une<br />
solution saline à différentes concentrations :0 ; 20 ; 40 ; 60 ; 80 et 100 mM de<br />
NaCl soit 0 ; 1.16 ; 2.36 ; 3.50 ; 4.67 et 5.84 g/l. Les lots témoins sont placés sur<br />
papier filtre imbibé d'eau distillée stérile.<br />
2.2. Conditions de culture<br />
Les boîte de Pétri, contenant chacune 25 graines, sont placées à l'obscurité dans<br />
une étuve à 24±1°C pendant une semaine. De l'eau distillée stérile est ajoutée en<br />
cas de dessèchement du papier filtre. Dix répétitions sont prévues pour chaque<br />
traitement et par variété.
10<br />
2.3. Observations<br />
Les boîtes de Pétri sont examinées tous les deux jours pour suivre la germination<br />
des graines. Le nombre de graines ayant germé est noté et le pourcentage de<br />
germination est ainsi calculé. Une graine germée est celle qui parvient à émettre<br />
une radicule et les deux cotylédons. L'effet du NaCl est estimé par le pourcentage<br />
d'inhibition de la germination apprécié comme suit :<br />
%IG = PGte - PGtr / PGte x 100<br />
PGte: pourcentage de germination du lot témoin<br />
PGtr : pourcentage de germination du lot traité par le sel<br />
3. Effet du sel sur la croissance végétative des plantes<br />
3.1. Conditions de culture<br />
3.1.1. Le substrat<br />
Les cultures de tomate sont conduites sur du sable calibré de 1 à 2 mm de grosseur.<br />
Il est lavé à l'eau , puis mis à tremper dans l'acide chlorhydrique technique<br />
pendant 24 heures. Il est ensuite rincé une dizaine de fois avec de l'eau distillée<br />
jusqu'à stabilisation du pH autour de 3.5, puis lavé trois fois avec la solution<br />
nutritive jusqu'à ce que le pH qui percole s'établisse aux alentours de 6. Ce sable<br />
est ensuite stérilisé deux fois à l'autoclave pendant une heure à 24 heures<br />
d'intervalle. Avant son utilisation, le substrat est ré-imbibé avec la solution<br />
nutritive d’arrosage (annexes).<br />
3.1.2. Préparation des pépinières<br />
Les graines sont stérilisées par trempage dans l'alcool à 90° pendant deux minutes.<br />
Elles sont ensuite séchées sur papier filtre puis semées en pépinière. Elles sont<br />
arrosées tous les deux jours avec la solution nutritive complète sans sel.<br />
3.1.3. Traitement par le sel<br />
Arrivées au stade « premières vraies feuilles », les plantules sont déterrées<br />
délicatement et replantées dans des pots de sable de 450 cm 3 . Les plantules sont<br />
arrosées tous les deux jours avec la solution nutritive enrichie avec différentes<br />
concentrations de NaCl :0 ; 20 ; 40 ; 60 ; 80 et 100 mM soit 0 ; 1.16 ; 2.33 ; 3.50 ;
11<br />
4.73 et 5.84 g/l. Les pots sont percés à la base pour permettre à la solution<br />
d'arrosage de percoler en cas d'excès.<br />
3.1.3. La chambre de culture<br />
Les cultures en pépinière et en pots sont effectuées dans une chambre de culture<br />
climatisée à 24 ± 1°C sous une photopériode de 16 heures et une humidité relative<br />
de 65%.<br />
3.2. Lecture des résultats<br />
Après six semaines d’observation, la croissance des plantes est estimée par deux<br />
variables : la hauteur de l’épicotyle et le poids frais des parties aériennes. Quatre<br />
heures après le dernier arrosage, les plantes sont délicatement déterrées et<br />
excisées au niveau de la cicatrice des cotylédons. Elles sont ensuite pesées. Les<br />
tests sont réalisés sur des lots de 15 plantes pour chaque variété de tomate et par<br />
concentration saline.<br />
4. Analyse statistique des données<br />
Chaque test est répété au moins deux fois. Les analyses statistiques sont effectuées<br />
à l’aide du logiciel SPSS. Les moyennes sont comparées par analyse des variances<br />
au seuil de 5% suivie par le test de Newman-Keuls.<br />
B. Résultats<br />
1. Action du sel sur le pouvoir germinatif des graines<br />
1.1. Effet sur la vitesse de germination<br />
Les pourcentages de germination des variétés Marmande Claudia et Marmande VR<br />
ont été relevés tous les deux jours. Leur évolution en fonction du temps est<br />
illustrée sur la figure 1.<br />
En absence de sel (figure 1A), les deux courbes obtenues, en forme de S, sont<br />
parallèles et présentent une zone linéaire située entre 2 et 4 jours au cours de
12<br />
Figure 1. Effet de la salinité sur la vitesse de germination des graines de<br />
deux variétés de tomate.<br />
Pourcentage de germination<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Figure 1 A. 0mM de NaCl<br />
Marmande Claudia<br />
Marmande VR<br />
0 2 4 6 8<br />
Temps après semis (en jours)<br />
Pourcentage de germination<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Figure 1 B. 40mM de NaCl<br />
Marmande Claudia<br />
Marmande VR<br />
0 2 4 6 8<br />
Temps après semis (en jours)<br />
Figure 1 C. 80mM de NaCl<br />
Figure 1 D. 100mM de NaCl<br />
Pourcentage de germination<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Marmande Claudia<br />
Marmande VR<br />
0 2 4 6 8<br />
Temps après semis (en jours)<br />
Pourcentage de germination<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Marmande Claudia<br />
Marmande VR<br />
0 2 4 6 8<br />
Temps après semis (en jours)
13<br />
laquelle la vitesse de germination est maximale. Entre 4 et 8 jours, la pente des<br />
courbes diminue et les valeurs des % de germination tendent à se stabiliser.<br />
En présence de sel, la vitesse de germination diminue avec l’augmentation de la<br />
salinité comme le montrent les pentes des courbes des figures 1B ; 1C et 1D. De<br />
même, un retard de la germination est noté. L’apparition de la radicule a lieu 48<br />
heures après le semis chez les témoins ou chez les graines soumises aux<br />
concentrations modérées de sel. Cependant, elle ne se manifeste qu’entre 2 et 4<br />
jours aux concentrations supérieures ou égales à 80mM de NaCl.<br />
1.2. Effet sur le taux de germination<br />
L’analyse des résultats consignés sur la figure 2 montre que la salinité affecte le<br />
taux de germination des deux variétés Marmande Claudia et Marmande VR. Les<br />
pourcentages de germination diminuent en fonction des concentrations<br />
croissantes de NaCl. Pour chacune des deux variétés, on note des différences<br />
significatives entre les différents traitements salins.<br />
Néanmoins, pour un même traitement, les % de germination des deux variétés<br />
diffèrent statistiquement. En effet, après 8 jours de semis, les % de germination en<br />
absence de sel sont de 89.80% et 82.27% respectivement pour Claudia et VR. Cette<br />
différence est maintenue en présence de sel mais s’amplifie aux fortes<br />
concentrations. A 100mM de NaCl, le pourcentage de germination est de 46.53 %<br />
pour Marmande Claudia alors qu’il ne dépasse guère 23.5% pour Marmande VR.<br />
Cette dernière semble plus affectée par les fortes concentrations de sel par rapport<br />
à Marmande Claudia pour l’expression du pouvoir germinatif.<br />
L’effet inhibiteur du sel se manifeste sur le pouvoir germinatif des variétés Claudia<br />
et VR dès la concentration de 20mM de NaCl (figure 3). Aux concentrations faibles<br />
et modérées, l’effet du sel s’exprime avec la même importance ; les pourcentages<br />
d’inhibition de la germination par rapport aux témoins sans sel ne montrent pas de<br />
différences significatives entre les deux variétés après 8 jours de semis. Aux fortes<br />
concentrations (100 mM de NaCl), les pourcentages d’inhibition de la germination<br />
s’écartent de manière hautement significative et sont de 48.21 % pour Marmande<br />
Claudia et 71.96 % pour Marmande VR.
14<br />
Figure 2. Effet de la salinité sur le taux de germination de<br />
deux variétés de tomate après 8 jours de semis<br />
Pourcentage de germination<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Marmande Claudia<br />
Marmande VR<br />
0 20 40 60 80 100<br />
Concentration en NaCl (mM)<br />
Figure 3. Pourcentage d'ihnibition de la germination des graines<br />
de deux variétés de tomate en fonction de la salinité<br />
80<br />
Pourcentage d'inhibition de la<br />
germination<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Marmande Claudia<br />
Marmande VR<br />
20 40 60 80 100<br />
Concentration en NaCl (mM)
15<br />
2. Action du sel sur la croissance végétative des plantes<br />
Cette étude a été menée pour évaluer l’influence de la salinité sur la croissance<br />
végétative de la plante entière. Les résultats des mesures de la taille et du poids<br />
frais ont été analysés.<br />
2.1. Effet sur la taille de l’axe aérien<br />
Après six semaines d’observation, les deux variétés de tomate soumises au<br />
traitement par le sel montrent une réduction régulière et significative de la taille de<br />
l’épicotyle sous l’effet des concentrations croissantes de NaCl de la solution<br />
d’arrosage (figure 4). Pour chacune des deux variétés, on note des différences<br />
significatives entre les différents traitements par le sel à l’exception des<br />
traitements de 60mM et 80mM dont les effets sont similaires.<br />
Les réductions de la croissance par rapport aux témoins sans sel sont reportées sur<br />
le tableau 1.<br />
Tableau 1. Inhibition de la taille des tomates après traitement par NaCl.<br />
Pourcentage d’inhibition de la taille des plantes de tomate<br />
Concentration en NaCl (mM/l)<br />
Variétés 20 40 60 80 100<br />
Claudia 15.90 ± 4.86<br />
27.22 ± 7.71<br />
45.41 ± 4.65<br />
47.40 ± 5.71<br />
70.80 ± 2.35<br />
a<br />
b<br />
c<br />
c<br />
d<br />
VR 16.16 ± 4.48<br />
33.46 ± 6.60<br />
46.84 ± 4.89<br />
53.28 ± 4.72<br />
69.32 ± 2.45<br />
a<br />
b<br />
c<br />
c<br />
d<br />
Deux résultats lus sur une même ligne diffèrent statistiquement au seuil de 5% s’ils ne sont affectés<br />
d’aucune lettre en commun.<br />
Les résultats montrent une certaine analogie dans les réponses des deux variétés.<br />
Pour une même salinité, les % de réduction de la croissance sont statistiquement<br />
similaires. L’inhibition de la croissance, faible aux premières concentrations de<br />
l’expérience, atteint à 60mM 45.41% pour Claudia et 46.84% pour VR. Elle
16<br />
s’accentue avec l’augmentation de la salinité pour atteindre respectivement à<br />
100mM de NaCl 70.8% et 69.32% pour Claudia et VR. L’analyse de la variance à<br />
deux critères ne montre pas de différence significative entre les deux variétés.<br />
2.2. Effet sur la biomasse des parties aériennes<br />
Les plantes ayant servi à l’étude de l’élongation des tiges sont excisées au niveau<br />
des cicatrices des feuilles cotylédonnaires puis pesées. Les résultats sont consignés<br />
sur la figure 5.<br />
L’effet de la salinité s’est manifesté sur les deux variétés par une réduction<br />
significative du poids frais des tiges et feuilles corrélée avec l’augmentation de la<br />
salinité des eaux d’arrosage. Des différences significatives existent entre les<br />
traitements salins. L’effet de la salinité se manifeste selon le même schéma que<br />
pour l’effet sur la taille (tableau 2.). Les pourcentages d’inhibition de la biomasse<br />
des parties aériennes à 60 mM sont de 50.21 % et 51.59 % respectivement pour<br />
Claudia et VR, et de 67.27 % et 72.68 % à 100 mM. La différence notée entre les<br />
deux variétés n’est pas significative pour ce paramètre de la croissance.<br />
Tableau 2. Inhibition du poids frais des parties aériennes des tomates<br />
après traitement par NaCl<br />
Pourcentage d’inhibition du poids frais des parties aériennes<br />
Concentration en NaCl (mM/l)<br />
Variétés 20 40 60 80 100<br />
Claudia 18.17 ± 9.67<br />
35.06 ± 9.56<br />
50.21 ± 6.61<br />
53.12 ± 6.88<br />
67.27 ± 5.25<br />
a<br />
b<br />
c<br />
c<br />
d<br />
VR 24.51±10.60<br />
24.51±10.60<br />
51.59 ± 7.74<br />
53.66 ± 5.70<br />
72.68 ± 4.64<br />
a<br />
b<br />
c<br />
c<br />
d<br />
Deux résultats lus sur une même ligne diffèrent statistiquement au seuil de 5% s’ils ne sont affectés<br />
d’aucune lettre en commun.
17<br />
Figure 4. Effet du sel sur la hauteur de l'épicotyle des<br />
plantes de tomate après six semaines<br />
40<br />
Longueur de l'épicotyle (en cm)<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Marmande VR<br />
Marmande Claudia<br />
0 20 40 60 80 100<br />
Concentration des solutions d'arrosage en NaCl (mM)<br />
Figure 5. Effet du sel sur le poids frais des parties aériennes<br />
des plantes de tomate après six semaines<br />
Poids frais de l'axe aérien en g<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Marmande Claudia<br />
Marmande VR<br />
0 20 40 60 80 100<br />
concentration des solutions d'arrosage en NaCl (mM)
18<br />
C. Discussion et conclusion<br />
L’influence de la salinité sur le pouvoir germinatif des deux génotypes de tomate<br />
s’est manifestée par une réduction du taux et de la vitesse de germination par<br />
rapport aux témoins, réduction d’autant plus importante que la concentration en<br />
sel est élevée. L’analyse des variances a montré des différences significatives entre<br />
les deux variétés dans leur pourcentage de germination aux fortes concentrations<br />
de sel. La variété Marmande Claudia semble mieux tolérer les concentrations<br />
élevées de NaCl lors de la germination que Marmande VR. Nos résultats<br />
confirment les recherches de Berstein, (1975) et Bozouk, (1981) qui ont montré que<br />
chez la tomate cultivée (Lycopersicon esculentum), la germination est inhibée par<br />
les conditions salines.<br />
La tolérance au sel au cours de la germination est une réponse directe de<br />
l’embryon à ses conditions nutritionnelles. Elle est directement liée à une<br />
sélectivité efficace du plasmalemme à l’égard de l’ion sodium. Cette sélection au<br />
stade embryonnaire est associée à une accumulation de calcium par la graine lors<br />
de la phase de maturation (Guerrier, 1983).<br />
L’étude de l’effet du NaCl sur la germination de semences est insuffisante pour<br />
estimer la tolérance de la tomate au stress salin. En effet, la résistance au stress<br />
salin peut apparaître au stade germination et changer ou non pendant les phases<br />
suivantes de la croissance.<br />
Le sel a eu un effet négatif sur la taille et le poids frais des tiges et feuilles des deux<br />
variétés cultivées dans nos conditions expérimentales. Les concentrations<br />
modérées de NaCl (60 mM) réduisent les performances de la croissance d’environ<br />
50 % par rapport au témoin sans sel. Ce résultat correspond aux observations de<br />
Babas (1985), sur les variétés Vémone et Carmello, et de Amor (1991) qui a<br />
rapporté une baisse de la croissance de trois variétés de tomate, collectées dans les<br />
régions pré-sahariennes marocaines, en fonction de la salinité du milieu. Cet<br />
auteur a montré en outre, des différences nettes dans la réponse des différentes<br />
variétés suivant leur niveau de tolérance. D’après nos données, il n’y a pas de<br />
différence significative entre les deux génotypes pour les deux paramètres de la<br />
croissance évalués. La réponse au stress salin de la variété Marmande VR s’est
19<br />
alignée avec celle de Marmande Claudia durant la phase végétative de la croissance<br />
contrairement au comportement différentiel observé lors de la germination.<br />
Slama (1991) a évalué la tolérance au sel à partir du ralentissement de la vitesse de<br />
croissance des plantes à la concentration de 50mM de NaCl. Sous des<br />
concentrations voisines, la croissance des deux variétés de tomate a été réduite<br />
d’environ 50%. Ces résultats reflètent donc le niveau moyen de la tolérance au sel<br />
de ces deux génotypes. Ces derniers offrent ainsi un matériel de choix pour l’étude<br />
des effets combinés de la salinité et de l’infection avec <strong>Verticillium</strong>, principal agent<br />
des trachéomycoses au Maroc.<br />
II. Influence de la salinité du milieu sur le développement in<br />
vitro d’un isolat de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum d’origine tomate<br />
Introduction<br />
Le développement des champignons phytopathogènes du sol dépend du<br />
comportement de la population des plantes hôtes et des caractéristiques de<br />
l’environnement. Les fluctuations de l’une ou l’autre de ces caractéristiques<br />
peuvent agir sur le développement et les activités biologiques de ces agents<br />
pathogènes et sur la relation hôte-parasite.<br />
<strong>Verticillium</strong> est un champignon tellurique qui se conserve dans le sol sous forme<br />
de microsclérotes. Ces formes de résistance peuvent rester à l’état dormant<br />
pendant plusieurs années en l’ absence de toute culture sensible. En présence de la<br />
plante hôte, les microsclérotes peuvent germer et attaquer les plantes par les<br />
racines. Le champignon prolifère à l’intérieur des vaisseaux du xylème et provoque<br />
par la suite des altérations foliaires et le flétrissement de la plante. Ce champignon<br />
vasculaire est ainsi soumis aux variations physico-chimiques du sol avant<br />
l’infection et à la variation de la composition chimique de la sève qui en découle<br />
une fois installé dans les vaisseaux du xylème.<br />
Plusieurs travaux ont rapporté que l’augmentation de la salinité du milieu favorise<br />
la croissance et la conservation de <strong>Verticillium</strong> dahliae et de Fusarium oxysporum<br />
fsp lycopersici , principaux agents des trachéomycoses au Maroc (Besri, 1977 ;<br />
Ioannou et al., 1977 ; Besri, 1981 ). Ces deux agents vasculaires tolèrent des
20<br />
potentiels osmotiques extrêmement bas, alors que la salinité excessive peut être<br />
toxique pour d’autres champignons du sol. De même, la réduction du potentiel<br />
osmotique à des valeurs comprises entre –2 et –20 bars stimule la croissance<br />
mycélienne et la sporulation de <strong>Verticillium</strong> dahliae, mais la production des<br />
organes de résistance est moins sensible à la baisse du potentiel osmotique<br />
(Ioannou et al., 1977 ). Une stimulation de la formation des organes de<br />
conservation chez Fusarium oxysporum fsp lycopersici par la baisse du potentiel<br />
osmotique correspond aux observations de Besri (1977 et 1981 ) à condition que la<br />
disponibilité en eau du sol soit satisfaisante.<br />
Ducan & Himelik (1986) ont montré que lorsqu’on cultive artificiellement<br />
<strong>Verticillium</strong> dahliae sous un potentiel de pression négative de –0.039 MPa, la<br />
production de conidies augmente de 800% par rapport au témoin non traité.<br />
L’influence de la salinité sur la germination des conidies de quelques isolats de<br />
<strong>Verticillium</strong> lecanii a été étudiée par Chandler et al. (1994). Selon ces auteurs, le<br />
pouvoir germinatif diminue avec la baisse du potentiel osmotique. Un seul isolat<br />
de V. lecanii a été sélectionné pour sa rapide germination après 12 heures à –2.8<br />
MPa.<br />
L’effet de la salinité a été étudié sur d’autres champignons pathogènes. C’est le cas<br />
des Phytophthora. Spp. Benyahya, (1998) a montré que l’augmentation de la<br />
salinité du milieu favorise la croissance mycélienne in vitro de Phytophthora<br />
citrophthora et P. parasitica , agents de la pourriture racinaire des agrumes, avec<br />
un optimum situé entre –1.44 et –3.11 bars. Au delà de cet intervalle, les activités<br />
biologiques régressent et la production de sporanges est complètement inhibée.<br />
D’autres espèces du même genre tolèrent des valeurs du potentiel osmotique<br />
beaucoup plus basses, comme Phytophthora cinnamomi qui montre une<br />
croissance optimale à –15 bars, alors que pour P. megasperma, la croissance<br />
diminue avec la baisse du potentiel osmotique (Sommers et al., 1970).<br />
Les travaux de Swiecki & Mac Donald (1991) rapportent que la formation des<br />
sporanges de Phytophthora parasitica est plus importante en présence de<br />
concentrations modérées de NaCl et de CaCl 2 par rapport aux témoins sans sel.
21<br />
Cependant le nombre de zoospores produites et leur mobilité sont nettement plus<br />
faibles que ceux des témoins.<br />
Parallèlement à ces travaux concernant l’action directe du sel sur le développement<br />
de ces champignons phytopathogènes, des études ont montré l’impact de la salinité<br />
sur la sensibilité des plantes aux maladies d’origine fongique. Dans ce sens,<br />
plusieurs auteurs rapportent une augmentation de la sensibilité des tomates à<br />
Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici (Davet, 1966, Standaert, 1978) et à<br />
<strong>Verticillium</strong> dahliae (Besri, 1991 ; Besri & Afailal, 1993).<br />
L’interprétation de l’effet de la salinité sur la plus grande sensibilité de la tomate à<br />
ces maladies est à rechercher, comme nous l’avons déjà précisé, au niveau de<br />
l’interaction de la plante et du pathogène avec l’environnement. La baisse de la<br />
croissance des plantes de tomate suite au stress salin décrite au paragraphe<br />
précédent représente un des aspects physiologiques de cette interaction. Il paraît<br />
donc nécessaire d’examiner dès lors l’impact de la salinité sur le développement de<br />
l’agent pathogène. A cette fin, nous nous proposons d’étudier in vitro l’effet de la<br />
salinité sur le développement de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> connu pour son fort<br />
pouvoir pathogène vis-à-vis des variétés Marmande Claudia et VR. Cette étude in<br />
vitro contribuera à mieux comprendre le comportement du champignon dans les<br />
sols riches en sel et à l’intérieur des vaisseaux conducteurs des plantes hôtes<br />
soumises au stress salin partant du fait que la composition chimique de la sève est<br />
le reflet de l’interaction physiologique de la plante avec son milieu nutritif .<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. La souche fongique<br />
Lahlou (1983) a isolé <strong>Verticillium</strong> d’une tige de tomate, sévèrement atteinte de<br />
verticilliose, de la région de Dar Bouazza. L’isolat initial a été cloné et identifié<br />
comme appartenant à l’espèce <strong>Verticillium</strong> albo-atrum R & B, forme à<br />
microsclérotes. Le clone P3 , de phénotype sauvage, s’est montré très agressif sur<br />
la variété Marmande sensible.<br />
Au cours de nos expériences préliminaires, des plantes de tomate, variété<br />
Marmande VR, ont été artificiellement infectées avec l’isolat P3 et régulièrement
22<br />
arrosées avec une solution enrichie en NaCl. En fin d’expérience, le champignon a<br />
été ré-isolé d’une plante montrant des symptômes caractéristiques de<br />
rabougrissement. Cet isolat fut nommé P80 et a été utilisé dans tous nos essais.<br />
Le champignon est cultivé en boîte de Pétri sur milieu PDA ou milieu Malt gélosé,<br />
à l’obscurité et à 24± 1° C.<br />
Le clone P80 est caractérisé par un mycélium blanchâtre d’aspect cotonneux et une<br />
sclérogénèse abondante apparaissant après 6 à 7 jours de culture. Il est très<br />
agressif sur la variété Marmande Claudia sensible mais aussi sur la variété<br />
Marmande VR possédant le gène Ve de la résistance. Il a été identifié donc comme<br />
appartenant à la race 2 de <strong>Verticillium</strong>.<br />
2. Ensemencement<br />
Les cultures liquides sont réalisées dans des fioles de 250 ml à raison de 100 ml<br />
par fiole. Elles sont ensemencées avec 1 ml d’une suspension de spores à 10 6<br />
spores /ml fraîchement préparée à partir d’une culture de <strong>Verticillium</strong> âgée de 12<br />
jours.<br />
Les cultures solides, conduites sur boites de Pétri, sont ensemencées avec des<br />
rondelles de 4 mm de diamètre préalablement découpées à l’emporte pièce dans la<br />
zone de croissance active d’une culture âgée de deux semaines et présentant<br />
l’aspect caractéristique du type sauvage. Les thalles montrant des secteurs hyalins<br />
sont systématiquement écartés. Les boutures sont déposées au centre de la boîte et<br />
à l’envers pour que le champignon soit en contact direct avec le milieu de culture.<br />
Les boîtes sont fermées avec un ruban de parafilm pour éviter tout changement<br />
dans la pression osmotique du milieu par une éventuelle perte d’eau. Toutes les<br />
cultures sont mises à incuber à l’obscurité et à 24 ± 1°C.<br />
3. Traitement par le sel<br />
Les cultures fongiques sont conduites sur milieu à base d’extrait de malt liquide ou<br />
gélosé (2%) enrichi de chlorure de sodium à différentes concentrations 0 ; 5 ; 10 ;<br />
15 ; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 60 ; 80 et 100g/l selon le type d’expérience. Dix répétitions<br />
sont prévues pour chaque traitement salin.
23<br />
4. Estimation de l’effet du sel sur la croissance de <strong>Verticillium</strong><br />
4.1. Croissance diamétrale<br />
Les cultures sont examinées régulièrement, tous les jours. Les mesures des<br />
moyennes des deux diamètres perpendiculaires de chaque colonie sont faites tous<br />
les 5 jours. Le test a duré 20 jours.<br />
4.2. Croissance pondérale<br />
Bien que la croissance diamétrale soit la méthode la plus utilisée pour estimer<br />
l’effet d’un facteur de l’environnement sur un champignon, elle reste toutefois<br />
insuffisante car elle ne tient pas compte de la densité des filaments mycéliens ni du<br />
taux de la croissance spécifique. Pour palier à cette lacune, le poids sec du<br />
mycélium a été examiné comme un autre paramètre de la croissance pour estimer<br />
l’effet de la salinité sur le développement de <strong>Verticillium</strong>.<br />
Après trois semaines d’incubation, les cultures liquides de <strong>Verticillium</strong> sont filtrées<br />
sur mousseline. Le mycélium recueilli est lavé deux fois à l’eau distillée, puis essoré<br />
entre plusieurs couches de papier filtre avant d’être séché à 80°C pendant 24<br />
heures. Le poids sec du mycélium (mg) est ensuite déterminé.<br />
5. Effet sur l’intensité de la conidiogénèse<br />
Sur les boîtes ayant déjà servi pour l’étude de la croissance des colonies, dix<br />
rondelles de 5 mm de diamètre sont découpées à l’emporte pièce à 2mm environ<br />
du front de la croissance de chaque thalle. Elles sont ensuite placées dans un tube à<br />
vis contenant 10 ml d’eau stérile. Les tubes sont agités au vortex pendant 20<br />
secondes, ce qui permet l’éclatement des sphérules portées par les conidiophores<br />
et la libération des conidies. Le contenu de chaque tube est ensuite filtré sur<br />
mousseline afin d’éliminer les fragments mycéliens et les morceaux de gélose. Le<br />
comptage du nombre total des conidies libérées par les dix rondelles est effectué<br />
avec un hématimètre ( cellule de Malassez) à raison de 5 comptages par suspension<br />
et de 10 boîtes par traitement salin. Les résultats sont exprimés en nombres de<br />
conidies par unité de surface (cm 2 ).
24<br />
6. Effet sur le pouvoir germinatif des conidies<br />
Pour chaque traitement salin, une goutte contenant 100 conidies de <strong>Verticillium</strong>,<br />
issue d’une suspension de spores de l’isolat P80 fraîchement préparée, est étalée<br />
sur la surface de milieu gélosé à base d’extrait de malt enrichi en NaCl : 0 ; 4 ; 8 ;<br />
12 ; 16 et 20 g/l. Dix boîtes sont prévues pour chaque concentration saline. Les<br />
étalements, incubés à l’obscurité et à 24°C, sont observés 24, 48 et 72 heures après<br />
ensemencement. Les pourcentages de germination des conidies sont alors<br />
déterminés.<br />
7. Effet sur les organes de résistance<br />
Cette étude a été faite en parallèle avec celle de la croissance diamétrale. L’effet de<br />
l’apport de NaCl dans le milieu de culture sur les microsclérotes est apprécié d’une<br />
part, par le délai d’apparition des organes de conservation et d’autre part, par<br />
l’estimation de l’étendue de la zone pigmentée visible sur le revers des boîtes de<br />
Pétri, la coloration noire des cultures de <strong>Verticillium</strong> étant due à la mélanisation<br />
des parois des microsclérotes. Tous les résultats sont comparés par analyse de la<br />
variance selon le test de Newman-Keuls.<br />
B. Résultats<br />
1. Effet de l’apport de NaCl sur la croissance de <strong>Verticillium</strong><br />
1.1. Croissance diamétrale<br />
La croissance diamétrale des colonies de <strong>Verticillium</strong> soumis à différentes<br />
concentrations de sel a été notée tous les cinq jours durant 20 jours. Les résultats<br />
sont reportés sur la figure 6. Dès les cinq premiers jours qui suivent la mise en<br />
culture, l’effet de la salinité s’est manifesté par une stimulation de la croissance<br />
diamétrale du champignon pour les concentrations comprises entre 0 et 10 g/l de<br />
NaCl. Au delà de cet intervalle, la croissance diminue en corrélation avec<br />
l’augmentation de la salinité du milieu.<br />
Après 20 jours de culture, l’intervalle des concentrations stimulatrices de la<br />
croissance s’étend à 20 g/l de NaCl. Au delà de cette concentration et jusqu’à 60
25<br />
g/l , l’effet du sel s’est traduit par une réduction linéaire de la croissance mais qui<br />
reste toutefois supérieure et de manière significative à celle des témoins sans sel.<br />
Seules les très fortes concentrations inhibent la croissance mycélienne de<br />
<strong>Verticillium</strong>. Cette inhibition est de l’ordre de 51.7% et 78.5% respectivement à 80<br />
et 100 g/l de NaCl par rapport aux témoins sans sel.<br />
L’apport de sel dans le milieu de culture agit également sur la vitesse de la<br />
croissance diamétrale des colonies (figure 7) par rapport aux témoins sans sel<br />
comme le montrent les pentes des différentes courbes de croissance. Durant la<br />
période d’incubation, la vitesse moyenne est de 1.27 mm /jour en absence de sel<br />
alors qu’elle atteint 2.05 mm /jour en présence de 20g/l de NaCl.<br />
1.2. Croissance pondérale<br />
Le poids sec du mycélium est évalué après un mois de culture en milieu liquide<br />
enrichi en NaCl. Les résultats reportés sur la figure 8 montrent que le poids sec du<br />
mycélium n’est pas modifié pour les concentrations de NaCl comprises entre 0 et<br />
10 g/l. A partir de 10 g/l, on remarque une réduction régulière de la croissance<br />
pondérale du mycélium en fonction des salinités croissantes du milieu de culture.<br />
L’inhibition du poids sec est de 23.1% ; 60.9% et 93.9% respectivement à 20; 40 et<br />
60 g/l de NaCl.<br />
2. Effet de la salinité sur la conidiogénèse et le pouvoir germinatif<br />
des conidies<br />
2.1. Intensité de la sporulation<br />
Les résultats de l’estimation de la sporulation de <strong>Verticillium</strong> en fonction de la<br />
salinité du milieu sont résumés sur la figure 9. Il apparaît clairement que l’effet du<br />
sel se traduit par une stimulation de l’intensité de la conidiogénèse pour les
26<br />
Figure 6. Effet de la salinité sur la croissance<br />
diamétrale de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
Moyenne des deux diamètres des<br />
colonies (en mm)<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
après 5 jours<br />
après 15 jours<br />
après 10 jours<br />
après 20 jours<br />
0 5 10 20 30 40 50 60 80 100<br />
Concentration en sel (en g/l de NaCl)<br />
Figure 7. Vitesse de la croissance des colonies de<br />
l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> en fonction de la salinité<br />
du milieu<br />
0g/l 10g/l 20g/l 40g/l 60g/l<br />
Diamètre moyen des colonies (en<br />
mm)<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
0 5 10 15 20<br />
Temps d'incubation (en jours)
27<br />
350<br />
Figure 8. Effet de la salinité sur le poids sec<br />
du mycélium de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
après un mois de culture<br />
Poids sec du mycélium en mg<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
0 5 10 20 30 40 50 60<br />
Concentration de NaCl (en g/)l<br />
Figure 9. Effet de la salinité sur l'intensité de la<br />
conidiogénèse de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
après un mois de culture<br />
200<br />
Nombre de spores x 10 5 /cm 2<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 5 10 15 20 40 60<br />
Concentration de NaCl (en g/)l
28<br />
concentrations de NaCl allant de 0 à 15 g/l. En effet, à la concentration optimale,<br />
(15g/l), on enregistre une augmentation du nombre de conidies produites de 130 %<br />
par rapport au témoin sans sel. Pour les autres concentrations de l’expérience<br />
supérieures à 15 g/l, l’intensité de la sporulation diminue mais reste<br />
statistiquement supérieure à celle du témoin sans sel jusqu’à 40g/l.<br />
2.2. Pouvoir germinatif des conidies<br />
La germination in vitro des conidies de <strong>Verticillium</strong> a été suivie pendant 72h. Les<br />
résultats montrent que les conidies ont germé à toutes les salinités de l’expérience<br />
(figure 10). A 4 g/l de NaCl, le pourcentage de germination des conidies est<br />
semblable à celui du témoin non traité et atteint 71.8 %. La germination subit une<br />
hausse significative sous les concentrations salines comprises entre 8 et 16g/l de<br />
NaCl (Planche 1). En revanche, l’apport dans le milieu de 20g/l de sel réduit le<br />
pouvoir germinatif des conidies traitées. Le pourcentage de germination, bien que<br />
statistiquement plus faible que celui des conidies témoins sans sel, est encore<br />
appréciable ; il est de 67.6%.<br />
3. Effet de la salinité sur la sclérogénèse<br />
L’estimation de l’abondance des microsclérotes par la mesure du diamètre de la<br />
zone pigmentée où se localisent les microsclérotes n’est certes pas très précise mais<br />
permet de faire des comparaisons entre les effets des différents traitements salins<br />
sur la formation des organes de résistance.<br />
Des résultats présentés dans la figure 11, il ressort que l’apport de faibles quantités<br />
de sel (0 à 5 g/l) n’altère pas l’importance de la formation des microsclérotes. Leur<br />
abondance ne diffère pas de celle des témoins sans sel. Cependant l’augmentation<br />
des concentrations de NaCl dans le milieu de culture a entraîné une diminution<br />
nette de la sclérogénèse. Cette réduction est d’autant plus marquée que la<br />
concentration saline est élevée. L’effet de la présence de concentrations de sel<br />
supérieures à 5 g/l touche aussi bien l’étendue de la zone pigmentée que l’intensité<br />
de la coloration qui devient de plus en plus claire.
29<br />
Figure 10. Effet de la salinité sur le pouvoir<br />
germinatif des conidies de l'isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> après 72 heures<br />
Pourcentage de germination des conidies<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
0 4 8 12 16 20<br />
Concentration en NaCl (en g/)l<br />
Figure 11. Effet de la salinité sur l'intensité de la<br />
sclérogénèse de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> après<br />
un mois de culture<br />
Diamètre moyen de la zone<br />
sombre (en cm)<br />
4,5<br />
4<br />
3,5<br />
3<br />
2,5<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
0 5 10 15 20 40 60<br />
Concentration en NaCl (en g/l)
30<br />
Planche 1. Effet de la salinité du milieu sur la germination des conidies<br />
de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum après 4 jours d’incubation.<br />
[0 ; 4 ; 8 ; 12 ; 16] : concentration saline du milieu en g/l de NaCl
31<br />
Par ailleurs, les concentrations de sel supérieures à 10 g/l entraînent en plus un<br />
retard dans l’apparition des microsclérotes. Alors que le délai d’apparition des<br />
microsclérotes est de 7 jours chez les témoins non traités et les cultures traitées<br />
avec 5 g/l, l’augmentation de la salinité du milieu allonge ce délai. Ainsi les<br />
microsclérotes apparaissent après 10; 12 et 20 jours d’incubation respectivement<br />
pour les concentrations de 10; 20 et 40 g/l de NaCl.<br />
4. Influence de l’interaction salinité-température sur la croissance<br />
de <strong>Verticillium</strong><br />
Des boutures de <strong>Verticillium</strong> sont ensemencées sur du milieu Malt gélosé<br />
additionné de 0 ; 4 ; 8 ; 12 et 16 g de NaCl par litre. Les boîtes de Pétri sont<br />
réparties en 5 lots de 10 boîtes chacun. Chaque lot est mis à incuber pendant 3<br />
semaines à une température déterminée : 18°C soit la température ambiante ;<br />
24°C ; 30°C et 36°C. L’estimation de la croissance est faite selon le protocole décrit<br />
auparavant. Les résultats de l’interaction salinité-température sont résumés sur le<br />
tableau 3.<br />
L’effet de la salinité se traduit par une stimulation de la croissance diamétrale des<br />
colonies et ceci pour toutes les températures de l’expérience. Néanmoins, la<br />
comparaison des pourcentages de stimulation de la croissance, due à la présence<br />
de sel, montre des différences significatives entre les différents traitements<br />
thermiques. Ainsi, à 18°C, la croissance est stimulée de 49.03 % avec la présence<br />
de 16 g/l de sel par rapport au témoin sans sel. Le pourcentage de stimulation<br />
diminue à 24°C et à 30°C, mais augmente brusquement à 36°C puisqu’il atteint<br />
131.57 % par rapport aux témoins sans sel incubés à la même température.<br />
L’effet de la température sur la croissance de <strong>Verticillium</strong> dépend de la<br />
température à laquelle est soumis le champignon. Une stimulation de la croissance<br />
est notée pour les températures de 24°C et 30°C par rapport à celle notée à 18°C.<br />
La température optimale dans nos conditions de culture correspond à 30°C.<br />
Cependant, une chute brutale de la croissance des thalles est observée à 36°C, et<br />
ce, pour toutes les concentrations salines de l’expérience. La comparaison des<br />
pourcentages d’inhibition de la croissance due à l’exposition des cultures à 36°C
32<br />
montre des différences significatives entre les différents traitements salins. Ainsi,<br />
en absence de sel, le pourcentage d’inhibition de la croissance due à l’exposition<br />
des cultures à 36°C est de 81.61 % par rapport à la croissance enregistrée à 18°C.<br />
En présence de sel, l’inhibition de la croissance diminue avec l’augmentation de la<br />
salinité du milieu. Elle n’est que de 74.82 % et 71.42 % respectivement à 12 et 16<br />
g/l de NaCl (Planche 2).<br />
Tableau 3. Effet de l’interaction salinité-température sur la croissance<br />
diamétrale de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong>.<br />
Diamètre moyen des colonies (cm) après 3 semaines d’incubation<br />
Température d’incubation en °C<br />
Concentration<br />
en NaCl (g/l)<br />
18 24 30 36 Inhibition*(%)<br />
à 36°C<br />
0 31.0±0.9 34.6 ±1.1 36.1±0.6 5.7±0.2 81.6<br />
4 32.8±0.7 35.5±0.8 37.3±0.4 6.5±0.4 80.1<br />
8 34.3±0.8 37.2±0.5 38.6±1.0 11.6±1.0 66.1<br />
12 42.1±0.9 41.2±0.9 41.9±0.4 10.6±0.6 74.8<br />
16 46.2±0.4 43.2±0.7 47.6±1.0 13.2±0.5 71.4<br />
Stimulation ** 49.0 24.8 31.8 131.5 -<br />
(%)<br />
* Pourcentage d’inhibition de la croissance diamétrale à 36°C par rapport à celle de 18°C.<br />
** Pourcentage de stimulation de la croissance diamétrale à 16g/l par rapport aux témoins sans sel<br />
C. Discussion et conclusion<br />
En se basant sur les taux de la croissance mycélienne de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> observés sur milieux enrichis en sel, on peut en conclure que le<br />
chlorure de sodium stimule le développement de ce parasite même à de très fortes<br />
concentrations allant jusqu’à 60g/l.
33<br />
Planche 2. Effet de l’interaction salinité-température sur la croissance<br />
diamètrale de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> après trois semaines<br />
d’incubation.<br />
A. Croissance diamétrale du champignon exposé à 24°C<br />
B. Croissance diamétrale du champignon exposé à 36°C<br />
[0 ; 4 ; 8 ; 12 ; 16] : concentration saline du milieu de culture en g/l de NaCl
34<br />
Bien que sa croissance décline au delà de ces concentrations, le champignon tolère<br />
des salinités extrêmement élevées.<br />
Les concentrations de sel les plus favorables sont situées entre 5 et 20g/l de NaCl.<br />
Sous ces concentrations salines, la vitesse de croissance journalière est plus grande<br />
que celle manifestée en absence de sel. Nos résultats concordent avec ceux de Besri<br />
(1977); Ioannou et al. (1977) et Afailal (1987). Ces auteurs ont montré la capacité<br />
de <strong>Verticillium</strong> à se développer sous des potentiels osmotiques bas, avec une<br />
stimulation de la croissance à des concentrations salines qui rappellent celles de<br />
nos résultats.<br />
Une autre composante de la biologie de <strong>Verticillium</strong> est également stimulée par la<br />
présence de sel à savoir la conidiogénèse. Le taux de sporulation est fortement<br />
augmenté sous 15g/l de NaCl. Notre concentration optimale diffère de celle de<br />
Ioannou et al. (1977). Ces auteurs ont montré que l’augmentation de la production<br />
de conidies a lieu pour des potentiels osmotiques compris entre –2 et –20 bars soit<br />
des concentrations allant de 3.5 à 29 g/l de sel respectivement.<br />
La stimulation de la sporulation sous l’effet de la salinité serait due à un effet<br />
spécifique des ions (Benyahya, 1998). Selon cet auteur, les ions Na + et Cl -<br />
stimulent la production des sporanges de P. citrophthora et P. parasitica alors que<br />
l’effet osmotique inhibe cette activité biologique.<br />
Chez <strong>Verticillium</strong>, l’augmentation de la sporulation sous l’effet du sel ne semble<br />
pas être due uniquement à l’effet des ions Na + et Cl - mais aussi à l’effet osmotique.<br />
Ducan & Himelick, (1986) ont montré que la sporulation de <strong>Verticillium</strong> dahliae<br />
peut être fortement stimulée par un potentiel de pression négative sans que le<br />
milieu ne soit amendé de sel. Ces auteurs ont cultivé <strong>Verticillium</strong> sur des milieux<br />
nutritifs placés dans un dispositif permettant le maintien d’un potentiel de<br />
pression négative de –0.039 PMa rappelant l’environnement des vaisseaux du<br />
xylème.<br />
Nos résultats concernant l’effet du sel sur la formation des microsclérotes n’ont pas<br />
montré, dans nos conditions expérimentales, d’effet stimulateur du sel sur la<br />
sclérogénèse. L’aptitude de l’isolat P80 à former les organes de conservation est<br />
maintenue stable par les faibles concentrations de sel (0 à 5 g/l) mais diminue avec
35<br />
l’augmentation de la salinité. Néanmoins, les microsclérotes sont encore produits à<br />
la concentration de 60g/l de NaCl mais tardivement sur des cultures âgées. Ces<br />
résultats ne sont pas en accord avec ceux de Afailal (1987) qui a observé une<br />
stimulation de la sclérogénèse pour une augmentation de la salinité de 0 à 6g/l de<br />
NaCl. Cependant, Ioannou et al. (1977) ont bien rapporté que chez <strong>Verticillium</strong>, la<br />
production des microsclérotes est moins sensible à la baisse du potentiel<br />
osmotique que la sporulation ou la croissance mycélienne.<br />
L’étude de l’effet de la combinaison salinité-température sur le développement de<br />
l’isolat P80 a permis de dégager les constatations suivantes:<br />
- La salinité stimule la croissance du champignon alors que l’exposition à<br />
36°C la réduit sévèrement.<br />
- La stimulation de la croissance avec la salinité est relativement plus<br />
importante à 36°C que celle observée pour les températures plus basses de<br />
l’expérience.<br />
- L’inhibition de la croissance due à l’exposition à 36°C par rapport à celle<br />
enregistrée à 18°C est plus faible en présence de 16g/l de NaCl qu’en absence de<br />
sel. Alors que l’exposition à 36°C réduit la croissance in vitro de <strong>Verticillium</strong> sur<br />
milieu dépourvu de sel de 81.61%, la salinité semble réduire l’effet néfaste de cette<br />
température élevée puisque l’inhibition de la croissance n’est que de 71.42% à<br />
16g/l.<br />
Nos résultats laissent supposer une action positive de la salinité sur la capacité du<br />
<strong>Verticillium</strong> à mieux tolérer les températures élevées. Cette hypothèse est appuyée<br />
par les travaux de Subbarao et al., (1993a). Ces auteurs ont étudié l’effet de<br />
l’interaction température-potentiel osmotique sur la croissance de Fusarium<br />
moniliforme, agent de la pourriture du figuier. Ils ont montré que la croissance de<br />
F. moniliforme est plus importante à 35°C pour les potentiels osmotiques bas que<br />
pour les potentiels osmotiques élevés. Ils ont déduit quant à la capacité de<br />
Fusarium moniliforme à se développer dans un environnement chaud et sec.<br />
Les raisons de cette inversion de la croissance ne sont pas claires mais ce<br />
phénomène a été observé chez d’autres champignons (Subbarao et al., 1993a et b).
36<br />
Les parasites du genre <strong>Verticillium</strong> se rencontrent fréquemment sous les climats<br />
tempérés. Garber & Presley (1971) ont montré que les températures élevées<br />
réduisent l’effet des isolats de <strong>Verticillium</strong> du coton. Beye (1982) a attribué la<br />
dominance de <strong>Verticillium</strong> dans l’écosystème du littoral atlantique marocain, entre<br />
autres, à la douceur des températures.<br />
D’après nos résultats, on peut penser que la combinaison salinité-température<br />
pourrait favoriser la survie et l’adaptation de <strong>Verticillium</strong> à des conditions de<br />
sécheresse et de chaleur. La croissance du champignon est certes faible à 36°C en<br />
présence des fortes concentrations de sel mais plus importante qu’en absence de ce<br />
dernier. L’étude de l’interaction de ces deux facteurs abiotiques sur le<br />
développement du <strong>Verticillium</strong> dans un sol salin, naturellement infesté,<br />
apporterait plus d’informations sur la conservation du champignon en conditions<br />
de chaleur.<br />
La réponse du <strong>Verticillium</strong> aux potentiels osmotiques bas peut avoir un intérêt<br />
significatif pour la survie en dehors des plantes hôtes (Ioannou et al., 1977). En<br />
effet, les parasites qui vivent dans le sol sont amenés à s’adapter aux conditions de<br />
dessèchement entraînant l’augmentation de la concentration saline de la surface<br />
du sol. Ducan & Himelick, (1986) suggèrent à leur tour que la réponse de<br />
<strong>Verticillium</strong> à la baisse du potentiel osmotique peut être également avantageuse<br />
pour supporter les potentiels de pression négative qui règnent dans les vaisseaux<br />
du xylème. Sous de telles conditions, la sporulation serait stimulée comme le<br />
démontrent nos résultats et les travaux pré-cités, ce qui favoriserait la prolifération<br />
du parasite et la distribution du pathogène dans toute la hauteur de la plante.<br />
Par ailleurs, nos résultats ont montré une stimulation du pouvoir germinatif des<br />
conidies avec l’augmentation de la salinité de 0 à 15 g/l. Vu la rareté des travaux<br />
sur l’influence de la salinité sur cette activité biologique du <strong>Verticillium</strong> alboatrum<br />
, nous n’avons pas pu faire de comparaisons quant à la concentration<br />
optimale stimulatrice de la germination des conidies. Néanmoins, l’effet du sel sur<br />
la germination des conidies semble dépendre de l’espèce de <strong>Verticillium</strong>.<br />
Effectivement, la baisse du potentiel osmotique inhibe le pouvoir germinatif des<br />
conidies de <strong>Verticillium</strong> lecanii (Chandler et al., 1994).
37<br />
Les résultats permettent encore une fois de montrer que la salinité favorise la<br />
reproduction de l’agent pathogène in vitro. Ils laissent supposer une action<br />
positive du sel in vivo dans les tissus des plantes infectées si celles-ci sont<br />
soumises à un stress salin ou hydrique. La richesse de la sève en sel pourrait<br />
stimuler la sporulation du champignon et favoriser la colonisation de la plante.<br />
Pour vérifier cette hypothèse, nous nous proposons d’étudier l’effet de la salinité<br />
sur le développement in vivo de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum et l’interaction des deux<br />
facteurs, abiotique et biotique, sur le comportement des plantes hôtes.
38<br />
Chapitre 2 : Etude des effets de la salinité sur la relation<br />
hôte-parasite dans le cas de la verticilliose<br />
Introduction<br />
La verticilliose est une maladie vasculaire qui cause chez la tomate<br />
rabougrissement et flétrissement. Au Maroc, elle présente une prévalence dans les<br />
sols où l’irrigation se fait avec des eaux salées (Besri, 1990).<br />
La salinité est souvent réputée être responsable de l’attaque sévère des plantes par<br />
les champignons pathogènes du sol. C’est le cas des trachéomycoses dues aux<br />
champignons du genre Fusarium et <strong>Verticillium</strong> qui sont aggravées par la salinité<br />
des sols et des eaux d’irrigation. Standaert (1978) a montré que la nutrition salée<br />
augmente la sévérité de la fusariose chez la tomate. Green, (1981) dans un article<br />
de synthèse a précisé que les symptômes de la verticilliose sont variables selon les<br />
conditions du milieu, les plantes hôtes et le pouvoir pathogène des <strong>Verticillium</strong>.<br />
Besri, (1990) et Besri & Afailal, (1993) ont rapporté que la salinité des sols et des<br />
eaux d’arrosage contribue à l’aggravation de la verticilliose de la tomate en<br />
augmentant la sensibilité de la plante à l’attaque par <strong>Verticillium</strong> dahliae.<br />
Nachmiais et al., (1993) ont étudié l’effet de la salinité et son interaction avec deux<br />
maladies de la pomme de terre ; le flétrissement dû à <strong>Verticillium</strong> dahliae et le<br />
"blight" précoce causé par Alternaria solani. Ces auteurs ont rapporté une hausse<br />
dans l'expression des symptômes chez les plantes cultivées en milieu semi-aride et<br />
arrosées avec des eaux à différents degrés de salinité. Dans le même sens, Howel et<br />
al., 1994) ont signalé que le comportement de deux variétés de luzerne vis-à-vis de<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum change si les cultivars sont exposés à des irrigations avec<br />
des eaux sodées.<br />
Chez d’autres pathosystèmes, la réaction des plantes hôtes à l’attaque fongique est<br />
également exagérée par le stress salin. Ainsi, une augmentation des symptômes<br />
des pourritures dus à Phytophthora sp. a été observée sur plusieurs espèces<br />
cultivées notamment sur Chrysanthemum (Mac Donald, 1984), sur Citrus (Blaker<br />
& Mac Donald, 1986, El Guilli et al., 2000) et sur tomate (Swiecki & Mac Donald,<br />
1991 ; Snapp & Shennan, 1994). De même, une aggravation des attaques de
39<br />
quelques variétés de Maïs par P. phaseoli a été constatée avec l'augmentation de la<br />
concentration en sel des eaux d'irrigation utilisées (El Mahjoub et al., 1979). Dans<br />
le même sens et selon Duczek (1993), il existe une corrélation positive entre le<br />
degré de salinité et l'apparition du piétin commun du blé et de l'orge de printemps.<br />
Soliman & Kostandi, (1998) ont montré que la sensibilité de certaines variétés de<br />
maïs à Ustilago maydis est conditionnée par le stress salin. Elle serait inversement<br />
en rapport avec la tolérance à la salinité.<br />
Ces données nous ont incité à étudier, dans le cadre de la verticilliose, l’effet de la<br />
salinité sur la relation hôte-parasite. Dans cette voie, nous proposons d’examiner,<br />
en conditions salines de culture, la manifestation d’un isolat de <strong>Verticillium</strong> alboatrum<br />
sur de jeunes plantes de tomate et d’étudier l’effet de la richesse du milieu<br />
nutritif en NaCl sur la variabilité de son pouvoir pathogène sur la tomate mais<br />
aussi envers d’autres plantes hôtes non habituelles.<br />
I. Effet de l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> sur la<br />
manifestation de la maladie chez la tomate<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Plantes hôtes et conditions de culture<br />
Les caractéristiques des variétés de tomate testées, la mise en culture en pépinière<br />
et en pots et les conditions de culture ont été décrites au chapitre I.<br />
2. Inoculation des plantules<br />
2.1. L’agent pathogène : <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, forme à<br />
microsclérotes<br />
L’isolat P80 de V. albo-atrum a été utilisé pour infecter artificiellement la tomate.<br />
Les caractéristiques morphologiques et pathogènes de cet isolat ont été décrites au<br />
chapitre précédent. Le champignon est cultivé en boite de Pétri sur milieu PDA ou<br />
milieu Malt gélosé à 2 %, à l’obscurité et à 24± 1° C.
40<br />
2.2. Préparation de l’inoculum<br />
Une pré-culture est réalisée en étalant une suspension concentrée de spores à<br />
partir de la culture mère de l’isolat P80, sur des boites de Pétri de 9cm contenant<br />
25ml du milieu PDA. Les cultures sont lavées quatre jours plus tard avec de l’eau<br />
distillée stérile. La densité de la suspension de spores recueillie est ajustée à 10 6<br />
par estimation de la densité initiale sur cellule de Malassez puis dilution.<br />
2.3. Protocole d’inoculation<br />
Les plantes de tomate, Marmande Claudia et Marmande VR, âgées de trois<br />
semaines, arrivées au stade premières vraies feuilles, sont délicatement arrachées<br />
de la pépinière. Les racines blessées sont trempées pendant 20 minutes dans<br />
l’inoculum fraîchement préparé. Les plantes sont ensuite transplantées dans des<br />
pots en plastique de 450 cm 3 , contenant du sable stérile préparé selon le protocole<br />
décrit précédemment, et arrosées au niveau du collet avec 3 ml du même<br />
inoculum. Les lots témoins subissent le même traitement mais l’eau stérile<br />
remplace la suspension de spores.<br />
3. Traitement par le sel<br />
L’application de la solution nutritive d’arrosage enrichie de NaCl a lieu deux<br />
heures après la transplantation des plantes témoins et infectées. Les<br />
concentrations en sel utilisées sont 0 ; 30 ; 60 et 90 millimoles de NaCl par litre<br />
soit 0 ; 1.75 ; 3.50 et 5.25 g/l. Ces concentrations se rapprochant des taux de<br />
salinité des sols du littoral atlantique marocain.<br />
Pour chaque traitement salin, deux lots de 15 plantes chacun sont constitués ; un<br />
lot de plantes saines et un lot de plantes infectées à raison de trois plantules par<br />
pot de culture.<br />
4. Notations des résultats<br />
4.1. Croissance des plantes<br />
La verticilliose se traduit par divers symptômes caractéristiques parmi eux le<br />
déficit de la croissance et les altérations foliaires. Le sel affecte également la
41<br />
croissance de la tomate et provoque aux fortes concentrations de sel un<br />
jaunissement des feuilles. Pour estimer l’action combinée des deux stress sur les<br />
plantes de tomate, nous avons opté pour l’évaluation de la croissance en mesurant<br />
la hauteur de l’épicotyle, et le poids frais des parties aériennes. Il a été difficile<br />
d’estimer l’action du champignon par les altérations foliaires vu que le<br />
jaunissement des feuilles parfois non typiques peut être attribué à l’effet de la<br />
salinité.<br />
4.2. Emission des feuilles<br />
Ce paramètre est souvent utilisé comme indicateur de la sensibilité de la tomate à<br />
la salinité mais aussi comme un critère de sélection pour la résistance à la<br />
verticilliose chez la tomate (Bey & Lafay, 1985). Les feuilles bien développées sont<br />
dénombrées en fin d’expérience.<br />
4.3. Colonisation des plantes par le pathogène<br />
Outre les critères d’évaluation de l’action des deux stress sur le développement des<br />
plantes, nous avons jugé nécessaire d’évaluer l’action de la salinité sur le pouvoir<br />
de colonisation de la plante par l’agent pathogène comme critère propre à<br />
l’infection avec <strong>Verticillium</strong>.<br />
Le ré-isolement de l’agent pathogène est effectuée en fin d’expérience. Le<br />
champignon est recherché dans les racines, l’hypocotyle et le dernier entrenoeud<br />
de toutes les plantes. Des rondelles de 3mm d’épaisseur de chaque partie sont<br />
stérilisées dans l’alcool pendant deux minutes, rincées plusieurs fois à l’eau<br />
distillée stérile, séchées rapidement sur un papier absorbant avant d’être déposées<br />
à la surface de boites de Pétri contenant de l’eau gélosée à 2%. La lecture des<br />
résultats a lieu après une semaine d’incubation à 24°C. En cas de succès, on peut<br />
voir au bout d’une semaine une colonie se développer à proximité des fragments<br />
du végétal. Les résultats sont exprimés en pourcentage des plantes ayant donné un<br />
ré-isolement positif (PRP) pour chaque niveau de la plante et par traitement salin.<br />
Il est calculé comme suit :
42<br />
PRP = nombre de plantes ayant donné un ré-isolement positif x 100<br />
Nombre total des plantes de chaque série<br />
4.4. Analyse statistique des résultats<br />
Nous avons procédé à une analyse des variances à deux critères de classification.<br />
Cette analyse est suivie par le test de Newman-keuls au seuil de 5% pour la<br />
comparaison des moyennes. Le logiciel utilisé est le SPSS.<br />
B. Résultats<br />
1. Manifestations externes de la combinaison Salinité-<strong>Verticillium</strong><br />
sur les plantes de tomate hôtes<br />
1.1. Effet sur la croissance des plantes<br />
- Effet sur la variété Marmande Claudia<br />
Chez les plantes saines cultivées sur substrat arrosé avec la solution saline, la<br />
croissance est ralentie avec l’augmentation de la concentration en NaCl. La<br />
réduction de la croissance touche aussi bien la taille des plantes (figure 12) que le<br />
poids frais des parties aériennes (figure 13). Des différences significatives sont<br />
notées entre les différents traitements salins à l’exception des concentrations de 60<br />
et 90mM pour lesquelles l’effet du sel est statistiquement le même (Planche 3).<br />
En absence de sel, l’infection par l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> se manifeste sur les<br />
plantes par une réduction de la croissance par rapport aux plantes saines. Le<br />
déficit de croissance est de l’ordre de 40 % pour la taille de l’épicotyle et de 22.1%<br />
pour le poids frais des parties aériennes.<br />
Les plantes infectées et soumises aux traitements par le sel enregistrent une<br />
réduction sévère de leur croissance par rapport aux témoins sains sans sel. Aux<br />
faibles concentrations de sel (30 mM), le pourcentage d’inhibition de la hauteur<br />
des plantes due à l’effet combiné de la salinité et de l’infection par <strong>Verticillium</strong> est<br />
de 63.4 %, celui du poids frais est de 45.22 %. Aux fortes concentrations de sel<br />
(90mM), les plantes infectées sont très rabougries et enregistrent des déficits de
43<br />
Figure 12 . Effet de la combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong> sur<br />
la taille de l'épicotyle des plantes de tomate Marmande<br />
Claudia (après six semaines)<br />
Longueur de l'épicotyle (en cm)<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentration en sel de la solution d'arrosage (en mM de NaCl)<br />
Figure 13. Effet de la combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong> sur<br />
le poids frais des parties aériennes des tomates Marmande<br />
Claudia (après six semaines)<br />
6<br />
Poids frais des parties aériennes en g<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Plantes saines<br />
Plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentration en sel de la solution d'arrosage (en mM de NaCl)
44<br />
Planche 3. Effet de la salinité sur la croissance des plantes de tomate,<br />
variété Marmande Claudia, saines et infectées avec <strong>Verticillium</strong> après<br />
six semaines de culture<br />
A. Plantes saines témoins (T)<br />
T0 ; T30 ; T60 ; T90 : plantes saines traitées 0 ; 30 ; 60 et 90mM de NaCl<br />
B. Plantes inoculées avec l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> (P)<br />
P0 ; P30 ; P60 ; P90 : plantes infectées et traitées avec 0 ; 30 ; 60 et 90mM de<br />
NaCl
45<br />
croissance très importants ; 81.43% et 69.28% respectivement pour le déficit de la<br />
taille et du poids frais des tiges.<br />
- Effet sur la variété Marmande VR<br />
En absence de sel, l’inoculation des plantes Marmande VR avec l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> provoque après six semaines d’observation une réduction de la taille<br />
de l’ordre de 49.5 % (figure 14A) et du poids frais de 38.4 % (figure 14B).<br />
En présence de sel, les plantes infectées ont le même comportement vis-à-vis des<br />
effets combinés de la salinité et de l’infection que Marmande Claudia, à savoir une<br />
régression très importante de la croissance des plantes par rapport à leurs témoins<br />
sains sans sel. Les pourcentages d’inhibition de la croissance des plantes atteignent<br />
aux faibles concentrations de sel 67.12 % pour le paramètre taille des plantes et<br />
55.79 % pour le poids frais des parties aériennes. La réduction de la croissance<br />
s’amplifie aux fortes concentrations de sel (90 mM) pour atteindre 80.98 % et 69.8<br />
% respectivement pour la taille et le poids frais des tiges (Planche 4).<br />
1.2. Effet sur l’émission de feuilles<br />
Les cultures ont été arrêtées après 50 jours. Les feuilles bien développées par<br />
chaque plant sont dénombrées. Les résultats sont consignés sur le tableau 4.<br />
Ils montrent que l’émission des feuilles chez les deux variétés de tomate ne semble<br />
pas être modifiée par le traitement salin qui leur est imposé. Le nombre de feuilles<br />
bien développées chez les témoins sans sel ne diffère pas statistiquement de celui<br />
des plantes traitées, indépendamment de la concentration saline des solutions<br />
d'arrosage. En revanche, l’infection avec <strong>Verticillium</strong> provoque une légère mais<br />
significative stimulation de l’émission des feuilles chez la variété Marmande<br />
Claudia.<br />
La combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong> modifie les réactions des tomates observées<br />
pour chacun des deux stress pris à part. En effet, l’interaction des deux facteurs se<br />
manifeste chez les deux variétés de tomate par une réduction de l’émission des<br />
feuilles par rapport aux témoins infectés sans sel alors qu’aucun des deux facteurs<br />
ne réprime le développement foliaire à ce stade de la croissance. Cette réduction<br />
est d’autant plus importante que la concentration en sel augmente.
46<br />
Figure 14 A. Effet de la combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong><br />
sur la taille des plantes de tomate Marmande VR<br />
25<br />
Longueur de l'épicotyle en cm<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
plantes témoins<br />
plantes infectées<br />
0<br />
0 30 60 90<br />
Concentration en sel de la solution d'arrosage en mM de NaCl<br />
Figure 14 B. Effet de la combinaison salinité-<br />
<strong>Verticillium</strong> sur le poids frais des parties aériennes des<br />
tomates Marmande VR<br />
Poids frais des parties aériennes en g<br />
6<br />
plantes saines<br />
5<br />
plantes infectées<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 30 60 90<br />
Concentration en sel de la solution d'arrosage en mM de NaCl
47<br />
Planche 4. Effet de la salinité sur la croissance des plantes de tomate,<br />
variété Marmande VR, saines et infectées avec <strong>Verticillium</strong> après six<br />
semaines de culture<br />
A. Plantes saines témoins (T)<br />
T0 ; T30 ; T60 ; T90 : plantes saines traitées 0 ; 30 ; 60 et 90mM de NaCl<br />
B. Plantes inoculées avec l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> (P)<br />
P0 ; P30 ; P60 ; P90 : plantes infectées et traitées 0 ; 30 ; 60 et 90mM de NaCl
48<br />
Tableau 4. Effet de la combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong> sur l’émission<br />
de feuilles chez deux variétés de tomate<br />
Nombre de feuilles bien émises<br />
Variété Marmande Claudia Marmande VR<br />
NaCl en mM<br />
Plantes<br />
saines<br />
Plantes<br />
infectées<br />
Plantes<br />
saines<br />
Plantes<br />
infectées<br />
0 5.47±0.24 a 6.20±0.32 a 5.80±0.20 a 6.13±0.17 a<br />
30 5.33±0.23 a 5.93±0.33 b 5.67±0.23 a 5.40±0.24 b<br />
60 5.40±0.24 a 5.40±0.24 bc 5.73±0.22 a 5.20±0.27 b<br />
90 5.40±0.24 a 5.27±0.22 c 5.73±0.33 a 4.67±0.23 c<br />
Deux résultats lus sur une même colonne accompagnés de la même lettre ne diffèrent pas<br />
statistiquement au seuil de 5%.<br />
2. Manifestations internes<br />
L’aptitude du champignon à coloniser les plantes de tomate soumises au stress<br />
salin a été évaluée par la recherche du parasite à trois niveaux du végétal ; la<br />
racine, l’hypocotyle et l’apex de la tige. Les résultats des pourcentages de réisolements<br />
positifs du pathogène à partir des plantes infectées et différemment<br />
traitées par le sel sont consignés sur le tableau 5.<br />
Chez les deux variétés de tomate, le champignon a été ré-isolé à partir des trois<br />
niveaux des plantes infectées et ceci, pour tous les traitements salins appliqués.<br />
Les pourcentages de ré-isolements positifs augmentent avec l’augmentation de la<br />
concentration saline de la solution d’arrosage pour les trois niveaux du végétal. A<br />
90mM de NaCl, le champignon a été ré-isolé à partir de toutes les plantes et à tous<br />
les niveaux utilisés. Il faut signaler que le taux de colonisation de la base des tiges<br />
est plus élevé que celui des racines. De même les pourcentages de ré-isolements de<br />
Marmande Claudia sont plus élevés que ceux de Marmande VR.
49<br />
Tableau 5. Effet de la salinité sur la colonisation des tomates par<br />
l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> estimé par le pourcentage de ré-isolement<br />
positif (PRP) après huit semaines<br />
Pourcentages des ré-isolements positifs (PRP)<br />
Variétés Marmande Claudia Marmande VR<br />
NaCl Racine Hypocotyle Apex Racine Hypocotyle Apex<br />
(mM)<br />
0 52.4 72.2 45.3 45.3 62.2 35.2<br />
30 64.7 81.2 55.1 52.4 78.3 52.0<br />
60 89.8 92.4 82.8 72.3 85.4 75.5<br />
90 100 100 100 100 100 100<br />
C. Discussion et conclusion<br />
Pour estimer l’impact de la salinité sur le développement de la verticilliose, les<br />
plantes de tomate infectées ont été soumises à des arrosages successifs avec des<br />
eaux chargées de NaCl.<br />
Les tomates, Marmande Claudia et VR, réagissent à l’infection par l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong>, par un déficit de la croissance touchant la taille et le poids frais des<br />
parties aériennes De même, bien que les variétés testées soient moyennement<br />
tolérantes à la salinité, elles réagissent au stress salin par une réduction de la<br />
croissance. La combinaison salinité-infection se manifeste par une aggravation des<br />
symptômes de rabougrissement. Les mesures de la taille et du poids frais des tiges<br />
montrent un effet additif des effets des deux facteurs séparés plutôt qu’un effet<br />
synergique. L’existence donc d’une interaction entre les deux stress n’apparaît pas<br />
pour le critère croissance des plantes. Nos résultats concordent avec les travaux de<br />
Nachmias et al., (1993), sur la verticilliose de la pomme de terre cultivées dans les<br />
zones semi arides à forte salinité. Ces auteurs ont montré que aussi bien la salinité<br />
que l’infection par <strong>Verticillium</strong> induisent chacune la sénescence précoce de la<br />
pomme de terre. Ils ont en outre observé une augmentation des effets de la
50<br />
verticilliose avec l’augmentation de la salinité des sols sans toutefois qu’il y est<br />
signe d’une interaction substantielle entre les deux facteurs.<br />
L’émission des feuilles est parmi les critères d’évaluation de l’expression de la<br />
verticilliose chez la tomate. Selon les variétés, la réaction à l’infection peut<br />
s’exprimer par une stimulation ou une régression du développement de l’appareil<br />
foliaire (Beye & Lafay, 1985). C’est le cas de la variété Marmande Claudia qui réagit<br />
à l’infection par une légère stimulation de l’émission des feuilles alors que la<br />
variété VR ne montre pas, au même stade du développement, de modifications<br />
dans le déploiement des feuilles.<br />
En outre, la salinité ne semble pas perturber l’émission de feuilles chez les deux<br />
variétés de tomate après 7 semaines de culture.<br />
La combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong> modifie les réactions des tomates observées<br />
pour chacun des deux facteurs pris à part. A cet effet, nos résultats démontrent un<br />
ralentissement dans l’émission des feuilles chez les deux variétés comme effet<br />
direct de l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> sur le développement de l’appareil<br />
foliaire. Cette perturbation serait en rapport avec une plus grande sensibilité des<br />
variétés de tomate à la verticilliose en conditions salines. Cette hypothèse peut être<br />
confirmée par nos résultats sur les niveaux de colonisation des tiges par l’agent<br />
pathogène en présence de sel. En effet, la salinité semble augmenter le pouvoir<br />
parasitaire du champignon qui envahit les tissus de la racine et se propage dans la<br />
totalité de la tige puisqu’il a été ré-isolé, avec un grand pourcentage, de l’extrémité<br />
des plantes traitées par les fortes concentrations de sel. Nous avons montré au<br />
chapitre précédent que la salinité du milieu stimule la reproduction du<br />
champignon in vitro. On peut supposer que in vivo, la composition de la sève qui<br />
est le reflet de la composition du sol ou de la solution nutritive, stimulerait la<br />
sporulation du champignon installé dans les racines et par voie de conséquence,<br />
permettrait une colonisation plus aisée des vaisseaux conducteurs de la tige.<br />
La stimulation de la colonisation des plantes par l’agent pathogène en présence de<br />
NaCl a été rapportée par plusieurs travaux notamment ceux de Mac Donald (1984)<br />
sur le couple Phytophthora cryptogea-Chrysanthemum, de Afailal (1987) sur le<br />
couple <strong>Verticillium</strong>-tomate et ceux de Benyahia (1998) sur le couple P. parasitica-
51<br />
agrumes. Ces auteurs ont tous montré que l’augmentation de la salinité du milieu<br />
favorise une colonisation plus intense des plantes par l’agent pathogène.<br />
La relation entre le taux de colonisation de la plante par le parasite et la sévérité de<br />
la maladie a été établie par plusieurs auteurs ; Standaert (1975) et Smith & Hardy<br />
(1982) sur le pathosystème Fusarium-tomate, Brand et al., (1984) sur le couple<br />
<strong>Verticillium</strong>-menthe et Garas et al., (1986) sur le couple <strong>Verticillium</strong>-coton. Selon<br />
ces auteurs, la différence de sensibilité entre les plantes hôtes réside dans<br />
l’importance de la prolifération du champignon à l’intérieur des tiges des plantes<br />
sensibles.<br />
A la lumière de ces données, on peut supposer que la plus grande colonisation des<br />
plantes de tomate soumises au stress salin de nos conditions expérimentales<br />
témoigne de leur plus grande sensibilité à la maladie qui s’est traduite par les<br />
symptômes sévères de rabougrissement.<br />
II. Effet de la salinité sur la variabilité du pouvoir pathogène<br />
de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum<br />
Introduction<br />
Les champignons du genre <strong>Verticillium</strong> sont connus par leur grande facilité de<br />
variations. Ces variations touchent aussi bien la morphologie des thalles que le<br />
pouvoir pathogène (Boisson & Lahlou, 1980 ; 1982; Lahlou & Boisson, (1981). Ces<br />
auteurs ont réussi à obtenir, après vieillissement d’une culture d’une souche<br />
sauvage de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, des variants qui ont perdu, au cours de la vie<br />
saprophytique, leur aptitude à la sclérogénèse et/ou leur pouvoir pathogène vis-àvis<br />
de la tomate. Ces variations sont spontanées. Lahlou, (1983) disait : « ..toute<br />
population de microconidies issues d’une culture clonale de phénotype sauvage est<br />
composée de lignées de pouvoir pathogène très variable. Lorsque la population est<br />
inoculée en masse à de jeunes plants de tomates, les lignées qui s’expriment<br />
peuvent être celles qui, testées isolément, ont un pouvoir pathogène fort, moyen ou<br />
faible. La variabilité du pouvoir pathogène des lignées et leurs interactions au sein
52<br />
des populations sont à l’origine des variations du pouvoir pathogène observées au<br />
cours du vieillissement des cultures..».<br />
L’expression du pouvoir pathogène de <strong>Verticillium</strong> est la résultante des<br />
interactions entre l’agent pathogène et la résistance de la plante. Elle se traduit par<br />
l’apparition des symptômes de la plante malade. Les mécanismes qui régissent ces<br />
interactions sont bien connus ; la pathogénécité du champignon est relatée à ses<br />
capacités à produire au contact de l’hôte des enzymes ( Mussel, 1973 ; Meyer et<br />
Dubery, 1993) des toxines (Gour & Dube, 1985 ; Nachmiais et al., 1982) et des<br />
phytohormones (Cronshaw & Pegg, 1976). Les variabilités de ces composantes de<br />
l’agressivité peuvent expliquer les variations du pouvoir pathogène des individus<br />
d’un même clone (Lahlou, 1983 ; Chaib, 1987 et Sebti, 1982).<br />
Si l’origine des variations spontanées de la morphologie et du pouvoir pathogène<br />
du <strong>Verticillium</strong> n’est pas suffisamment élucidée, il est établi que ces variations<br />
peuvent être déclenchées par différents facteurs de l’environnement du pathogène.<br />
Ainsi, la quantité d’inoculum du <strong>Verticillium</strong> peut avoir de grandes conséquences<br />
sur l’expression du pouvoir pathogène. La relation entre la densité de l’inoculum et<br />
la gravité de la maladie a fait l’objet de plusieurs études. Les travaux de<br />
Schnathorst & Mathre, (1966) et ceux de Pullman & Devay, (1982) sur le coton, de<br />
Franck et al., (1975) sur la pomme de terre, et de Ashworth et al., (1979), Grocan et<br />
al., (1979) et Visser & Hatting, (1980) sur la tomate, ont montré une corrélation<br />
positive entre le degré d’expression de la maladie et l’augmentation de la densité<br />
de l’inoculum. La plus grande manifestation de la maladie serait liée à une plus<br />
grande attaque des racines par le parasite et/ou une incapacité de la plante à<br />
mettre en œuvre ses mécanismes de défense face aux attaques multiples du<br />
parasite (Chaib, 1987).<br />
Le maintien prolongé d’un isolat de <strong>Verticillium</strong> au contact d’une plante hôte<br />
différente de la plante qui lui est spécifique peut être la cause de variations du<br />
pouvoir pathogène. Ces variations vont dans le sens d’une perte de l’agressivité visà-vis<br />
de l’hôte d’origine et l’acquisition de nouvelles aptitudes pathogéniques à<br />
l’encontre de l’hôte inhabituel. Ces variations sont souvent accompagnées d’un<br />
changement dans les caractères culturaux (El Aissami, 1990). Par conséquent, la
53<br />
notion de spécificité parasitaire chez <strong>Verticillium</strong> n’est pas figée. Elle est sujette à<br />
évolution.<br />
Ainsi, Fordyce & Green, (1963) sont parvenus, après plusieurs passages sur tomate<br />
d’un isolat de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, connu pour sa spécificité à la menthe, à<br />
l’adapter à ce nouvel hôte. Dans le même sens, l’adaptation d’un isolat de<br />
<strong>Verticillium</strong>, d’origine tomate à de nouvelles plantes hôtes, après une série d’<br />
inoculations et de ré-isolements successifs de l’agent pathogène, a été couronnée<br />
de succès sur plusieurs pathosystèmes. Citons à titre d’exemples l’adaptation d’un<br />
isolat de tomate au piment (Douira & Lahlou, 1989) et à la luzerne (El Aissami &<br />
Lahlou, 1999). Selon ces derniers auteurs, la variation de la pathogénécité de cet<br />
isolat vis-à-vis de l’hôte d’origine d’une part et l’hôte inhabituel d’autre part, serait<br />
la conséquence d’un ensemble de modifications touchant les différents modes<br />
d’action du parasite à la suite de la pression exercée par l’hôte inhabituel, la<br />
luzerne, plante hautement sélective.<br />
En se basant sur ces informations bibliographiques, nous nous sommes demandés<br />
si la salinité du milieu nutritif pouvait avoir une influence sur la variabilité de<br />
l’expression du pouvoir pathogène de <strong>Verticillium</strong> d’autant plus qu’une<br />
augmentation de la gravité de la maladie a été constatée en présence de sel et que<br />
la salinité favorise le développement et la reproduction du champignon in vitro.<br />
Dans cette voie, nous avons successivement évalué l’impact de la salinité des eaux<br />
d’arrosage sur:<br />
- le potentiel infectieux de l’inoculum de l’isolat P80 sur la tomate,<br />
- le comportement de la tomate (Marmande Claudia) vis-à-vis d’une<br />
souche non pathogène de <strong>Verticillium</strong><br />
- la spécificité parasitaire de l’isolat P80 d’origine tomate .<br />
A. Impact de la salinité sur le niveau infectieux de l’inoculum<br />
du <strong>Verticillium</strong> sur les plantes de tomate<br />
1. Matériel et méthodes<br />
1.1. Inoculation
54<br />
Nous avons utilisé des suspensions de spores du champignon (voir chapitre II) de<br />
concentrations croissantes ; 10 4 ; 10 5 ; 10 6 spores /ml. Les plantes de tomate,<br />
Marmande Claudia et Marmande VR, âgées de trois semaines ont été inoculées par<br />
trempage de leurs racines pendant 20 minutes dans une des suspensions de spores<br />
préparées. Les témoins subissent un trempage dans de l’eau distillée stérile. Après<br />
transplantation dans les pots, les plantes sont arrosées au niveau de leur collet<br />
avec 3ml de leur inoculum respectif.<br />
1.2. Traitement par le sel et conditions de culture<br />
Les plantes témoins et infectées par les différents inoculums sont régulièrement<br />
arrosées avec des solutions nutritives salines de différentes concentrations ; 0 ;<br />
20 ; 40 ; 60 et 80mM de NaCl. Elles sont maintenues dans une chambre de culture<br />
sous une photopériode de 16 heures à 24 ± 2°C. Pour chaque traitement salin,<br />
quatre lots de 15 plantes sont constitués correspondant chacun à une densité de<br />
l’inoculum.<br />
1.3. Estimation des résultats<br />
Après six semaines de culture, la taille de l’axe aérien des plantes différemment<br />
traitées par le sel et par les différents inoculums a été mesurée. Les résultats sont<br />
comparés selon le test de Newman-Keuls.<br />
2. Résultats : effet de la salinité sur le pouvoir infectieux de<br />
l’inoculum de <strong>Verticillium</strong> vis-à-vis de la tomate<br />
2.1. Effet sur la tomate Marmande Claudia<br />
Des résultats consignés sur la figure 15 se dégagent les points suivants :<br />
- en absence de sel, l’inoculation des plantes avec les inoculums à<br />
différentes concentrations de spores induit une réduction de la<br />
croissance de l’axe aérien par rapport aux témoins non inoculés.<br />
L’inoculum à 10 4 spores/ml provoque un déficit de la croissance<br />
semblable à celui induit par l’inoculum à 10 5 spores/ml mais diffère<br />
statistiquement de l’effet provoqué par l’inoculation avec 10 6 spores/ml.
55<br />
Figure 15. Influence de la salinité sur le niveau infectieux du<br />
taux d'inoculum de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> vis-à-vis de<br />
la tomate Marmande Claudia estimé par la taille des plantes<br />
inoculées après six semaines de culture<br />
30<br />
Longueur de l'épicotyle en cm<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
plantes saines<br />
4<br />
inoculum à 10 spores/ml<br />
inoculum à 10 spores/ml<br />
6<br />
inoculum à 10 spores/ml<br />
5<br />
5<br />
0<br />
0 20 40 60 80<br />
Concentrations salines de la solution d'arrosage en mM de NaCl.
56<br />
- En présence de sel, le comportement des plantes infectées avec les<br />
différents inoculums dépend de la concentration saline imposée. Ainsi, pour<br />
les concentrations comprises entre 20-60mM de NaCl, les plantes saines et<br />
infectées montrent certes une taille plus faible que celles des témoins sans<br />
sel, mais toujours avec des différences significatives entre l’effet de<br />
l’inoculum à 10 4 et celui à 10 6 spores/ml. Néanmoins, à 80mM, la taille des<br />
plantes, ayant reçu l’action de l’inoculum à 10 4 spores/ml au niveau de leurs<br />
racines, est aussi affectée que celle des plantes inoculées avec 10 5 ou 10 6<br />
spores/ml.<br />
2.2. Effet sur la tomate Marmande VR<br />
Les effets de l’inoculation avec différentes concentrations de spores diffèrent selon<br />
que les plantes sont soumises ou non au stress salin. Les résultats de la figure 16<br />
montrent qu’en absence de sel, les effets des inoculums à 10 5 et 10 6 spores/ml sur<br />
la croissance des plantes sont de même importance et sont plus marqués que celui<br />
enregistré avec l’inoculum à 10 4 spores/ml. Ce résultat rejoint les observations<br />
faites sur la tomate Marmande Claudia. Cependant, dès que les plantes sont<br />
soumises au régime salin de l’expérience, elles répondent à l’infection avec les<br />
différents inoculums avec la même intensité quelque soit la concentration saline<br />
des solutions d’arrosage. Ainsi, pour une même salinité, les mesures de la taille des<br />
plantes infectées avec 10 4 , 10 5 ou10 6 spores/ml sont statistiquement semblables.<br />
3. Discussion et conclusion<br />
Le test de l’effet de la salinité sur le pouvoir infectieux de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> a montré que dans les conditions salines de culture, un inoculum de<br />
faible densité (10 4 spores/ml) est capable d’infecter les plantes de tomate et<br />
d’induire des symptômes de rabougrissement aussi sévères que ceux provoqués<br />
par un inoculum plus riches en spores (10 6 spores/ml), alors que sous un régime<br />
nutritif normal sans apport de sel, ce même inoculum n’induit qu’un léger déficit<br />
de la croissance.
57<br />
Figure 16. Influence de la salinité sur le niveau infectieux de<br />
l'inoculum de <strong>Verticillium</strong> vis-à-vis de la tomate<br />
Marmande VR après six semaines de culture<br />
Longueur de l'épicotyle en cm<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
plantes saines<br />
4<br />
inoculum à 10 spores/ml<br />
inoculum à 10 spores/ml<br />
inoculum à 10 spores/ml<br />
5<br />
6<br />
0<br />
0 20 40 60 80<br />
Concentrations salines de la solution d'arrosage en mM de NaCl.
58<br />
L’augmentation du potentiel infectieux de l’inoculum à 10 4 spores/ml en présence<br />
de sel serait due à une action directe du NaCl sur les spores de l’inoculum et/ou sur<br />
la sensibilité de la plante à l’agent pathogène.<br />
Louvet et Alabouvette, (1988) ont proposé un modèle schématisant les interactions<br />
entre les facteurs déterminant une maladie tellurique. D’après ce modèle, le<br />
potentiel infectieux du sol dépendrait de la densité de l’inoculum et des effets de<br />
l’environnement sur cet inoculum (température, humidité, salinité, pH…).<br />
Dans nos conditions expérimentales, l’inoculation des racines est suivie par le<br />
traitement du substrat par des solutions riches en NaCl. En se basant sur nos<br />
résultats du premier chapitre concernant l’effet stimulateur de la salinité du milieu<br />
sur la germination des conidies de <strong>Verticillium</strong> in vitro, on peut supposer une<br />
action bénéfique du chlorure de sodium sur le pouvoir germinatif des conidies de<br />
l’inoculum au contact de la plante hôte et par voie de conséquence, une<br />
augmentation des points d’infection. Plus ces derniers sont nombreux, plus la<br />
plante sera attaquée et plus le degré de la maladie sera important. Cette hypothèse<br />
est corrobée par la plus grande sensibilité des plantes à un faible niveau<br />
d’inoculum observée en conditions de stress salin.<br />
Bien que dans les conditions normales de culture, la faible densité de l’inoculum de<br />
<strong>Verticillium</strong> n’entraîne pas d’apparition importante de la maladie, les<br />
modifications des concentrations salines du milieu nutritif peuvent contribuer à la<br />
prédisposition des racines à l’infection par le pathogène. Cette suggestion a été<br />
également avancée par Grote & Claussen, (2001). Ces auteurs ont, en effet, montré<br />
une augmentation rapide de la quantité de Phytophthora nicotianae dans les<br />
racines des tomates à la suite du traitement des plantes avec un faible taux<br />
d’inoculum du pathogène et une forte concentration du milieu nutritif ou<br />
l’exposition des plantes à une forte intensité lumineuse.<br />
Il faut toutefois rappeler que l’infection des plantes avec les différents inoculums<br />
dans nos conditions expérimentales a été réalisée artificiellement avec une<br />
suspension de spores. Dans la nature, l’inoculum de <strong>Verticillium</strong> est<br />
principalement constitué par les organes de conservation, les microsclérotes,<br />
situés au niveau du sol. Ces propagules germent en réponse aux stimuli que sont
59<br />
les exs udats racinaires de la plante hôte. Il faut être prudent avant de généraliser<br />
quanà à l’effet de la salinité sur le pouvoir infectieux d’un sol car il n’ y a pas eu<br />
d’expérience conduite dans ce sens. L’étude de l’influence du sel sur le pouvoir<br />
infectieux de l’inoculum d’un sol naturellement infesté par <strong>Verticillium</strong> pourrait<br />
lever ce doute.<br />
B. Influence de la salinité sur l’expression du pouvoir<br />
pathogène de deux isolats de <strong>Verticillium</strong> sur la tomate<br />
1. Matériel et méthodes<br />
1.1. Test de pathogénécité<br />
1.1.1. L’isolat pathogène<br />
L’isolat P80 a été choisi dans ce test pour son fort pouvoir pathogène vis-à-vis de la<br />
tomate Marmande Claudia. Les caractéristiques de cet isolat ont été décrites au<br />
premier chapitre.<br />
1.1.2. L’isolat non pathogène<br />
L’isolat P3A est un clone d’un isolat initial obtenu par Lahlou, (1983). Ce clone est<br />
issu d’une culture mère conservée à 4°C pendant 9 mois. Inoculé à des plantes de<br />
tomate var Marmande Claudia, l’isolat P3A s’est montré peu pathogène. Sa<br />
morphologie n’a pas été modifiée par le vieillissement et rappelle celle de l’isolat<br />
initial, à savoir un mycélium blanchâtre et dense et une sclérogénèse importante<br />
apparaissant au bout de 6 à 7 jours de culture.<br />
Les cultures fongiques sont conduites sur milieu PDA à l’obscurité et à 24 ± 1°C.<br />
Une suspension de spores ajustée à 10 6 spores/ml est préparée à partir de chacun<br />
des deux isolats et sert alors d’inoculum. Après l’inoculation, les plantes sont<br />
arrosées régulièrement avec une solution nutritive complète enrichie en NaCl aux<br />
concentrations de 0 ; 20 ; 40 ; 60 et 80mM.
60<br />
1.2. Lecture des résultats<br />
L’incidence de la maladie est estimée par la taille de l’épicotyle et le poids frais des<br />
parties aériennes six semaines après inoculation. Les tests sont réalisés sur des lots<br />
de 15 plantes par isolat et par traitement salin. Les résultats sont comparés par<br />
analyse de variance suivie du test de Newman-Keuls.<br />
2. Résultats<br />
Après six semaines d’observation, les plantes saines soumises au traitement par le<br />
sel montrent une réduction régulière de la croissance sous l’effet des<br />
concentrations croissantes de NaCl de la solution d’arrosage allant de 0 à 80 Mm ;<br />
concentrations fréquentes dans les sols du littoral atlantique marocain. L’effet de<br />
la salinité se manifeste sur les deux paramètres de la croissance ; la taille des<br />
épicotyles (figure 17 A) et le poids frais des parties aériennes (figure 17 B). A 80<br />
mM de NaCl, la réduction de la taille par rapport aux témoins cultivés sans sel est<br />
de l’ordre de 48 % , celle du poids frais est de 54 %.<br />
Les plantes inoculées avec l’isolat pathogène P80 montrent des symptômes sévères<br />
de rabougrissement. La taille et le poids frais des tiges sont significativement plus<br />
faibles que ceux des témoins sains respectifs, à toutes les concentrations salines de<br />
l’expérience.<br />
Les plantes infectées avec l’isolat non pathogène montrent le même comportement<br />
vis-à-vis de la salinité que les témoins sains et ce, pour les faibles concentrations<br />
de NaCl. A partir de 60 mM, les deux paramètres de la croissance chutent<br />
brusquement pour rejoindre ceux des plantes infectées avec l’isolat agressif . A 80<br />
mM de NaCl, l’isolat non pathogène P 3 A provoque sur les tomates traitées les<br />
mêmes dégâts que ceux causés par l’isolat pathogène P80.<br />
3. Discussion et conclusion<br />
L’effet de la salinité s’est manifesté sur l’expression du pouvoir pathogène des deux<br />
isolats de <strong>Verticillium</strong>, pathogène et non pathogène vis-à-vis des tomates<br />
Marmande Claudia. Ainsi, les plantes infectées et soumises au stress salin<br />
montrent :
61<br />
Figure 17A. Effet de la salinité de la solution d'arrosage sur<br />
le pouvoir pathogène de deux isolats de <strong>Verticillium</strong> vis-àvis<br />
des tomates Claudia estimé par la taille des épicotyles<br />
après six semaines.<br />
Taille de l'épicotyle en cm<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
plantes saines<br />
Plantes infectées par l'isolat P80<br />
Plantes infectées par l'isolat P3A<br />
0<br />
0 20 40 60 80<br />
Concentration de la solution d'arrosage en NaCl (mM)<br />
Figure 17B. Effet de la salinité de la solution d'arrosage sur<br />
le pouvoir pathogène de deux isolats de <strong>Verticillium</strong> vis-àvis<br />
des tomates Claudia estimé par le poids frais des parties<br />
aériennes<br />
Poids frais des parties<br />
aériennes en g<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
plantes saines<br />
Plantes infectées par l'isolat P80<br />
Plantes infectées par l'isolat P3A<br />
0 20 40 60 80<br />
Concentration de la solution d'arrosage en NaCl (mM)
62<br />
- une aggravation des symptômes de rabougrissement due probablement à l’effet<br />
additif de la salinité et de l’infection par l’isolat agressif P80 sur la croissance des<br />
plantes.<br />
- l’acquisition de nouvelles aptitudes pathogènes pour l’isolat P 3 A connu<br />
pour son faible pouvoir pathogène. Ainsi, les tomates Marmande Claudia peu<br />
sensibles à cet isolat se trouvent attaquées par ce dernier sous l’effet de l’arrosage<br />
par des solutions enrichies en NaCl alors qu’elles maintiennent leur caractère de<br />
résistance en absence de sel.<br />
Cette cassure de la résistance vis-à-vis de cet isolat pourrait être due, entre autres,<br />
à une action directe du sel sur les plantes en les prédisposant à l’agression<br />
parasitaire. Davet et al., (1966) ont déjà émis l’hypothèse que l’augmentation des<br />
ions Na + dans le milieu nutritif prédispose les tomates à la fusariose vasculaire par<br />
suite d’une insuffisance en ions Ca ++ provenant d’un antagonisme entre le sodium<br />
et le calcium. En effet, dans les terrains irrigués par des eaux chargées en sel, les<br />
ions Na + ou Mg ++ peuvent remplacer les ions Ca ++ dans les chaînes pectiques des<br />
parois cellulaires. Standaert, (1978) rapporte que l’augmentation du rapport<br />
Na/Ca du milieu nutritif induit une moindre saturation en calcium de tous les<br />
composés constitutifs des parois cellulaires des racines des tomates. Or, le calcium<br />
joue un rôle important dans la physiologie de la plante. Il intervient dans la<br />
préservation de la structure membranaire et règle le transport des ions et l’activité<br />
enzymatique au niveau des membranes. En outre, il joue un rôle primordial dans<br />
la résistance des plantes aux agressions parasitaires (William, 1993).<br />
La carence en calcium induite par la salinité réduit la résistance des parois<br />
cellulaires qui deviennent alors facilement dégradables par les enzymes fongiques.<br />
Il est donc possible que l’arrosage des tomates par des eaux riches en chlorure de<br />
sodium provoque une fragilité des parois cellulaires des racines , ce qui favoriserait<br />
une colonisation aisée des tissus racinaires, et inhibe les mécanismes de défense de<br />
la plante responsables du freinage de l’avancé du mycélium dans les tissus de la<br />
plante. Cette dernière hypothèse peut être appuyée par les travaux de Sulistyowati<br />
& Keane (1992) qui ont montré que la salinité cause une diminution de la synthèse
63<br />
des phytoalexines dans les rhizomes du Citrus et augmente donc la sensibilité de la<br />
plante à l’attaque par le champignon.<br />
C. Influence de la salinité sur la variabilité de la spécificité<br />
parasitaire d’un isolat de <strong>Verticillium</strong> d’origine tomate<br />
1. Matériel et méthodes<br />
1.1. Choix des plantes hôtes inhabituelles<br />
- La luzerne<br />
La luzerne (Medicago sativa L.), est la plus importante légumineuse cultivée sous<br />
irrigation dans les régions arides et semi-arides dans le monde. Au Maroc, elle<br />
constitue la plante fourragère la plus cultivée. Elle occupe environ 85 000 hectares<br />
représentant environ 22% de la superficie totale consacrée aux plantes fourragères.<br />
Son intérêt réside dans sa grande productivité (fauche, foin, pâturage,<br />
déshydratation et ensillage). Les semences utilisées au Maroc appartiennent à la<br />
variété Moapa choisie pour son faible repos hivernal et sa bonne adaptation aux<br />
conditions édaphoclimatiques marocaines (Birouk et al, 1997).<br />
- L’aubergine<br />
L’aubergine (Solanum melongena L) est une plante très sensible au <strong>Verticillium</strong>.<br />
Elle est souvent utilisée comme plante « piège » pour estimer le potentiel<br />
infectieux d’un sol naturellement infecté par <strong>Verticillium</strong>.<br />
La variété Reina negra a été retenue pour nos essais.<br />
Les semences des deux plantes nous ont été gracieusement fournies par le service<br />
de la certification des semences de l’INRA.<br />
1.2. Inoculation et traitement par le sel<br />
Après 15 jours de culture en pépinière pour la luzerne et 21 jours pour l’aubergine,<br />
les jeunes plants sont inoculés par trempage de leurs racines dans une suspension<br />
de spores à 10 6 préparée à partir d’une culture de l’isolat P80 d’origine tomate.<br />
Après transplantation en pots, les plants sont arrosés avec des solutions salines de
64<br />
différentes concentrations et sont placés dans les mêmes conditions culture<br />
décrites auparavant.<br />
1.3. Lecture des résultats<br />
Après un mois de culture, la maladie est estimée par la taille de l’axe aérien des<br />
plantes et par l’importance des dégâts foliaires. Un indice d’altération foliaire est<br />
calculé en fin d’expérience. Il exprime l’intensité des altérations foliaires. Une note<br />
est attribuée à chaque feuille :<br />
- 0 : feuille saine<br />
- 1 : flétrissement ou jaunissement des feuilles cotylédonnaires<br />
- 2 : chute des feuilles cotylédonnaires<br />
- 3 : chlorose des autres feuilles<br />
- 4 : nécrose<br />
- 5 : chute<br />
La somme des notes rapportée au nombre de feuilles bien formées pour chaque<br />
plante constitue l’indice d’altération foliaire (IAF).<br />
Les tests sont réalisés sur des lots de 15 plantes pour chaque traitement. La<br />
comparaison des moyennes est faite par l’analyse des variances selon le test de<br />
Newman-Keuls.<br />
2. Effet de la salinité sur la variation du pouvoir pathogène de<br />
l’isolat P80 au contact de nouvelles plantes hôtes.<br />
2.1. Effet sur l’expression du pouvoir pathogène au contact<br />
de la luzerne<br />
2.1.1. Effet sur la croissance des plantes<br />
Des résultats consignés sur la figure 18, se dégagent les observations suivantes :<br />
- Après un mois de culture, la taille de l’épicotyle des plantes de luzerne<br />
saines est significativement réduite quand celles-ci sont irriguées avec des<br />
solutions salines à 40 et 80mM de NaCl par rapport aux témoins cultivés sans sel.
65<br />
La réduction de la croissance est de 45.63 % et 62.61 % respectivement à 40 et<br />
80mM.<br />
- En absence de sel, l’inoculation des plantes avec l’isolat P80 d’origine<br />
tomate n’a pas induit de symptômes chez cet hôte inhabituel. En effet la croissance<br />
des plantes infectées est similaire à celles des témoins non inoculés.<br />
- Chez les plantes soumises au traitement salin, l’inoculation a induit un<br />
déficit de la croissance par rapport aux témoins sains soumis au même stress salin.<br />
En effet, des différences significatives existent entre les hauteurs des plantes saines<br />
et infectées, soumises toutes les deux au même degré de salinité (Planche 5).<br />
2.1.2. Manifestations foliaires<br />
L’observation des plantes de luzerne soumises au stress salin montre que le<br />
sel affecte également le développement de l’appareil foliaire. Ainsi, les plantes du<br />
traitement avec 80mM de NaCl sont rabougries avec de petites feuilles de couleur<br />
vert foncé mais sans jaunissement.<br />
En absence de sel, l’infection avec l’isolat d’origine tomate ne perturbe pas<br />
la fonction chlorophyllienne des feuilles des plantes inoculées. En revanche, la<br />
combinaison du stress salin et de l’infection avec un isolat non spécifique induit<br />
des altérations foliaires caractéristiques de la verticilliose de la luzerne :<br />
jaunissement des nervures et coloration rose des folioles de la base qui finissent<br />
par se dessécher. Les résultats de l’étendue de ces symptômes foliaires sont<br />
reportés sur la figure 19. Ils montrent que les indices d’altération foliaire<br />
augmentent avec l’augmentation de la concentration saline de la solution<br />
d’arrosage (Planche 6).<br />
2.2. Effet sur l’expression du pouvoir pathogène au contact<br />
de l’aubergine<br />
2.2.1. Effet sur la taille des plantes<br />
Les plantes d’aubergine répondent aux différents traitements par le sel par une<br />
réduction de la hauteur de l’axe aérien d’autant plus importante que la<br />
concentration en sel est élevée (figure 20). Le déficit de la croissance est
66<br />
Figure 18. Effet de la salinité sur l'expression du pouvoir<br />
pathogène de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> d'origine tomate<br />
au contact de la luzerne estimé par la taille de l'épicotyle<br />
après six semaines<br />
80<br />
Longueur de l'épicotyle en mm<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes inoculées<br />
0 40 80<br />
Concentrations salines de la solution d'arrosage en mM de NaCl<br />
1,2<br />
Figure 19. Effet de la salinité sur l'expression du pouvoir<br />
pathogène de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> d'origine tomate<br />
au contact de la luzerne exprimé par l'indice d'altération<br />
foliaire<br />
Indice d'altération foliaire<br />
1<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
0 40 80<br />
Concentrations salines de la solution d'arrosage en mM de NaCl
67<br />
Planche 5. Effet de la salinité sur la manifestation de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong>, d’origine tomate, sur la luzerne estimé par la taille des<br />
plantes après un mois de culture.<br />
T0 ; T80 : plantes saines traitées respectivement avec 0 et 80mM de NaCl<br />
P0 ; P80 : plantes infectées et traitées respectivement avec 0 et 80mM de NaCl<br />
Planche 6. Effet de la salinité sur la manifestation de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong>, d’origine tomate, sur la luzerne estimé par les symptômes<br />
foliaires après un mois de culture.<br />
Absence de symptômes foliaires sur les plantes inoculées en absence de sel (P0)<br />
chloroses et nécroses sur les feuilles des plantes inoculées et traitées avec 80mM<br />
de NaCl (P80) en comparaison avec les plantes saines du même traitement salin<br />
(T80)
68<br />
accompagné d’une réduction de la surface des feuilles mais sans aucun signe de<br />
chlorose. En outre, en absence de sel, l’inoculation des jeunes plantes avec un<br />
isolat d’origine tomate a induit des symptômes de rabougrissement typiques de<br />
verticilliose.<br />
Les plantes soumises à la combinaison salinité et infection avec l’isolat de<br />
<strong>Verticillium</strong> d’origine tomate ont montré des réductions sévères de la taille de<br />
leurs axes aériens par rapport aux témoins malades cultivés en absence de sel mais<br />
aussi par rapport aux témoins sains exposés à la même salinité.<br />
2.2.2. Effet sur le système foliaire<br />
L’effet de la salinité seule ne semble pas perturber la fonction chlorophyllienne des<br />
feuilles des plantes traitées. Cependant, l’infection avec l’isolat P80 se traduit par<br />
des altérations foliaires typiques des maladies de flétrissement (figure 21).<br />
Les plantes infectées et soumises aux différents traitements par le sel montrent des<br />
chloroses et nécroses dont l’importance augmente avec la concentration saline des<br />
solutions d’arrosage. Les feuilles des plantes infectées et traitées avec 90mM de<br />
NaCl sont pratiquement toutes atteintes (Planche 7).<br />
3. Discussion et conclusion<br />
Les résultats de ces essais montrent que la salinité du milieu nutritif peut modifier<br />
l’expression du pouvoir pathogène de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> d’origine tomate<br />
vis-à-vis de nouvelles plantes hôtes qui ne lui sont pas spécifiques.<br />
Dans les conditions normales de culture, l’isolat P80 inoculé à la luzerne (Moapa)<br />
s’est montré non pathogène sur cet hôte inhabituel. Ce résultat correspond aux<br />
observations d’El Aissami, (1999). Cet auteur a précisé en plus que l’isolat d’origine<br />
tomate a pu être isolé des racines de la luzerne, après la première inoculation, sans<br />
qu’aucune manifestation pathologique ne soit déclarée. Cependant, des passages<br />
successifs de cet isolat chez la luzerne ont conduit à l’émergence de lignées<br />
d’aptitudes parasitaires et pathogènes nouvelles affichant une diminution du<br />
pouvoir pathogène vis-à-vis de l’hôte d’origine et un gain d’agressivité à l’encontre<br />
de l’hôte inhabituel.
69<br />
Figure 20. Effet de la salinité sur l'expression du pouvoir<br />
pathogène de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> d'origine tomate<br />
au contact de l'aubergine estimé par la taille de l'épicotyle<br />
90<br />
Taille de l'épicotyle en mm<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
10<br />
0<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations salines de la solution d'arrosage en mM de NaCl<br />
Indice d'altération foliaire<br />
Figure 21. Effet de la salinité sur l'expression du pouvoir<br />
pathogène de l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> d'origine tomate<br />
au contact de l'aubergine exprimé par l'indice d'altération<br />
foliaire<br />
5<br />
4,5<br />
4<br />
3,5<br />
3<br />
2,5<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations salines de la solution d'arrosage en mM de NaCl
70<br />
Planche 7. Effet de la salinité sur la manifestation de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong>, d’origine tomate, sur les plantes d’aubergine après un<br />
mois de culture.<br />
A. Plantes saines (T)<br />
T0 ; T30 ; T60 ; T90 : plantes saines traitées avec 0 ; 30 ; 60 et 90mM de NaCl<br />
B. Plantes inoculées (P)<br />
P0 ; P30 ; P60 ; P90 : plantes infectées et traitées avec 0 ; 30 ; 60 et 90mM de<br />
NaCl
71<br />
Il apparaît donc que la spécificité parasitaire chez ce champignon est variable.<br />
Cette variabilité serait due à une pression de sélection exercée par l’hôte inhabituel<br />
qui favorise les formes de <strong>Verticillium</strong> les plus aptes à surmonter les obstacles que<br />
lui oppose la luzerne (El Aissami & Lahlou, 1999).<br />
En conditions de stress salin, les plantes de luzerne inoculées avec l’isolat d’origine<br />
tomate ont manifesté dès le premier contact avec le parasite des symptômes<br />
typiques de verticilliose, alors que sous un régime nutritif normal, des contacts<br />
plus prolongés, 9 passages successifs selon El Aissami, (1999), s’avèrent<br />
nécessaires pour induire des symptômes de même intensité que ceux obtenus à la<br />
suite de l’infection par une souche de <strong>Verticillium</strong> spécialisée à la luzerne.<br />
La salinité du milieu semble ainsi modifier l’expression du pouvoir pathogène de<br />
l’isolat d’origine tomate vis-à-vis des plantes hôtes inhabituelles. Cette variation va<br />
dans le sens d’un gain d’agressivité envers la plante hôte non spécifique dès le<br />
premier contact, comme c’est le cas pour la luzerne et d’une augmentation du<br />
pouvoir pathogène vis-à-vis d’une plante peu spécifique comme l’aubergine.<br />
Face à ses données, rien ne nous empêche de penser que la salinité agit au niveau<br />
des interactions pathogène-hôte inhabituel et qui s’opposent normalement à la<br />
manifestation de la maladie.<br />
Bien que la luzerne Moapa soit modérément sensible à la salinité, le sel semble<br />
avoir :<br />
- une action sur la plante hôte en affaiblissant les moyens de défense<br />
élaborés contre l’attaque par un isolat qui ne lui est pas spécifique,<br />
- une action sur le pathogène en stimulant sa reproduction et sa<br />
progression à l’intérieur de la plante puisque nous l’avons ré-isolé de<br />
l’apex des tiges alors qu’il ne dépasse guère les racines chez les plantes<br />
inoculées et soumises à un régime nutritif normal.<br />
Ce résultat se rapproche des travaux de Howell et al., (1994) qui ont montré que<br />
l’addition de la salinité à l’inoculation de la luzerne par <strong>Verticillium</strong> albo-atrum<br />
augmente la progression du parasite dans la plante et entraîne une diminution de<br />
la production végétale.
72<br />
En faisant allusion à nos précédents résultats relatifs à la stimulation de la<br />
multiplication du champignon et la germination des conidies par la salinité, on<br />
peut supposer que la progression du parasite dans la totalité de la plante s’opérera<br />
rapidement avant que ne soient mises en route les différentes étapes de défense de<br />
la plante hôte inhabituelle. Cette situation serait en faveur de l’agent pathogène.<br />
La résistance de la luzerne à un premier contact avec l’isolat de <strong>Verticillium</strong><br />
d’origine tomate semble être brisée par les conditions salines de culture. Quelque<br />
soit l’origine de cette cassure, la présence de génotypes de <strong>Verticillium</strong>, dans les<br />
terrains où la maladie de certains cultivars n’est pas connue, doit être prise en<br />
considération si le sol est irrigué avec des eaux salées.<br />
Les sols salés du littoral atlantique marocain sont utilisés pour la culture de la<br />
tomate. Certaines parcelles sont naturellement infestées par des souches de<br />
<strong>Verticillium</strong> qui sont à l’origine de la verticilliose de la tomate. La verticilliose de la<br />
luzerne n’a jamais été rapportée au Maroc. Ainsi, la culture de cette plante<br />
hautement sélective dans ces sols salés peut entraîner assez rapidement la<br />
sélection de souches de <strong>Verticillium</strong> de plus en plus pathogènes vis-à-vis de ce<br />
nouvel hôte, d’où l’intérêt qu’il faut accorder aux tests de la résistance de la luzerne<br />
aux champignons du genre <strong>Verticillium</strong> en incluant la présence de sel.<br />
L’analyse des différents résultats présentés montre que l’interaction salinité-<br />
<strong>Verticillium</strong> s’est traduite par une plus grande sensibilité des plantes à l’agent<br />
pathogène couplée d’une variation dans l’expression du pouvoir pathogène du<br />
parasite. Ce phénomène est rendu apparent par l’apparition et/ou l’aggravation<br />
des symptômes de rabougrissement caractéristiques de la verticilliose.<br />
La réduction de la croissance serait due à des changements dans le potentiel<br />
hydrique de la plante induits par la présence du champignon dans les vaisseaux du<br />
xylème et à un déséquilibre ionique suite à une nutrition riche en sel.<br />
Les causes du changement de la sensibilité des plantes à l’égard du champignon<br />
sont donc à rechercher dans les interactions physiologiques milieu-hôte-parasite.<br />
L’étude des modifications physiologiques et métaboliques liées à la salinité et à<br />
l’infection verticillienne est une tentative d’éclaircissement du phénomène observé.
73<br />
Chapitre 3 : Conséquences physiologiques et biochimiques<br />
de l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> chez la tomate<br />
Introduction<br />
Nos résultats précédemment présentés montrent que la salinité affecte la<br />
physiologie de la tomate en réprimant sa croissance et en augmentant sa sensibilité<br />
à la verticilliose. Elle intervient dans la relation hôte-pathogène favorisant une plus<br />
grande expression du pouvoir pathogène du parasite.<br />
Si la réaction des plantes à l’infection est connue pour être modifiée par les<br />
facteurs de l’environnement (Ayres, 1984), le potentiel d’une interaction entre la<br />
salinité et la maladie est une possibilité qui doit être prise en compte.<br />
Face à cette situation, plusieurs questions affluent :<br />
Si la salinité est incriminée dans l’augmentation de la sensibilité de la plante au<br />
<strong>Verticillium</strong>, agit-elle sur le métabolisme impliqué dans les mécanismes de défense<br />
des plantes ou bien sur les armes pathogéniques du pathogène qu’elle stimulerait ?<br />
Et si c’est une action simultanée sur les deux à la fois, la réponse de la plante estelle<br />
la somme des deux effets individuels ou la résultante d’une interaction entre le<br />
facteur sel et la relation hôte-parasite ? Quelles seraient alors les composantes de<br />
cette interaction et qui doivent se traduire à la fin par l’apparition de la maladie ?<br />
Pour répondre à toutes ces questions, nous avons été incité à chercher les réponses<br />
au niveau de la physiologie nouvelle de la plante doublement stressée.<br />
C’est ainsi que nous avons analysé les modifications physiologiques et<br />
biochimiques induites par la salinité du milieu nutritif et touchant les teneurs en<br />
éléments minéraux, les taux des solutés cytoplasmiques osmorégulateurs ; la<br />
proline et les sucres solubles et l’activité de certaines enzymes de la plante telles la<br />
nitrate réductase et la peroxydase. L’évolution de ces caractéristiques métaboliques<br />
de la salinité chez les plantes infectées apporterait des renseignements sur les<br />
finalités de l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> et qui conduiraient à la gravité de la<br />
maladie en conditions de stress salin.
74<br />
A. Effets sur les teneurs en cations majeurs<br />
1. Introduction<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum est un champignon qui se développe dans les vaisseaux du<br />
xylème de la plante hôte engendrant l’obstruction des vaisseaux et par conséquent<br />
le flétrissement partiel ou total conduisant parfois à la mort de la plante infectée.<br />
Le flétrissement serait dû à une perturbation du transport de l’eau et des sels<br />
minéraux à la suite de la présence du champignon dans les vaisseaux conducteurs.<br />
L’action physiologique du <strong>Verticillium</strong> sur les plantes infectées se traduit ainsi par<br />
des déficiences ou des excès de certains éléments minéraux (Huber, 1978 ; 1980).<br />
Guerrier et al., (1985) et Regragui et al., (1989) ont montré que l’infection des<br />
tomates avec des isolats de V. albo-atrum provoque des altérations de l’absorption<br />
et de l’accumulation des ions Na + et K + dans les racines et les parties aériennes ;<br />
augmentation des teneurs en sodium et diminution des teneurs en potassium.<br />
Cette perturbation de la nutrition minérale n’est pas due uniquement aux barrières<br />
physiques liées à la présence du champignon dans les vaisseaux du xylème mais<br />
également, à la libération d’enzymes et de toxines par le champignon à l’intérieur<br />
des tissus infectés. En effet Gour & Dube, (1985) ont montré que les toxines de<br />
<strong>Verticillium</strong> dahliae provoquent une augmentation de la perméabilité<br />
membranaire des cellules du coton sensible qui se traduit par des pertes sélectives<br />
des ions Na + et K + . De telles modifications ont été observées auparavant par<br />
Dimond, (1967), dans les feuilles de coton infectées par le même champignon.<br />
Certains éléments minéraux peuvent avoir un effet très important sur la sensibilité<br />
de l’hôte à un agent potentiel. Ainsi, la carence en Ca ++ peut augmenter la<br />
sensibilité de la tomate à Fusarium oxysporum f.s.p. lycopersici. Le manque de<br />
calcium sur les substances pectiques semblent augmenter la dégradation des<br />
parois cellulaires par les enzymes fongiques (Corden, 1965).<br />
En outre, l’augmentation du rapport Na/Ca augmente la sévérité de la fusariose<br />
des plantes de tomate. Cette plus grande sensibilité semble provenir d’une<br />
déficience en calcium, conséquence de l’antagonisme entre le calcium et le sodium<br />
(Standaert, 1978).
75<br />
Généralement, l’effet de la salinité se manifeste par un ensemble de perturbations<br />
qui touchent aussi bien les caractères morphologiques que la physiologie de la<br />
plante. L’effet le plus fréquent de la salinité est la réduction de la croissance. Cette<br />
réduction serait due d’une part à une diminution de la disponibilité en eau<br />
résultant de l’augmentation de la pression osmotique de la solution du sol et<br />
d’autre part, à l’effet toxique de l’accumulation de divers ions dans la cellule à la<br />
suite de leur augmentation dans le sol. D’après Shannon (1984) la réduction de la<br />
croissance est positivement corrélée avec la pression osmotique croissante du<br />
milieu et dépend en grande partie de l’espèce cultivée.<br />
Selon Hamza, (1980), le sel affecte la perméabilité sélective des membranes, ce qui<br />
favorise l’absorption excessive des ions lorsque ces derniers sont présents en<br />
grande quantité dans le sol. Leur accumulation dans la cellule peut créer un état de<br />
toxicité qui perturbe le fonctionnement normal de la plante et aboutit parfois à la<br />
mort de celle-ci.<br />
Pour se protéger contre le stress causé par la présence du chlorure de sodium dans<br />
le sol, les glycophytes effectuent une exclusion sélective des ions en excès (Flowers<br />
et al., 1977). Une autre stratégie des plantes glycophytes tolérantes au sel est<br />
d’accumuler les ions sodium dans la vacuole. Tel est le cas de l’espèce sauvage de<br />
tomate, Lycopersicon cheemanii (Hook) CH Mill, tolérante, qui accumule les ions<br />
sodium dans les parties aériennes alors que l’espèce cultivée L. esculentum Mill,<br />
moyennement tolérante, excrète les ions sodium à partir des feuilles (Rush et<br />
Epstein, 1981). Tad & Shanon (1983) cité par Cruz & Cuartero (1990) ont conclu<br />
que la tolérance au sel des plantes de tomate est liée à la teneur des feuilles en ions<br />
sodium et chlore. Cependant certains hybrides de L. esculentum x L. pennellii ont<br />
des concentrations de Na + et de Cl - similaires à celles des lignées sensitives.<br />
D’après Cruz et Cuartero, (1990) la concentration foliaire en Na + et Cl - reste un bon<br />
indicateur de la tolérance au sel chez les espèces de tomate puisque les 39<br />
génotypes de tomate testés par les auteurs ont manifesté une augmentation des<br />
teneurs en Na + en réponse à l’exposition à différentes concentrations de NaCl.<br />
Ces données bibliographiques rapportent donc une altération de la balance<br />
minérale des plantes après exposition au sel ou à la suite de l’infection par les
76<br />
champignons vasculaires. Ceci nous a incité à analyser l’influence de la<br />
combinaison des deux stress sur la nutrition minérale des plantes de tomate. Deux<br />
éléments ont été retenus : le sodium dont l’accumulation est corrélée avec la notion<br />
sensibilité/tolérance à la salinité et le potassium , élément entrant en compétition<br />
avec le sodium pour son absorption (Guerrier et al., 1985).<br />
2. Matériel et méthodes<br />
Après quatre semaines de culture, les plantes de tomate, variétés Claudia et VR,<br />
saines et infectées par <strong>Verticillium</strong>, soumises à des différents traitements salins,<br />
sont excisées au niveau de la cicatrice des cotylédons puis mises à l’étuve à 70°C<br />
pendant 72 heures puis broyées dans un mortier. La poudre végétale est ensuite<br />
pesée et placée dans des creusets en quartz puis mise à calciner à 400°C pendant<br />
une nuit. Après refroidissement, les cendres sont récupérés dans un mélange<br />
d’acide nitrique et d’acide chlorydrique à 10% et portées à ébullition. Les cendres<br />
reprises sont transvasées dans une fiole jaugée qu’on ajuste avec de l’eau<br />
bidistillée. Le dosage est effectué par absorption atomique après passage au<br />
spectrophotomètre Perkin Elmer 2380. Les teneurs en Na + et K + sont exprimées<br />
en gramme pour 100g de matière sèche. Les résultats, moyennes de trois<br />
répétitions sont accompagnés des intervalles de confiance au seuil statistique de<br />
5% selon le test de Newman-Keuls.<br />
3. Résultats<br />
Les teneurs en Na + et K + , ont été analysées au niveau de l’ensemble tige+feuilles<br />
des plantes de tomate différemment traitées par le sel, avec et sans infection avec<br />
<strong>Verticillium</strong>.<br />
3.1. Teneurs en ions sodium<br />
Les variations des teneurs en Na + chez lez plantules de tomate Claudia et VR, en<br />
fonction de la salinité des eaux d’arrosage sont reportées sur les figures 22A et<br />
22B. Les résultats montrent qu’en absence de sel, l’infection avec <strong>Verticillium</strong><br />
provoque une augmentation significative des teneurs en Na + chez les deux variétés.
77<br />
4,5<br />
Figure 22 A. Teneurs en ions Na+ foliaires chez les<br />
tomates Claudia saines ou infectées avec <strong>Verticillium</strong><br />
et soumises à différents traitements par NaCl après un<br />
mois<br />
Teneurs en Na+ en % du poids<br />
sec<br />
4<br />
3,5<br />
3<br />
2,5<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations des solutions d'arrosage en NaCl (mM)<br />
4,5<br />
Figure 22 B. Teneurs en ions Na+ foliaires chez les<br />
plantes de tomate VR saines ou infectées par<br />
<strong>Verticillium</strong> et soumises à différents traitements par<br />
NaCl après un mois<br />
Teneurs en ions Na+ en % du<br />
poids sec<br />
4<br />
3,5<br />
3<br />
2,5<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes inoculées<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations en NaCl des solutions d'arrosage en mM
78<br />
Par ailleurs, on constate chez les plantes saines une augmentation des teneurs en<br />
Na+ lorsque la salinité des solutions d’arrosage s’élève. Ainsi à 90mM de NaCl,<br />
l’augmentation atteint des valeurs 26 et 29 fois plus élevées que celles des témoins<br />
sans sel respectivement chez Marmande VR et Marmande Claudia.<br />
Chez les plantes infectées et soumises au stress salin, les teneurs en Na + sont plus<br />
élevées que celles des témoins sains principalement pour les concentrations<br />
modérées de sel. Néanmoins, à 90mM de NaCl, les teneurs en Na + , bien que plus<br />
élevées que celles des autres concentrations de sel, ne montrent plus de différences<br />
significatives avec celles des plantes saines du même traitement salin.<br />
Enfin, l’analyse des variances ne montrent pas de différence significatives entre les<br />
deux variétés.<br />
3.2. Teneurs en ions potassium<br />
A l’opposé des ions Na + , l’infection avec <strong>Verticillium</strong> entraîne en absence de sel,<br />
une diminution des teneurs en K + par rapport aux plantes saines témoins des deux<br />
variétés de tomate Claudia (figure 23 A) et VR (figure 23 B). Chez ces dernières , la<br />
salinité provoque une chute des teneurs en K + proportionnelle avec l’augmentation<br />
de la concentration en NaCl des solutions nutritives d’arrosage. A 90 mM de sel, la<br />
diminution est de l’ordre de 51.7% et 53.5% pour Claudia et VR respectivement.<br />
Lorsque les plantes sont soumises à la salinité et à l’infection par le champignon,<br />
les teneurs en K + sont encore plus faibles que celles des plantes saines soumises au<br />
même traitement salin sauf pour la concentration de 90mM de NaCl où la<br />
déficience en K + rejoint celle des plantes saines.<br />
4. Discussion et conclusions<br />
Nos résultats montrent l’existence d’une grande ressemblance entre l’effet de la<br />
salinité et l’action de <strong>Verticillium</strong> sur la nutrition minérale des plantes de tomates.<br />
En effet, les deux contraintes, appliquées séparément, provoquent une<br />
perturbation de la nutrition minérale conduisant à une modification des teneurs en<br />
ions monovalents qui se traduit par un déficit en ions K + compensé par une<br />
accumulation des ions Na + dans les feuilles.
79<br />
Figure 23 A. Teneurs en ions K+ foliaires chez les plantes de<br />
tomate Claudia saines ou infectées avec <strong>Verticillium</strong> et<br />
soumises à différents traitements par NaCl<br />
Teneurs en ions K+ en % du poids<br />
sec<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes inoculées<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations en NaCl des solutions d'arrosage en mM<br />
Teneurs en ions K+ en % du<br />
poids sec<br />
Figure 23 B. Teneurs en ions K+ foliaires chez les<br />
plantes de tomate VR saines ou infectées par<br />
<strong>Verticillium</strong> et soumises à différents traitements par<br />
NaCl<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes inoculées<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations en NaCl des solutions d'arrosage en mM
80<br />
Ce résultat concorde avec les travaux de Tal et al., (1978) ; Arahou, (1986 ) et Ullah<br />
et al., (1994) qui ont rapporté une augmentation des teneurs en Na + des feuilles de<br />
tomate en présence de sel. Rush & Epstein, (1981) et Schachtman & Munns,<br />
(1992), ont attribué l’aptitude des plantes à transporter les ions Na + dans les<br />
feuilles avec la tolérance au sel. En outre, il a été montré que certaines plantes<br />
tolérantes accumulent l’ion Na + dans les feuilles alors que chez les plantes<br />
sensibles comme la haricot, le Na + n’est pas ou peu transporté vers les feuilles et<br />
s’accumulent dans les racines (Slama, 1986).<br />
L’effet physiologique de l’infection avec <strong>Verticillium</strong> sur la tomate se traduit<br />
également par une élévation des teneurs en Na + et une baisse des teneurs en K + .<br />
Un résultat similaire a été reporté par Guerrier et al., (1985) concernant l’effet<br />
physiologique de quelques souches de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum sur la balance<br />
ionique de jeunes plantes de tomate. Selon les mêmes auteurs, les perturbations<br />
ioniques causées par l’infection par <strong>Verticillium</strong> seraient dues à un effet spécifique<br />
du champignon sur l’absorption des éléments minéraux et sur le transport de ces<br />
éléments dans le xylème. Il est connu que <strong>Verticillium</strong> libère, au contact de l’hôte<br />
et à l’intérieur des tissus vasculaires, des toxines et des enzymes qui pourraient<br />
agir sur les sites d’absorption des ions monovalents et sur la distribution de ces<br />
ions dans les différents organes de la plante (Nachmias et al., 1982, 1985 ;<br />
Balandina et al ., 1976 ; Gour & Dube, 1985 et El Aissami, 1999).<br />
L’analyse de nos résultats montre donc une similitude entre l’effet de la salinité et<br />
l’action de <strong>Verticillium</strong> sur la teneur des cations monovalents des plantes de<br />
tomate soumises à l’une ou l’autre des deux contraintes.<br />
Lorsque les plantes de tomate sont exposées à l’action concomitante de la salinité<br />
et du champignon, les perturbations ioniques induites montrent un effet additif<br />
des deux contraintes sur la composition minérale de la plante et qui se traduit par<br />
une réponse exagérée dans l’accumulation et la déficience de ces ions. Cette<br />
situation a été observée chez les plantes de tomate infectées et traitées par les<br />
concentrations modérées de sel ne dépassant pas 60mM de NaCl. Ces plantes ont<br />
montré des teneurs en Na + bien supérieures à celles des témoins sains soumis<br />
uniquement à la salinité et inversement pour les teneurs en K + dont la baisse est
81<br />
plus prononcée que celle des plantes saines. Néanmoins, aux fortes concentrations<br />
de sel (90mM), les réponses des plantes infectées ne reflètent pas l’effet additif<br />
attendu. Les teneurs en Na + et en K + ne diffèrent pas de celles des plantes saines<br />
soumises uniquement à la même salinité.<br />
Deux hypothèses peuvent être envisagées quant à la réduction de l’effet de<br />
<strong>Verticillium</strong> sur les teneurs en ces ions aux fortes concentrations salines :<br />
- Les modes d’action du champignon sur la perméabilité membranaire et le<br />
transport des ions ne seraient pas optimum aux concentrations élevées de sel<br />
(90mM) de nos conditions expérimentales.<br />
- Le développement du champignon, stimulé par la salinité de la sève, peut<br />
perturber le flux de cette dernière dans le xylème et agir sur le transport des ions<br />
vers les feuilles.<br />
En effet, il a été démontré que la présence des conidies de <strong>Verticillium</strong> dans le<br />
xylème induit la formation de thylles et de gommoses qui obturent les vaisseaux et<br />
entrainent le flétrissement de la plante (Page et al., 1992).<br />
Nos résultats laissent supposer que l’augmentation de la sensibilité des plantes en<br />
présence des concentrations modérées de sel serait due entre autres, à<br />
l’augmentation excessive des teneurs en Na + qui dépassent la réponse normale des<br />
plantes à l’élévation de la salinité du milieu. Cet excès d’ions que la plante n’arrive<br />
pas à exclure peut créer un état de toxicité qui nuirait à la croissance normale des<br />
plantes.<br />
En présence de fortes concentrations de sel, l’action du Verticillum sur<br />
l’accumulation des ions Na + étant réduite, des facteurs autres que l’altération de la<br />
balance minérale semblent intervenir dans l’augmentation de la sensibilité des<br />
plantes à la maladie.<br />
B. Effets sur les taux de sucres solubles totaux<br />
1. Introduction<br />
Le stress salin induit chez plusieurs espèces de plantes des modifications dans les<br />
teneurs relatives des hydrates de carbone avec une accumulation plus ou moins<br />
importante des sucres solubles totaux (saccharose, glucose et fructose). Ces
82<br />
derniers semblent jouer un rôle important dans l’ajustement osmotique (Rhodes,<br />
1987). En effet, pour ajuster le potentiel osmotique interne perturbé par<br />
l’absorption excessive des ions sodium, la plante accumule dans son cytoplasme<br />
des solutés organiques principalement la proline (Handa et al., 1986) et les sucres<br />
solubles (Rhodes, 1987).<br />
Ces derniers protègent également les membranes contre la déshydratation<br />
(Schwab et Gaff, 1986). Leurs teneurs ont été utilisées comme indicateurs du degré<br />
de tolérance à la salinité chez plusieurs espèces (Rathert, 1984).<br />
L’augmentation des teneurs en sucres solubles en conditions de stress salin a été<br />
mise en évidence chez la tomate (Lycopersicon esculentum Mill.). La variété Radja<br />
réagit aux concentrations modérées de sel (70mM de NaCl) par une élévation des<br />
teneurs en sucrose. Par contre, ces teneurs chutent brutalement aux fortes<br />
concentrations de sel (Perez-alfocea et al., 1996). Mitchell et al., (1991) ont<br />
également mis en évidence une augmentation des teneurs en glucose et en fructose<br />
dans les fruits immatures de tomate (L. esculentum Mill.cv. UC 82 B) après<br />
l’arrosage des plantes par des solutions enrichies en sel.<br />
Récemment, Goicoechea et al., (2000) ont montré pour la première fois une<br />
augmentation des sucres solubles comme réaction des plantes de piment à<br />
l’infection par <strong>Verticillium</strong> dahliae.<br />
Il apparaît ainsi que l’accumulation de sucres solubles serait une réponse des<br />
plantes aux stress salin et infectieux. Il serait alors intéressant d’étudier les<br />
niveaux de ses solutés dans les feuilles des tomates soumises à la combinaison<br />
salinité-<strong>Verticillium</strong> en vue d’évaluer l’interaction de ces deux stress sur la<br />
physiologie des tomates.<br />
2. Matériel et méthodes<br />
Le dosage des sucres solubles totaux se fait par colorimétrie selon la méthode à<br />
l’anthrone. Cette méthode est basée sur la déshydratation intramoléculaire des<br />
oses en milieu acide (H2SO4 pur) à chaud. Les dérivés obtenus se condensent avec<br />
l’anthrone pour donner des produits colorés ; bleu-vert avec les hexoses et rouge<br />
avec les pentoses.
83<br />
2.1. Extraction des sucres solubles totaux<br />
L’extraction est réalisée sur des jeunes feuilles fraîchement coupées et prélevées<br />
dans le 1/3 supérieur de la tige. 100mg environ de matière fraîche foliaire sont<br />
broyés dans 3ml d’éthanol à 80%.<br />
2.2. Réaction à l’anthrone<br />
A 2 ml d’extrait sont ajoutés 4 ml du réactif d’anthrone préparé au moins 4 heures<br />
à l’avance et rangé à l’obscurité (2g d’anthrone dans 100 ml d’H2SO4). Le mélange<br />
doit passer dans de la glace fondante avant agitation. Les tubes sont ensuite fermés<br />
et mis à ébullition au bain-marie à 100°C pendant 10 minutes. Après un<br />
refroidissement de 30 minutes, l’absorbance, lue à 600nm, au spectrophotomètre<br />
est référée à une courbe étalon effectuée à partir de quantités croissantes d’une<br />
solution de glucose à 100µg.ml -1 .<br />
Les résultats, moyennes de 4 répétitions sont exprimés en mg de glucose.g -1 de<br />
matière fraîche. Ils sont comparés par analyse des variances selon le test de<br />
Newman-Keuls au seuil de 5%.<br />
3. Résultats<br />
L’accumulation des sucres solubles totaux a été estimée sur les feuilles des deux<br />
variétés de tomate après un mois de culture, délai nécessaire pour l’apparition des<br />
symptômes de verticilliose.<br />
3.1. Chez Marmande Claudia<br />
Les résultats sont traduits dans la figure 24 A. Ils montrent que chez les plantes<br />
saines cultivées sur milieu enrichi en sel, les teneurs en sucres solubles diminuent<br />
légèrement mais de manière significative par rapport aux témoins cultivés sur<br />
substrat sans sel. A 90mM de NaCl, on note une diminution de 18.27 %.<br />
En absence de sel, l’infection par l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> n’a aucun effet sur les<br />
taux de sucres puisque les teneurs des plantes infectées sont similaires à celles des<br />
plantes saines. Cependant, en présence de sel, les teneurs en sucres solubles<br />
diminuent dans les feuilles des plantes infectées et diffèrent de manière
84<br />
significative de celles des plantes saines du même traitement salin. A 90mM de<br />
NaCl, la baisse des teneurs en sucres est de l’ordre de 36.61% par rapport aux<br />
plantes infectées de contrôle.<br />
3.2. Chez Marmande VR<br />
Les résultats de la figure 24 B montrent que cette variété réagit à l’égard de la<br />
salinité du milieu par une baisse des teneurs en sucres pour les concentrations<br />
supérieures à 30mM de NaCl. En effet, à la concentration de 30mM, on n’observe<br />
pas de changement dans les teneurs en sucres solubles par rapport aux témoins<br />
sans sel. La baisse des teneurs en sucres solubles relevées à 60 et 90mM est de<br />
l’ordre de 16.68% et 26.61% respectivement.<br />
En absence de sel, et contrairement à Marmande Claudia, l’infection avec<br />
<strong>Verticillium</strong> entraîne une baisse significative des teneurs en sucres solubles par<br />
rapport aux plantes saines de l’ordre de 30.18%.<br />
Chez les plantes soumises à l’action combinée de la salinité et de l’infection, le taux<br />
de sucres solubles totaux subit une augmentation à 30mM de NaCl par rapport aux<br />
témoins infectés sans sel, puis diminue avec l’augmentation de degré de salinité.<br />
Notons toutefois que les teneurs en sucres restent toujours plus faibles que celles<br />
des plantes saines du même traitement salin.<br />
4. Discussion et conclusion<br />
Le stress salin appliqué aux plantes de tomate modifie le métabolisme des glucides<br />
des deux variétés de tomate utilisées en diminuant l’accumulation des sucres<br />
solubles totaux particulièrement pour les concentrations supérieures à 30 mM de<br />
NaCl.<br />
Ces résultats traduisent d’une part, la capacité des deux génotypes de tomate à<br />
s’adapter à un stress salin faible (30mM) en utilisant les sucres solubles pour<br />
ajuster le potentiel osmotique perturbé par la salinité et d’autre part, la sensibilité<br />
de ces variétés aux salinités modérées et élevées comme en témoignent les faibles<br />
teneurs en sucres solubles accumulés dans les feuilles. En effet, les teneurs en
85<br />
Figure 24 A. Teneurs en sucres solubles totaux foliaires des<br />
tomates Claudia saines ou infectées par <strong>Verticillium</strong> et<br />
soumises à différents traitements par NaCl (après un mois)<br />
Teneurs en sucres solubles totaux (mg<br />
de glucose/g. MF)<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations en NaCl des eaux d'arrosage en mM<br />
Figure 24 B. Teneurs en sucres solubles totaux foliaires<br />
des tomates VR saines ou infectées par <strong>Verticillium</strong> et<br />
soumises à différents par NaCl (après un mois)<br />
Teneurs en sucres solubles totaux (mg<br />
de glucose/g. MF)<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations en NaCl des eaux d'arrosage en mM
86<br />
sucres sont utilisées comme critères de tolérance à la salinité chez plusieurs<br />
espèces (Rathert, 1984 ; Misra & Dwivedi, 1995).<br />
L’action de <strong>Verticillium</strong> sur les teneurs en sucres solubles dépend de la variété de<br />
tomate et du traitement par le sel. Ainsi, chez la variété Marmande Claudia,<br />
l’infection par <strong>Verticillium</strong> ne semble pas avoir d’effet sur les teneurs en sucres<br />
solubles, cependant, elle semble accentuer l’effet néfaste de la salinité sur ces<br />
composés organiques puisque les teneurs en sucres solubles des plantes infectées<br />
atteignent des valeurs plus basses que celles des témoins sains de même salinité. A<br />
l’inverse, l’infection des plantes Marmande VR par <strong>Verticillium</strong> entraîne une baisse<br />
des teneurs en sucres solubles même en absence de sel. Cette action est maintenue<br />
en présence de sel.<br />
La baisse des teneurs en sucres solubles induite par la salinité et accentuée par<br />
l’infection, ne permet plus à ces composés de jouer leur rôle dans l’ajustement<br />
osmotique (Munns & Weir, 1981 ). Elle reflète une plus grande sensibilité des<br />
tomates à la salinité et à la maladie dans les conditions salines ce qui peut<br />
expliquer, en partie, l’augmentation de la sévérité de la verticilliose des tomates<br />
sous stress salin.<br />
La diminution des taux de sucres solubles pourrait favoriser la synthèse d’enzymes<br />
fongiques impliquées dans l’apparition des symptômes de la maladie. Cette<br />
hypothèse pourrait être étayée par les travaux de Standaert, (1975) qui a montré<br />
que les faibles concentrations en glucose dans les filtrats de culture de Fusarium<br />
oxysporum, favorisent la synthèse des endopectinases fongiques. On peut<br />
supposer que la salinité agirait de manière indirecte sur l’aptitude du <strong>Verticillium</strong><br />
à produire les enzymes impliquées dans la pathogénèse du champignon en<br />
diminuant les teneurs en sucres solubles.<br />
L’étude de l’effet de la salinité sur les mécanismes d’action de <strong>Verticillium</strong> pourrait<br />
vérifier cette suggestion. Elle fera l’objet du chapitre suivant.
87<br />
C. Effets sur l’accumulation de la proline<br />
1. Introduction<br />
L’accumulation de la proline dans le système racinaire et foliaire est parmi les plus<br />
remarquables manifestations du stress salin et hydrique. Cette accumulation serait<br />
le signe d’une perturbation du métabolisme ou /et d’un processus de stockage de<br />
l’azote nécessaire à la survie de la cellule (Hanson et al., 1977, Sivaranakrishnan &<br />
al., 1988). En outre, la proline pourrait contribuer à l’ajustement du potentiel<br />
osmotique interne de la plante (Voetberg & Sharp., 1991). L’augmentation de la<br />
proline est souvent corrélée avec la capacité des plantes à survivre en condition de<br />
stress. Cependant, cet acide aminé ne semble pas intervenir dans le phénomène de<br />
tolérance au sel. C’est le cas de l’hybride Tricicum aestivum L cv Chinese Spring<br />
(sensible) x Lophopyrum elongatum (tolérant) dont la teneur en proline est plus<br />
faible que celle du parent sensible (Colmer et al., 1995).<br />
Perez-alfocea et al., (1996) ont évalué la tolérance au sel de l’hybride F1 de tomate<br />
(Radja) en utilisant entre autres l’accumulation de la proline comme critère<br />
physiologique d’adaptation au sel. Ces auteurs ont rapporté que les concentrations<br />
modérées de sel n’entraînaient pas d’accumulation de proline alors que, sous des<br />
concentrations élevées, la proline s’accumule dans tous les organes de la plante.<br />
Qader (1997), en étudiant les conséquences métaboliques de la salinité chez trois<br />
cultivars de blé tendre, a mis en évidence l’existence d’une corrélation positive<br />
entre la teneur en proline et la concentration de NaCl dans le milieu. Le même<br />
auteur a montré que l’accumulation de la proline causée par le stress salin dépend<br />
de l’organe considéré ; elle est plus importante dans les feuilles que dans les<br />
racines.<br />
L’augmentation des teneurs en proline a été également rapportée comme réponse<br />
aux stress biotiques. Grote & Claussen, (2001) ont montré que l’inoculation des<br />
tomates avec Phytophthora nicotianae entraîne une augmentation du taux de<br />
proline dans les feuilles de tomates infectées. Ces auteurs suggèrent que les<br />
teneurs en proline des feuilles de tomates peuvent être un bon indicateur de stress<br />
induits aussi bien par des facteurs abiotiques que biotiques. De même, les travaux
88<br />
de Goicoechea et al., (2000) sur le couple piment-<strong>Verticillium</strong> démontrent que les<br />
taux de proline augmentent dans les feuilles des plantes après infection avec<br />
<strong>Verticillium</strong> dahliae. Ces auteurs supposent que ces substances organiques<br />
peuvent être des détecteurs des dommages causés par l’infection fongique.<br />
A la lumière de ces données, nous avons été incités à suivre l’évolution des taux de<br />
proline chez les tomates à la suite de leur exposition aux stress de la salinité et de<br />
l’infection verticillienne.<br />
2. Matériel et méthodes<br />
La détermination de la proline est réalisée selon la méthode colorimétrique de<br />
Troll et Lindsley (1955) reprise par Magné et Larher, (1992).<br />
2.1. Extraction<br />
Les échantillons de feuilles (150mg environ) prélevées près de l’apex subissent une<br />
extraction alcoolique dans 3 ml de méthanol placé dans un tube à hémolyse.<br />
L’ensemble est placé dans un bain-marie à 90°C pendant une heure. Les tubes où<br />
se fait l’extraction doivent être bien fermés pour éviter l’évaporation du méthanol.<br />
2.2. Dosage<br />
Après refroidissement, à 1 ml de l’extrait sont ajoutés 2 ml d’une solution de<br />
ninhydrine à 1% dans l’acide acétique glacial :eau (60 :40 V/V) et l’ensemble est<br />
mis au bain-marie à 100°C pendant une heure. Après refroidissement, 5 ml de<br />
toluène sont ajoutés et le mélange est agité vigoureusement. Le chromatophore<br />
formé est stable pendant 24 heures. Pour la lecture de l’absorbance, on prélève la<br />
phase supérieure après 30 minutes de repos. La densité optique est lue à 520nm.<br />
Les résultats sont référés à une courbe étalon effectuée à partir de quantités<br />
croissantes d’une solution de proline à 1µg/ml. Les résultats sont exprimés en µg/g<br />
.MF. Trois répétitions sont prévues par traitement salin pour les plantes saines et<br />
les plantes infectées.
89<br />
3. Résultats<br />
3.1. Chez la variété Marmande Claudia<br />
Chez les plantes saines de cette variété (Figure 25 A), les teneurs en proline foliaire<br />
augmentent régulièrement en fonction de la concentration saline des solutions<br />
d’arrosage. A 90mM de NaCl, les teneurs en proline foliaires atteignent des valeurs<br />
quatre fois plus élevées que celles des plantes cultivées sans sel.<br />
En absence de sel, l’infection avec <strong>Verticillium</strong> induit une augmentation des<br />
teneurs en proline de 133.7% par rapport aux plantes saines. Cependant, chez les<br />
plantes infectées et cultivées en présence de sel, on ne remarque plus de<br />
différences significatives dans les taux de proline des plantes saines et infectées<br />
quelque soit la concentration saline imposée aux plantes.<br />
3.2.Chez la variété Marmande VR<br />
La variété VR réagit à la salinité par une légère accumulation de la proline dans les<br />
feuilles des plantes traitées en rapport avec l’augmentation de la salinité du milieu<br />
(figure 25 B). L’augmentation des teneurs en proline étant de l’ordre de 49.02% à<br />
90mM de NaCl.<br />
En absence de NaCl, l’infection avec <strong>Verticillium</strong> ne provoque pas, à ce stade de la<br />
culture, de modifications dans l’accumulation de la proline dans les feuilles. Les<br />
teneurs en cet acide aminé des plantes saines et infectées ne diffèrent pas<br />
statistiquement.<br />
En présence de sel, les plantes infectées accumulent plus de proline dans leurs<br />
feuilles que les plantes saines cultivées en présence des mêmes concentrations<br />
salines.<br />
4. Discussion et conclusion<br />
Les résultats démontrent, dans nos conditions expérimentales, que la salinité et<br />
l’infection par <strong>Verticillium</strong> sont associées à une augmentation des teneurs en<br />
proline dans les feuilles des tomates stressées.<br />
En absence d’infection, les plantes cultivées dans les conditions salines élevées<br />
(90mM) accumulent plus de proline que les plantes développées sous des
90<br />
Teneurs en proline en µg/g. MF)<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Figure 25 A. Teneurs en proline des feuilles des tomates Claudia<br />
saines ou infectées par <strong>Verticillium</strong> et soumises au stress salin<br />
(après un mois)<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations en NaCl des eaux d'arrosage en mM<br />
Figure 25 B. Teneurs en proline des feuilles des tomates VR<br />
saines ou infectées par <strong>Verticillium</strong> et soumises au stress<br />
salin (après un mois)<br />
900<br />
Teneurs en proline en µg/g,MF<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentrations en NaCl des eaux d'arrosage en mM
91<br />
concentrations modérées ou faibles (60 et 30mM). Ces résultats sont en accord<br />
avec les observations de Pérez-alfocea et al., (1996) qui ont montré une<br />
augmentation de la proline dans tous les organes de la plante principalement aux<br />
fortes concentrations de NaCl.<br />
Les teneurs en proline ont évolué également chez la tomate après l’infection avec<br />
<strong>Verticillium</strong>. En effet, des teneurs élevées en proline ont été détectées dans les<br />
feuilles des tomates Claudia infectées en comparaison à celles des témoins sains.<br />
Toutefois, l’accumulation de la proline ne semble pas être affectée par l’infection<br />
chez la variété VR. Chez cette dernière, une augmentation de la proline a été<br />
observée lorsque la salinité a été ajoutée à l’infection.<br />
Goicoechae et al., (2000) travaillant sur le piment (Capsicum annuum) ont<br />
montré que l’infection des plantes avec <strong>Verticillium</strong> dahliae induit une<br />
augmentation substantielle de proline après 20 jours d’inoculation. Des résultats<br />
analogues ont été rapportés par Tzeng & Devay, (1985) . Ces auteurs ont montré<br />
que des teneurs élevées en proline sont détectées dans les feuilles de coton<br />
infectées par rapport à celles des plantes de contrôle. Les premiers auteurs<br />
suggèrent que les toxines libérées par le champignon dans les tissus infectés<br />
peuvent altérer la physiologie de la plante.<br />
L’accumulation de la proline peut être due à une augmentation de la synthèse de<br />
cet acide aminé ou à la diminution de son utilisation dans la synthèse de protéines<br />
dans les plantes stressées (Delauney & Verma, 1993).<br />
Plusieurs fonctions physiologiques ont été attribuées à l’accumulation de la proline<br />
dans les cellules en conditions de stress. L’accumulation de cet acide aminé peut en<br />
effet jouer un rôle dans l’osmorégulation des cellules en cas de déficit hydrique et<br />
servir comme indicateur de la sécheresse et/ou un détecteur de stress (Aspinall &<br />
Paleg, 1981 ; Grote & Claussen, 2001).<br />
Chez la tomate, et selon Pérez-alfocea et al., (1993), la proline contribue avec une<br />
faible proportion à l’ajustement osmotique par rapport aux autres solutés<br />
accumulés dans le cytoplasme des plantes soumises aux conditions de stress<br />
hydrique. En s’appuyant sur ces données, on peut supposer que l’augmentation de<br />
la proline consécutive au traitement des tomates par la salinité et par l’infection
92<br />
pourrait jouer un rôle différent dans la stratégie de la plante à éviter le stress ou au<br />
moins être considéré comme un indicateur signalant l’intensité du stress (Grote &<br />
Claussen, 2001).<br />
Concernant ce dernier aspect, une relation a été établie entre l’accumulation de la<br />
proline et le degré du déficit hydrique des plantes stressées par la sécheresse ou<br />
par l’infection avec <strong>Verticillium</strong>. En effet, Goicoechae et al., (2000) ont démontré<br />
que la diminution des teneurs relatives en eau des plantes de piment infectées<br />
coïncide avec l’augmentation de l’accumulation de la proline. Un résultat similaire<br />
a été observé par Irigoyen et al., (1992) chez la luzerne soumise à la sécheresse.<br />
L’effet de l’infection par <strong>Verticillium</strong> se manifeste en général par le<br />
rabougrissement et le flétrissement des plantes. Par suite de la présence du<br />
champignon dans les vaisseaux du xylème, le transport de l’eau est perturbé. Il en<br />
résulte un stress hydrique qu’on peut rapprocher de celui des plantes soumises à la<br />
sécheresse ou à la salinité. De ce fait, l’augmentation de la proline dans les feuilles<br />
de tomates infectées par <strong>Verticillium</strong> et traitées avec le sel serait le reflet de<br />
l’importance du déficit hydrique de ces plantes et expliquerait, par la même<br />
occasion, l’importance des symptômes de rabougrissement manifestés par ces<br />
dernières par rapport aux plantes saines témoins sans sel.<br />
Öncel et al., (1996) rapportent de leur côté que l’accumulation de proline serait en<br />
relation avec la résistance des cultivars aux maladies. Chez les cultivars de piment<br />
résistants à Phytophthora capsici, la proline est plus accumulée en comparaison<br />
aux cultivars sensibles. Ces auteurs suggèrent que la proline peut jouer un rôle<br />
important dans les mécanismes de défense de la plante contre cet agent pathogène.<br />
Dans cette voie, on peut penser que la quantité de proline induite chez la tomate<br />
par la combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong> ne s’avèrerait pas suffisante pour assurer<br />
la protection des tomates du double stress qui leur est imposé, ce qui pourrait<br />
expliquer la plus grande sensibilité des plantes à la maladie sous stress salin. Cette<br />
hypothèse peut être appuyée par les valeurs des teneurs en proline des tomates<br />
Claudia infectées en conditions salines qui rappellent celles des témoins sains du<br />
même traitement salin et qui ne reflètent pas l’effet additif attendu des deux stress<br />
sur l’accumulation de la proline.
93<br />
Enfin, quels que soient les mécanismes par lesquels intervient la proline dans la<br />
gestion des stress de la plante, cet acide aminé paraît être un indicateur quantitatif<br />
des stress qui affectent le statut hydrique des plantes de tomate (Grote & Claussen,<br />
2001) comme la concentration saline élevée du milieu nutritif et l’attaque par<br />
<strong>Verticillium</strong>.<br />
D. Effets de l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> sur certaines<br />
activités enzymatiques des plantes de tomate<br />
1. Effets sur l’activité nitrate réductase<br />
1.1. Introduction<br />
La nitrate réductase, enzyme catalysant la réaction des nitrates en nitrites est<br />
l’enzyme limitante du processus d’assimilation de l’azote (Beevers & Hageman,<br />
1969) par comparaison aux autres enzymes situées en aval telles que la nitrite<br />
réductase, la glutamine synthétase et la glutamate synthase. De nombreux travaux<br />
ont rapporté l’impact de la salinité sur les enzymes impliquées dans les voies de<br />
l’assimilation de l’azote. La nitrate réductase, principalement, a été largement<br />
évoquée (Misra & Dwivedi, 1990 ; Botella et al., 1993 a). L’altération du<br />
métabolisme azoté par le sel serait attribuée à une inhibition de l’absorption de<br />
NO3 - et de son accumulation dans les tissus foliaires et racinaires (Soltani et al.,<br />
1990 ).<br />
La perturbation de la nitrate réductase peut en outre être induite par l’infection.<br />
Regragui et al. (1990) ont montré que l’inoculation de jeunes plantes de tomate<br />
avec différentes souches de <strong>Verticillium</strong> a provoqué des modifications de l’activité<br />
nitrate réductase, principalement avec les souches pathogènes du champignon.<br />
Selon ces mêmes auteurs, le champignon pourrait avoir une action inhibitrice<br />
directe de l’enzyme par l’intermédiaire des métabolites toxiques qu’il sécrète à<br />
l’intérieur des tissus de l’hôte.<br />
L’étude des modifications du métabolisme azoté des plantes de tomate infectées et<br />
soumises au stress salin pourrait contribuer à rendre explicite le comportement<br />
des tomates face à ces deux stress.
94<br />
1.2. Matériel et méthodes<br />
Plusieurs méthodes ont été décrites pour la détermination de l’activité nitrate<br />
réductase. Nous avons opté pour la méthode « in situ » telle qu’elle a été décrite<br />
par Robin et al., (1983 a). Si on se réfère aux résultats de Robin et al., (1983 b) sur<br />
le maïs, cette méthode permet d’évaluer avec une bonne approximation la<br />
réduction réelle de nitrate en nitrite, contrairement à la méthode in vitro qui<br />
mesure l’activité potentielle de l’enzyme.<br />
Le principe consiste à doser le nitrite formé au moment de la réduction des<br />
nitrates.<br />
Après un mois de culture, les parties aériennes des plantes de tomate soumises au<br />
stress salin et à l’infection par <strong>Verticillium</strong> sont prélevées après 6 heures du début<br />
de la photopériode. Elles sont ensuite pesées et mises à incuber dans des vénojects<br />
de 140ml en anoxie et à l’obscurité en présence de KNO3 ( 100mM) (Gojon et al.,<br />
1983).<br />
Après un temps d’incubation d’une heure, le nitrite accumulé est extrait par de<br />
l’eau bouillante pour arrêter la réaction puis dosé par colorimétrie après addition<br />
des réactifs de diazotation (N. Naphty Ethylène Diamine Dichlorure NNEDD) ;<br />
0.2g/l) et de sulfanilamide (10g/l d’HCl). On laisse ensuite la coloration violette se<br />
développer pendant au moins 30 minutes puis on mesure la densité optique au<br />
spectrophotomètre à 540 nm. Les résultats , moyennes de six répétitions sont<br />
exprimés en µM de NO2 - /h/ g de matière fraîche en utilisant la formule qui suit :<br />
A N R = DO x V<br />
PF. E 0. t<br />
DO= densité optique lue à 540 nm<br />
V= volume d’extraction en litre<br />
t= temps d’incubation en heure<br />
PF= poids frais en g<br />
E 0= coefficient d’extinction molaire<br />
NNEDD : N.Naphty Ethylène Diamine Dichlorure
95<br />
1.3. Résultats<br />
L’évolution de l’activité nitrate réductase en fonction de la salinité et de l’infection<br />
par <strong>Verticillium</strong> chez les plantes de tomate est représentée sur la figure 26.<br />
En absence de sel, l’infection par ce pathogène entraîne une légère mais<br />
significative baisse de l’activité nitrate réductase des plantes de tomate par rapport<br />
aux plantes saines.<br />
En présence de sel, l’activité nitrate réductase des plantes saines n’est pas<br />
influencée par les concentrations faibles et modérées (30-60mM de NaCl). On note<br />
toutefois à 90 mM, un effet dépressif du sel sur l’activité de l’enzyme de 79.76% par<br />
rapport aux témoins non traités par le sel.<br />
Par contre, les plantes infectées et soumises au stress salin voient leur activité<br />
nitrate réductase diminuer fortement dès que la salinité du milieu commence à<br />
augmenter. En effet, l’activité nitrate réductase chute brutalement à 30mM de<br />
NaCl et manifeste des niveaux d’activité comparables pour toutes les<br />
concentrations salines de l’expérience. Les réductions par rapport aux témoins<br />
malades sans sel sont de l’ordre de 85.47% ; 80.34% et 84.18% à 30, 60 et 90mM<br />
de NaCl respectivement. L’analyse de la variance montre que l’interaction salinité-<br />
<strong>Verticillium</strong> est hautement significative.<br />
1.4. Discussion et conclusion<br />
L’étude de l’activité nitrate réductase des tomates infectées par <strong>Verticillium</strong> et<br />
soumises au stress salin rend compte des perturbations causées par ces deux stress<br />
sur le métabolisme azoté de la plante.<br />
Cette étude a porté d’abord sur l’action physiologique de <strong>Verticillium</strong> sur l’activité<br />
nitrate réductase chez les tomates artificiellement infectées. Elle a montré que le<br />
champignon affecte légèrement la capacité des plantes à réduire le nitrate. Nos<br />
études précédentes (Regragui et al., 1990) sur cet aspect du parasitisme ont<br />
montré que des souches de <strong>Verticillium</strong> de pouvoir pathogène différent affectent<br />
différemment l’activité nitrate réductase des jeunes plantes de tomate ; l’enzyme<br />
étant inhibée uniquement par les souches pathogènes.
96<br />
Figure 26. Activité Nitrate Réductase des plantes de<br />
tomate infectées par l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> et soumises<br />
au stress salin<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
700<br />
Activité nitrate réductase en<br />
nmol/h/g M.F<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
0 30 60 90<br />
Concentration en NaCl des solutions d'arrosage en mM
97<br />
La répression de l’enzyme peut avoir plusieurs origines :<br />
- Une action directe du champignon sur la nitrate réductase par le biais des<br />
enzymes fongiques et des toxines libérées par le champignon au cours de<br />
l’infection. En effet la nitrate réductase est connue pour être une enzyme très<br />
instable, très sensible aux dégradations protéolytiques et qui perdrait sa capacité<br />
de réduire le nitrate (Schrader et al., 1974).<br />
- Un manque de la disponibilité en pouvoir réducteur, le NADH. Il est bien<br />
établi que la nitrate réductase de la majorité des plantes supérieures utilise<br />
spécifiquement le NADH comme cofacteur ( Schrader et al., 1968 ; Beevers &<br />
Hageman, (1969). De même, Srivasta, (1980) et Duck & Duck, (1984) ont précisé<br />
que les métabolites issus de la photosynthèse sont indispensables au<br />
fonctionnement de l’enzyme. Dans le même sens, la limitation de la photosynthèse<br />
par privation de CO2 retentit sur l’absorption et la réduction des nitrates (Pace et<br />
al., 1990). L’épuisement du donneur d’électrons (NADH) serait donc la<br />
conséquence d’une action plus profonde du <strong>Verticillium</strong> sur le métabolisme de la<br />
plante (Guerrier et al., 1985) et qui se résumerait à une baisse de la synthèse<br />
carbonée, substance représentant une source de pouvoir réducteur pour le<br />
fonctionnement de la nitrate réductase.<br />
- Une absence de l’induction de l’enzyme. La nitrate réductase est une<br />
enzyme qui peut être induite par son substrat, le NO - 3 (Hageman et Flesher, 1960 ;<br />
Beevers & Hageman, 1969 ; Hewitt & Cutting, 1979 cité par Bazzigalupi, et al.,<br />
1992). La faible activité assimilatrice de l’azote constatée chez les plantes infectées<br />
serait imputable à une absence de l’induction de l’enzyme consécutive à la<br />
diminution de l’absorption de nitrate. On peut supposer que <strong>Verticillium</strong> altère<br />
l’absorption de NO - 3 et par là même, empêche l’induction de l’enzyme.<br />
D’un autre coté, il est connu que le stress hydrique ou salin affecte les enzymes<br />
impliquées dans les voies de l’assimilation de l’azote ( Misra & Dwivedi, 1990 ;<br />
Botella et al., 1993a). La modification de certaines enzymes est corrélée avec la<br />
notion de sensibilité/tolérance à la salinité.<br />
Nos résultats montrent que chez les tomates traitées par le sel, l’activité nitrate<br />
réductase n’est pas influencée par les concentrations faibles et modérées de sel
98<br />
(30mM et 60mM). Seules les concentrations élevées de NaCl (90mM) perturbent<br />
l’aptitude des plantes à assimiler le nitrate. L’absence d’altération de l’activité<br />
nitrate réductase constatée témoigne de la tolérance relative de la variété de<br />
tomate aux concentrations modérées de sel. Cette tolérance semble être brisée par<br />
l’infection par <strong>Verticillium</strong> comme le montrent les niveaux d’activité nitrate<br />
réductase, très bas, enregistrés chez les plantes infectées et traitées par ces<br />
concentrations de sel.<br />
L’activité nitrate réductase est représentative du niveau des synthèses d’acides<br />
aminés et de protéines. En effet, la réduction des nitrates conduit à la formation de<br />
nitrites puis d’ammoniac lequel est incorporé dans un squelette carboné,<br />
généralement le glutamate pour former la glutamine. La baisse de l’activité nitrate<br />
réductase suite à l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> ne peut être écartée comme une<br />
cause possible de la réduction sévère de la croissance des plantes doublement<br />
stressées.<br />
En résumé, l’action combinée des effets de la salinité et de l’infection par<br />
<strong>Verticillium</strong> perturbe de manière hautement dépressive l’activité nitrate réductase<br />
et par voie de conséquence tout le métabolisme azoté de la plante. L’infection par<br />
<strong>Verticillium</strong> semble augmenter la sensibilité des plantes à la salinité et les<br />
prédisposer à l’attaque fongique.<br />
2. Effets sur l’activité peroxydasique<br />
2.1. Introduction<br />
Les peroxydases sont des oxydoréductases qui catalysent l’oxydation de divers<br />
groupes de composés organiques en utilisant le peroxyde d’hydrogène (H 2 O 2 )<br />
comme accepteurs d’électrons (Dawson, 1988). Elles sont présentes dans tous les<br />
tissus des végétaux et se présentent sous plusieurs formes isoenzymes ; les<br />
isoperoxydases. On distingue deux groupes d’isoperoxydases ; les isoperoxydases<br />
basiques localisées normalement dans la vacuole et les isoperoxydases acides liées<br />
à la paroi cellulaire. Les isoperoxydases vacuolaires semblent être impliquées dans<br />
plusieurs voies métaboliques comme le catabolisme auxinique. Les autres seraient
99<br />
impliquées dans la biosynthèse de la lignine et de la subérine (Normanly et al.,<br />
1995, Robert et al., 1988, Wetten et al., 1998).<br />
Les peroxydases jouent un rôle important dans le métabolisme et la physiologie de<br />
la plante et sont impliquées dans les réponses des plantes aux infections et aux<br />
stress abiotiques.<br />
Le stress salin a été rapporté comme facteur stimulant l’activité des peroxydases et<br />
induisant la synthèse de la lignine et/ou la subérine. Il produit par conséquent une<br />
altération du transport d’eau (Cruz et al., 1992). D’autres travaux (Quirago et al.,<br />
2000) ont montré que le traitement par le sel entraîne une augmentation des<br />
peroxydases des racines de tomates.<br />
Le rôle des peroxydases et de leurs produits du métabolisme dans les mécanismes<br />
de défense des plantes infectées a fait l’objet de plusieurs études (Maraitre, 1973 ;<br />
Hammerschmidt et al., 1982 ; Andreeva, 1991).<br />
Ces études ont porté sur plusieurs combinaisons hôte-parasite. Ainsi, une<br />
importante augmentation de l’activité peroxydasique a été détectée après infection<br />
du melon par Spaerotheca fuliginea ou de la tomate par <strong>Verticillium</strong> dahliae,<br />
augmentation touchant aussi bien les plantes sensibles que résistantes (Reuveni &<br />
Bothma, 1985 et Reuveni & Ferreira, 1985).<br />
L’activité peroxydasique a été également associée avec l’induction de la résistance<br />
systémique du concombre à Colletotrichum lagenarium (Hammerschmidt et al.,<br />
1982).<br />
Le rôle des peroxydases dans les phénomènes de résistance serait lié à la<br />
production de lignine, de phenylalanine et de l’accumulation de phénols (Maxw ell<br />
& Bateman, 1967 ; Pollok & Drysdale, 1976 et Carrosco et al., 1978). L’activité de<br />
ces composés métaboliques serait apparentée à leurs propriétés anti-microbiennes,<br />
au renforcement des parois cellulaires et à l’induction des réponses des plantes<br />
(Clerivet et al., 1996).<br />
Le présent travail a pour objectif de montrer l’influence de l’interaction<br />
<strong>Verticillium</strong>-salinité sur les mécanismes de défenses des tomates via l’étude de<br />
l’activité peroxydasique .
100<br />
2.2. Matériel et méthodes<br />
La détection de l’activité peroxydasique a été effectuée selon le protocole décrit par<br />
Reuveni & Ferreira, (1985).<br />
2.2.1. Préparation de l’extrait enzymatique<br />
Des échantillons de racines de tomate Claudia pesant environ 0.5 g issus des<br />
plantes de chaque traitement sont homogénéisés à froid dans un mortier en<br />
présence de 5ml de tampon phosphate sodium 0.015M, pH 6. Après centrifugation<br />
à 5000g pendant 20 minutes à 4°C, le surnageant constitue l’extrait enzymatique.<br />
2.2.2. Mesure de l’activité de l’enzyme<br />
L’activité peroxydasique est mesurée à température ambiante utilisant comme<br />
substrat, le guaïacol. 50µl d’extrait sont additionnés à 3ml du mélange réactionnel<br />
de composition suivante :<br />
- 15mM du tampon phosphate , pH 6<br />
- 1 mM de peroxyde d’hydrogène<br />
- 0.1 mM de guaïacol<br />
Le mélange enzyme–substrat est agité par inversion de la cuve et les variations de<br />
l’absorbance à 450nm sont mesurées toutes les minutes pendant 6 minutes<br />
d’incubation à l’obscurité, contre un extrait dépourvu d’enzyme.<br />
Les activités peroxydasiques sont déterminées par les pentes des droites obtenues<br />
et rapportées au poids de la matière fraîche (Absorbance à 450nm/min/g. MF)<br />
2.3. Résultats<br />
L’activité peroxydasique des racines des tomates différemment traitées par le sel et<br />
par l’infection avec <strong>Verticillium</strong> a été évaluée après trois et quatre semaines de<br />
culture.<br />
2.3.1. Activité peroxydasique après trois semaines<br />
Chez les plantes saines, l’activité peroxydasique augmente en fonction de la salinité<br />
croissante du milieu (figure 27 A). Les augmentations par rapport aux témoins non<br />
traités sont de l’ordre de 55% et 80.6 % respectivement à 60 et 90mM de NaCl.
101<br />
Les réponses des plantes à l’infection se traduisent, en absence de sel, par une<br />
hausse très importante de l’activité peroxydasique par rapport aux plantes saines,<br />
de l’ordre de 190%.<br />
En présence de sel, les niveaux d’activité de la peroxydase des plantes infectées<br />
diminuent avec l’augmentation de la salinité. Cependant, ils restent toujours<br />
significativement supérieurs à ceux des plantes saines. Cette constatation est<br />
valable pour tous les traitements salins de l’expérience.<br />
2.3.2. Activité peroxydasqiue après quatre semaines<br />
Bien que l’évolution de l’activité peroxydasique en fonction de la salinité et de<br />
l’infection soit parallèle à celle observée après trois semaines (Figure 27 B), il faut<br />
signaler qu’en général, les niveaux d’activité ont diminué avec le temps aussi bien<br />
chez les plantes infectées que saines.<br />
Pour estimer l’effet de l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong>, nous avons comparé<br />
l’augmentation des niveaux d’activité des peroxydases des plantes saines et<br />
infectées en fonction de la salinité. Les résultats sont résumés sur le tableau 6.<br />
Il apparaît clairement que pour une même salinité, l’activité des peroxydases des<br />
plantes infectées est plus élevée que celles des plantes saines mais à des degrés qui<br />
diffèrent selon la salinité. Le rapport R établi entre l’activité des plantes infectées<br />
et celles des plantes saines est plus grand quand le milieu est dépourvu de sel. Ce<br />
rapport diminue progressivement avec la salinité.
102<br />
Figure 27 A. Influence de la salinité sur l'activité<br />
peroxydasique des plantes de tomate infectées par l'isolat<br />
P80 de <strong>Verticillium</strong> (après trois semaines)<br />
Activité peroxydasique<br />
(Variation de l'absorbance /min/g,MF)<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
"<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentration en NaCl des solutions d'arrosage en mM<br />
Figure 27 B. Influence de la salinité sur l'activité<br />
peroxydasique des plantes de tomate infectées par l'isolat<br />
P80 de <strong>Verticillium</strong> (après quatre semaines)<br />
7<br />
Acivité peroxydasique<br />
(Variation de l'absorbance/min/g, MF)<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
plantes saines<br />
plantes infectées<br />
0 30 60 90<br />
Concentration en NaCl des solutions d'arrosage en mM
103<br />
Tableau 6. Activité peroxydasique des racines de tomate saines et<br />
infectées avec <strong>Verticillium</strong> en fonction de la salinité du milieu.<br />
AP* Après trois semaines Après quatre semaines<br />
NaCl<br />
en mM<br />
Plantes<br />
saines<br />
Plantes<br />
infectées<br />
R** Plantes<br />
saines<br />
Plantes<br />
infectées<br />
0 2.27±0.21 7.34±0.13 3.23 2.07±0.11 5.53±0.38<br />
a<br />
a<br />
a<br />
a<br />
30 2.53±0.11 5.23±0.05 2.06 2.13±0.11 5.50±0.24<br />
a<br />
b<br />
a<br />
a<br />
60 3.52±0.3 5.27±0.05 1.49 2.53±0.11 4.47±0.14<br />
b<br />
b<br />
b<br />
b<br />
90 4.10±0.05 4.50±0.16 1.09 3.27±0.05 4.07±0.11<br />
c<br />
c<br />
c<br />
c<br />
* AP : activité peroxydasique<br />
** Rapport R= AP des plantes infectées/AP des plantes saines<br />
R**<br />
2.67<br />
2.58<br />
1.76<br />
1.24<br />
Deux résultats lus sur une même colonne et non accompagnés de la même lettre sont différents<br />
statistiquement.<br />
2.4. Discussion et conclusion<br />
Nos résultats montrent que le stress salin, appliqué à la tomate (Marmande<br />
Claudia) a entraîné, dans nos conditions expérimentales, une stimulation<br />
progressive de l’activité peroxydasique dans les racines en fonction de la salinité<br />
croissante des eaux d’arrosage. Ce résultat concorde avec celui de Quirago et al.,<br />
(2000). Ces auteurs ont montré que le traitement des tomates (Lycopersicon<br />
esculentum, cv Pera) par 100mM de NaCl induit l’augmentation de l’activité<br />
peroxydasique des racines. Ce phénomène a été observé chez d’autres plantes<br />
cultivées en présence de NaCl. C’est le cas notamment du blé tendre qui répond au<br />
stress salin par une augmentation de l’activité des peroxydases (Qader, 1997).<br />
La stimulation des peroxydases par la salinité semble être due à une activation du<br />
gène de l’enzyme. Selon Quirago et al., (2000), le sel provoque des modifications
104<br />
dans l’expression du gène TPXI de la peroxydase, gène isolé de la tomate par<br />
Botella et al., (1993 b), et qui serait impliqué dans la synthèse de la lignine et de la<br />
subérine.<br />
La salinité pourrait entre autres agir sur l’activité de la peroxydase en favorisant la<br />
disponibilité des composés phénoliques fournis par l’oxydation des glucides et/ou<br />
la disponibilité du peroxyde d’hydrogène (H 2 O 2 ). D’ailleurs, Hurkman et al., (1991)<br />
ont bien rapporté que le sel stimule l’activité de l’oxalate oxydase, enzyme<br />
catalysant la formation du peroxyde d’hydrogène.<br />
L’infection des tomates par l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> s’est manifestée elle aussi<br />
par une augmentation considérable de l’activité peroxydasique des racines,<br />
nettement supérieures à celle induite par la salinité. L’augmentation de l’activité<br />
des peroxydases due à l’infection par les organismes pathogènes, a été détectée<br />
chez différentes combinaisons hôte-parasite (Johnson & Lee, 1978 ;<br />
Hammerschmidt et al., 1982).<br />
A propos du couple tomate-<strong>Verticillium</strong>, Reuveni & Ferreira, (1985) ont rapporté<br />
un résultat similaire au nôtre. Ces auteurs ont précisé en plus que l’augmentation<br />
de l’activité de la peroxydase à la suite de l’infection par Verticillum touche aussi<br />
bien les variétés de tomate sensibles que résistantes au champignon. Le rapport de<br />
l’augmentation par rapport aux témoins sains étant plus élevé chez les plantes<br />
sensibles.<br />
L'exposition des tomates à la combinaison salinité-Verticillum ne s’est pas traduite<br />
par un effet synergique des niveaux d’activité de la peroxydase supposés être<br />
stimulés par la salinité ou par l’infection. Bien au contraire, cette activité, très<br />
élevée chez les plantes infectées, chute graduellement si celles ci sont cultivées en<br />
présence de sel. Le rapport établi entre l’activité peroxydasique des plantes<br />
infectées et celles des plantes saines diminue avec la salinité. Tout se passe comme<br />
si le facteur sel inhibe l’action du champignon sur la peroxydase.<br />
La baisse des niveaux de l’activité de l’enzyme laissent prévoir une augmentation<br />
de la sensibilité des plantes au <strong>Verticillium</strong> dans les conditions salines de culture.<br />
Cette hypothèse peut être étayée par les travaux de Reuveni & Ferreira, (1985). Ces<br />
auteurs ont observé des différences entre l’activité des peroxydases des tomates
105<br />
sensibles et résistantes à <strong>Verticillium</strong> ; les niveaux d’activité étant plus élevés chez<br />
les plantes résistantes que sensibles. De même, en étudiant les réponses de onze<br />
variétés de tomate, ces auteurs ont établi une corrélation hautement positive entre<br />
l’activité de la peroxydase des racines et la présence du gène Ve de résistance à<br />
<strong>Verticillium</strong> dahliae.<br />
Reuveni & Bothma, (1985) ont de leur côté mis en évidence une corrélation<br />
positive similaire entre l’activité peroxydasique et la résistance de quatre variétés<br />
de melon à Spaerotheca fuliginea. Des travaux plus récents (Reuveni et al., 1992),<br />
ont montré que les niveaux d’activité peroxydasique de plusieurs variétés de melon<br />
sont liés avec les différents niveaux de résistance des plantes à Pseudoperonospora<br />
cubentis. De ce fait, l’activité des peroxydases serait un indicateur ou un marqueur<br />
biochimique de la résistance des plantes à ces agents pathogènes et pourrait, à titre<br />
d’exemple, être utilisé dans les programmes de sélection des variétés résistantes.<br />
En se référant à ces données, nos résultats laissent supposer que la salinité<br />
augmente la sensibilité des tomates à la verticilliose comme en témoigne la baisse<br />
des niveaux d’activité de la peroxydase des plantes malades soumises au stress<br />
salin. La réduction de l’activité de l’enzyme dans ce cas, serait la résultante des<br />
perturbations métaboliques engendrées par l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> sur<br />
les mécanismes de défenses de la plante et qui pourrait se traduire par une baisse<br />
de la synthèse de lignine et de subérine, facteurs très importants dans la résistance<br />
des plantes aux pathogènes vasculaires (Pegg, 1981). En effet, les composés<br />
phénoliques jouent un rôle complexe dans la pathogénèse des trachéomycoses.<br />
L’augmentation de leur concentration a été associée avec l’augmentation de la<br />
résistance aux champignons (Carrasco et al., 1978 ; Pegg, 1981 ; Candela et al.,<br />
1995).<br />
Cette étude biochimique a dévoilé une certaine analogie entre les effets<br />
physiologiques de la salinité et ceux induits par l’infection. Certains paramètres<br />
physiologiques sont des indicateurs de la tolérance au sel.<br />
L’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> perturbe profondément les caractéristiques<br />
physiologiques liées à l’adaptation au sel. Les conséquences de ces modifications<br />
seraient à l’origine de la dépression sévère de la croissance des plantes et
106<br />
traduisent une augmentation de la sensibilité de la plante à la salinité et/ou à la<br />
maladie.<br />
Cette étude biochimique s’est limitée à l’analyse des caractéristiques<br />
physiologiques de la plante hôte doublement stressée. Mais qu’en est-il de l’effet<br />
du sel sur la physiologie du parasite ?<br />
L’étude de l’influence de la salinité du milieu nutritif sur les composantes<br />
biochimiques de l’agressivité du champignon apportera plus d’éclaircissement.
107<br />
Chapitre 4 : Impact de la salinité du milieu sur les<br />
mécanismes d’action de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum<br />
I. Effet de la salinité sur la toxinogénèse de l’agent pathogène<br />
Introduction<br />
Les mécanismes physiologiques qui déterminent l’agressivité des espèces<br />
pathogènes des champignons du genre <strong>Verticillium</strong> sont maintenant bien connus.<br />
Il a été démontré depuis les six dernières décennies que <strong>Verticillium</strong> forme des<br />
métabolites phytotoxiques qui sont importants dans la formation des symptômes<br />
de flétrissement caractéristiques des verticillioses (Pegg, 1965 ; Michail & Carr,<br />
1966 ; Keen & Long, 1972 ; Chaïb, 1987 ; Meyer et al., 1994). Ces métabolites<br />
toxiques ont été détectés dans les filtrats de culture de <strong>Verticillium</strong> isolé de<br />
diverses plantes hôtes, notamment le coton et la tomate (Keen & Long, 1972 ;<br />
Cronshaw & Pegg, 1976). Leur caractérisation a fait l’objet de plusieurs travaux. Il<br />
s’agit d’un complexe protéo-lipo-polysaccharidique PLPC considéré comme toxine<br />
de <strong>Verticillium</strong> dahliae induisant flétrissement et chloroses sur les feuilles<br />
détachées du coton (Keen & Long, 1972 ; Keen et al., 1972 ; Nachmias et al.,<br />
(1982). Plus tard, Nachmias et al., (1985) ont purifié une fraction toxique de faible<br />
poids moléculaire (< 3000) à partir du PLPC produit par un isolat de V. dahliae de<br />
la pomme de terre.<br />
Plus tard encore, Mansoori et al., (1995) ont étudié la production de mycotoxines<br />
par <strong>Verticillium</strong> et ont réussi à purifier une toxine de poids moléculaire plus faible<br />
(
108<br />
cellules des feuilles et des racines des cotons sensibles et qui se traduit par la perte<br />
des électrolytes à partir des cellules. Les pertes des ions Na + et k + , mais pas celles<br />
des ions Ca ++ , des tissus infectés suggèrent une altération du système spécifique du<br />
transport des ions qui sont présents sur les membranes des cellules (Gour & Dube,<br />
1985).<br />
Le complexe PLPC, testé sur la germination du pollen, a réduit de manière<br />
significative la germination et la croissance du tube pollinique des grains de pollen<br />
des pommes de terre sensibles à <strong>Verticillium</strong> mais pas ceux des génotypes<br />
résistants (Orenstein et al., 1994). Ce biotest permet d’une part de tester<br />
l’agressivité du <strong>Verticillium</strong> par le biais de son complexe toxique et d’autre part, de<br />
servir comme moyen de sélection des variétés résistantes avant la pollinisation des<br />
pommes de terre.<br />
La toxinogénèse des champignons dépend de facteurs génétiques et de conditions<br />
liées au substrat et à l’environnement comme la température, le pH et l’humidité.<br />
Les variations de ces paramètres peuvent fortement affecter d’une part, la<br />
croissance fongique et d’autre part, modifier la production de mycotoxines<br />
(Moreau, 1974).<br />
A la lumière de ces données, nous nous sommes demandés si la faculté de produire<br />
des toxines par <strong>Verticillium</strong> serait affectée par les changements de la concentration<br />
saline du milieu. Dans cette optique, nous avons étudié in vitro l’effet de l’apport<br />
du NaCl sur la toxinogénèse de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> afin de mieux<br />
comprendre les interactions du milieu riche en sel avec les propriétés<br />
physiologiques du champignon pour l’exercice de son pouvoir pathogène.<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Préparation des filtrats de culture de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
Des fioles contenant 100ml de milieu Czapeck enrichi en NaCl aux concentrations<br />
de 0 ; 2 ; 4 ; 6 ; et 8 g/l sont ensemencées avec 1 ml d’une suspension de spores à<br />
10 6 spores/ml obtenue à partir de pré-cultures de l’isolat P80 âgées de 4 jours.<br />
Après trois semaines d’incubation à l’obscurité et à 24°C, les cultures sont filtrées<br />
sur mousseline pour éliminer le mycélium. Les spores sont éliminées par filtration
109<br />
sous vide sur filtre millipore à 0.22µ. Les cinq filtrats bruts ainsi obtenus sont prêts<br />
pour les tests de toxicité.<br />
2. Mise en évidence de la toxicité des filtrats de culture de<br />
<strong>Verticillium</strong> par des tests biologiques<br />
Deux tests ont été utilisés pour évaluer la toxicité des filtrats de culture de<br />
<strong>Verticillium</strong>. La méthode a été inspirée de celle mise au point par Payen et al.,<br />
(1983) utilisée pour détecter les moisissures toxinogènes. Ces tests consistent à<br />
estimer la toxicité des filtrats de culture du champignon par l’inhibition de la<br />
croissance racinaire des graines en germination (test graine) et du développement<br />
des plantes entières (test plante).<br />
2.1. Test graine<br />
2.1.1. Choix des espèces végétales<br />
La toxinogénèse de l’isolat P80 cultivé sous différents régimes salins a été testée<br />
sur des graines appartenant à deux espèces végétales :<br />
- la tomate, (Lycopersicum esculentum Mill) var Marmande Claudia, plante hôte<br />
sensible au <strong>Verticillium</strong><br />
- le cresson (Lepidum sativum) var alénois, dont la germination est très rapide et<br />
constitue un test sensible pour la mise en évidence des mycotoxines ( Samane et<br />
al., 1991). Les graines germent au bout de 24 heures en présence d’eau distillée.<br />
2.1.2. Action des filtrats de culture sur la croissance<br />
racinaire des graines en germination<br />
Les graines à tester sont stérilisées et mises à germer selon le même protocole<br />
décrit au chapitre I. Après la sortie de la radicule, des graines d’apparence<br />
homogène sont sélectionnées et déposées sur deux couches de papier filtre imbibé<br />
par les différents filtrats de culture à raison de 10 graines par boite de Pétri. Trois<br />
boites sont prévues par traitement salin. Les graines témoins sont imbibées de<br />
solution saline de même concentration que les filtrats de culture. Les boites sont<br />
mises à incuber à l’obscurité et à 24 ± 1°C. La longueur des racines est mesurée 72
110<br />
heures plus tard. L’effet des filtrats de culture est estimé par le pourcentage<br />
d’inhibition de la croissance racinaire calculé comme suit :<br />
% ICR = Lte – Ltr x 100<br />
Lte<br />
Lte : accroissement moyen des radicelles témoins<br />
Ltr : accroissement moyen des radicelles traitées<br />
2.2. Test plante entière<br />
Les plantes de tomate ou d’aubergine âgées de trois semaines et arrivées au stade<br />
premières vraies feuilles sont délicatement déterrées de la pépinière et réparties en<br />
cinq lots de 15 plantes. Chaque lot reçoit un traitement par un des 5 filtrats de<br />
culture dont l’obtention est décrite précédemment. Le traitement des plantes<br />
consiste en un trempage des racines pendant 30 minutes dans le filtrat. Les plantes<br />
sont ensuite repiquées dans des pots de sable de 450 cm 3 (3 plantes par pot) et<br />
arrosées au niveau du collet avec 10ml du même filtrat de culture. Les plantes<br />
témoins subissent le même traitement ; des solutions salines remplacent les filtrats<br />
de culture. Les plantes sont placées dans une chambre de culture et arrosées<br />
régulièrement avec une solution nutritive normale sans sel. La croissance des<br />
plantes est estimée par la mesure de l’épicotyle après 6 semaines de culture.<br />
B. Résultats<br />
1. Effet du NaCl sur la phytotoxicité des filtrats de culture de l’isolat<br />
P80 de <strong>Verticillium</strong> sur la croissance racinaire de deux espèces<br />
végétales<br />
1.1. Manifestation sur la tomate<br />
Les graines de tomate pré-germées et soumises à l’action du filtrat de culture de<br />
l’isolat P80 développé sans sel montrent une réduction de la croissance de leur<br />
racine par rapport aux témoins traités avec de l’eau distillée stérile (figure 28).<br />
Cette réduction est de l’ordre de 53.16 %.
111<br />
Les différents filtrats de culture, obtenus après développement du champignon sur<br />
milieux enrichis en NaCl, provoquent une réduction sévère de la croissance<br />
racinaire, déficit d’autant plus important que la concentration en sel est élevée. Le<br />
pourcentage d’inhibition de la croissance atteint 72.77 % sous l’action du filtrat de<br />
culture du pathogène ayant été soumis à 8g/l de NaCl.<br />
Rappelons que pour chaque traitement, la croissance racinaire des graines en<br />
germination soumises à l’action des différents filtrats de culture est comparée à<br />
celle de leurs témoins respectifs traités par la même concentration saline ; l’eau<br />
distillée remplaçant le filtrat de culture. Le trouble de la croissance dans ce cas est<br />
dû à la présence de substances inhibitrices excrétées par le champignon au cours<br />
de son incubation.<br />
1.2. Manifestation sur le cresson<br />
En absence de sel, les racines du cresson se montrent sensibles à l’action du filtrat<br />
de culture de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong>. L’inhibition de la croissance racinaire est<br />
de 39.65% (figure 29). Cependant, les filtrats de culture du champignon développé<br />
sur milieux enrichis en NaCl induisent des réductions très importantes de la<br />
longueur des racines. L’inhibition induite par le filtrat à 2g/l ne diffère pas<br />
statistiquement de celle du filtrat sans sel. Mais à partir de 4g/l de NaCl, la toxicité<br />
des filtrats de culture augmente brutalement ; la croissance des racines est<br />
totalement inhibée par le filtrat de culture à 8g/l par rapport aux témoins soumis<br />
au même degré de salinité.<br />
2. Effet du NaCl sur la phytotoxicité des filtrats de culture de l’isolat<br />
P80 de <strong>Verticillium</strong> sur la croissance végétative de deux plantes<br />
hôtes<br />
2.1. Manifestation sur la tomate Claudia<br />
L’action toxique des filtrats de culture de <strong>Verticillium</strong> développé sur milieux à<br />
différentes concentrations de sel s’est manifestée par une réduction de la taille des<br />
plantes estimée six semaines après traitement.
112<br />
Figure 28. Effet de la salinité sur la phytotoxicité des filtrats<br />
de culture de <strong>Verticillium</strong> estimée par l'inhibition de la<br />
croissance racinaire des plantules de tomate<br />
100<br />
Inhibition de la croissance racinaire en<br />
%<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentration en NaCl des filtrats de culture en g/l<br />
Figure 29. Effet de la salinité sur la phytotoxicité des filtrats<br />
de culture de <strong>Verticillium</strong> estimée par l'inhibition de la<br />
croissance racinaire des plantules de cresson<br />
120<br />
Inhibition de la croissance racinaire en<br />
%<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentration en NaCl des filtrats de culture en g/l
113<br />
Le filtrat de culture du champignon développé sans sel provoque chez les plantes<br />
traitées un déficit de la croissance d’environ 30% (figure 30). Le traitement des<br />
plantes par les différents filtrats de culture du champignon développé sur milieux<br />
de plus en plus enrichis en sel entraîne un rabougrissement des plantes au fur et à<br />
mesure que la salinité du milieu augmente sauf pour le filtrat de culture à 2g/l de<br />
NaCl pour lequel le déficit de la croissance observé ne diffère pas statistiquement<br />
de celui du filtrat dépourvu de sel. L’inhibition de la croissance atteint 58.29% chez<br />
les plantes traitées par le filtrat à 8g/l. Il faut signaler que le trempage des racines<br />
témoins dans l’eau distillée additionnée des mêmes concentrations de sel que les<br />
filtrats de culture n’entraîne pas d’altération de la croissance. Ainsi, le déficit de la<br />
croissance observé ne peut être dû à la salinité mais uniquement aux substances<br />
secrétées par le champignon dans le milieu de culture.<br />
2.2. Manifestation sur l’aubergine Reina negra<br />
La phytotoxicité des filtrats de culture de l’isolat P80 d’origine de tomate a été<br />
testée sur une plante d’une espèce différente de l’hôte habituel.<br />
Les résultats de l’effet de la salinité sur la toxicité des filtrats de culture sur la<br />
croissance des aubergines sont reportés sur la figure 31. Il apparaît clairement que<br />
les filtrats de culture de l’isolat P80 développé sans sel ou en présence de 2 et 4g/l<br />
de NaCl ne montrent pas d’action toxique sur la croissance des plantes<br />
d’aubergine. En effet, la taille des plantes traitées par ces filtrats ne diffère pas<br />
statistiquement de celle des témoins traités uniquement avec les solutions salines.<br />
Cependant, les filtrats de culture du champignon développé sur milieux enrichis<br />
avec 6 et 8g/l de sel, provoquent un déficit de la croissance des plantes traitées de<br />
26.42 % et 41.89 % respectivement pour les filtrats à 6 et 8g/l de sel par rapport<br />
aux témoins de contrôle.<br />
C. Discussion et conclusion<br />
Les résultats présentés confirment les travaux antérieurs de nombreux auteurs qui<br />
ont montré que <strong>Verticillium</strong> produit des métabolites toxiques dans le milieu de
114<br />
Figure 30. Effet de la salinité sur la phytotoxicité des filtrats<br />
de culture de <strong>Verticillium</strong> estimée par l'inhibition de la<br />
taille des plantes entières de tomate (après six semaines)<br />
Inhibition de la taille en %<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentration en NaCl des filtrats de culture en g/l<br />
Figure 31. Influence de la salinité sur la phytotoxicité des filtrats de<br />
culture de <strong>Verticillium</strong>estimée par l'inhibition de la taille des plantes<br />
d'aubergine (après six semaines)<br />
Inhibition de la taille en %<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentration en NaCl des filtrats de culture en g/l
115<br />
culture ( Chaib, 1987 ; Keen & Long, 1972 ; Cronshaw & Pegg, 1976 ; Nachmias et<br />
al., (1982).<br />
La toxicité des filtrats de culture de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong>, facilement mise en<br />
évidence par le biais de biotests, semble être influencée par la composition en sel<br />
du milieu de culture. En effet, nos résultats montrent que l’apport de NaCl dans le<br />
milieu augmente la phytotoxicité des filtrats de culture du champignon. Ces<br />
résultats sont confirmés par l’augmentation de l’inhibition de l’élongation des<br />
racines des graines pré-germées de tomate avec la salinité des milieux de culture<br />
du pathogène ; l’action toxique est d’autant plus importante que la concentration<br />
en sel est élevée.<br />
Par ailleurs, la plus grande toxicité de l’isolat de <strong>Verticillium</strong> développé en<br />
présence de sel n’est pas limitée aux plantules de tomate mais agit aussi sur une<br />
plante non hôte ; le cresson. Les graines de cette plante sont souvent utilisées pour<br />
la détection de mycotoxines chez les moisissures (Payen et al., 1983 ; Lemrani,<br />
1992). Ces graines se sont montrées plus sensibles à l’action des toxines des<br />
différents filtrats de culture que les graines de tomate.<br />
D’autres biotests réalisés sur des plantes entières de tomate et d’aubergine ont<br />
confirmé les résultats des tests graines. En effet, l’action toxique des différents<br />
filtrats de culture appliqués sur les racines des plantes avant la transplantation en<br />
pot s’est manifestée par une réduction de la croissance des plantes<br />
particulièrement celles traitées par les filtrats du champignon développé en<br />
présence d’une salinité importante.<br />
L’influence de la salinité sur la physiologie du parasite se manifeste donc, non<br />
seulement par une stimulation de la croissance et de la reproduction comme cela a<br />
été décrit au premier chapitre, mais aussi par la stimulation de la production de<br />
mycotoxines et/ou de leur action toxique.<br />
Le rôle joué par les toxines émises par <strong>Verticillium</strong> est maintenant bien apprécié.<br />
Elles sont impliquées dans la pathogénèse du champignon et constituent une<br />
composante principale de l’agressivité (Keen & Long, 1972 ; Chaïb, 1987 ; Meyer et<br />
al., 1994). D’après les résultats obtenus in vitro, on peut supposer que la présence<br />
de sel in vivo pourrait augmenter les capacités pathogéniques du parasite. Ce
116<br />
dernier vit dans la sève dont la composition minérale change avec les changements<br />
de la concentration saline du milieu extérieur. Ainsi la richesse de la sève en sel des<br />
plantes soumises au stress salin pourrait constituer un milieu favorable pour la<br />
production de mycotoxines et/ou intervenir sur leur mode d’action à l’intérieur de<br />
la plante hôte. Si une telle situation est réalisée, l’action pathogène ne pourra<br />
qu’être amplifiée.<br />
II. Influence de la salinité sur l’activité des enzymes<br />
pectocellulosiques produites in vitro par <strong>Verticillium</strong> alboatrum<br />
Introduction<br />
De nombreux champignons phytopathogènes sont connus pour leur production<br />
d’enzymes capables de dégrader les polysaccharides des parois cellulaires de leurs<br />
plantes hôtes. Les cellulases et les pectinases seraient impliquées dans les maladies<br />
des plantes et dans le processus de la dégradation des tissus durant la colonisation<br />
par l’agent pathogène (Wood, 1960 ; Cooper & Wood, 1975).<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum produit une gamme de polysaccharidases qui dégradent<br />
les parois cellulaires des tissus vasculaires de la tomate (Cooper et al ; 1978 ;<br />
Cooper & Wood, 1980 ; Durand & Cooper, 1988). Une augmentation de l’activité<br />
endopectine lyase dans les vaisseaux conducteurs des tomates sensibles a été<br />
enregistrée trois jours après l’infection par V. albo-atrum et bien avant l’apparition<br />
de symptômes (Cooper & Wood, 1980).<br />
Dans le processus de pénétration des champignons pathogènes à travers la paroi<br />
cellulaire, un rôle essentiel est également joué par les enzymes hydrolysant les<br />
hémicelluloses et les celluloses. En effet, Russel, (1975) a montré que l’infection<br />
des tomates avec V. albo-atrum entraîne une augmentation de l’activité<br />
cellulolytique aussi bien chez les plantes sensibles que résistantes. Cet auteur<br />
stipule que les cellulases sont produites par les plantes mais aussi en grande partie<br />
par le pathogène.
117<br />
La production des polysaccharidases par les champignons dépend de la nature de<br />
la source de carbone du milieu (Gupta & Heale, 1971 ; Bahkali, 1995). Les études<br />
menées in vitro par Gupta & Heale, (1971) ont montré que parmi le grand nombre<br />
de sucres et de polysaccharides, seul les substrats à base de cellulose et de<br />
cellobiose peuvent induire la production de cellulases. Selon le même auteur,<br />
l’activité cellulase peut être convenablement étudiée en utilisant plusieurs formes<br />
de cellulose soluble et incluant les sels de Na + du carboxyméthylcellulose comme<br />
substrat.<br />
Bateman, (1969) a rapporté que l’environnement où se développent certains<br />
champignons phytopathogènes influe sur le type et la quantité d’enzymes<br />
pectocellulosiques qu’ils produisent.<br />
Toujours dans le sens d’expliquer la plus grande sensibilité des tomates à la<br />
verticilliose sous stress salin, nous nous sommes demandés si la sévérité de la<br />
maladie ne serait pas le résultat d’une modification de l’activité des enzymes du<br />
pathogène sous l’effet de la salinité du milieu ?<br />
Dans cet esprit, nous avons étudié l’impact de la salinité sur la production in vitro<br />
des enzymes cellulolytiques par deux souches de <strong>Verticillium</strong> qui diffèrent par leur<br />
pouvoir pathogène vis-à-vis de la tomate.<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Les isolats de <strong>Verticillium</strong> utilisés<br />
Deux isolats de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, d’origine tomate, P80 et P3A,<br />
respectivement pathogène et non pathogène sur tomate, Marmande Claudia, ont<br />
été utilisés. L’origine et les caractéristiques de ces deux isolats ont été décrites au<br />
chapitre précédent.<br />
2. Analyse de l’activité carboxyméthylcellulase<br />
2.1. Production de l’enzyme
118<br />
La carboxyméthylcellulase est la principale enzyme cellulolytique produite par les<br />
isolats de <strong>Verticillium</strong> d’origine tomate (El Aissami et al., 1998). Elle a été retenue<br />
pour étudier l’effet de la salinité sur l’activité cellulase de <strong>Verticillium</strong>.<br />
A partir d’une culture des deux isolats de <strong>Verticillium</strong> âgée de 15 jours menée sur<br />
milieu PDA, des rondelles de 3 mm de diamètre sont découpées sur le pourtour des<br />
thalles et déposées au centre de boîtes de Pétri (9cm) contenant 25 ml de milieu<br />
(CMC) approprié à la production de l’enzyme, formé de (en g/l ): KH 2 PO 4 ,1 ;<br />
NaCO 3 , 2 ; KCl, 0,5 ; MgSO 4 , 0,5 ; Agar 20. La carboxyméthylcellulose (2%, p/v)<br />
est utilisée comme seule source de carbone ; le saccharose ou le glucose<br />
n’induisant pas de production optimale de cellulases chez <strong>Verticillium</strong> ( Gupta &<br />
Heale, 1971 ; Bahkali, 1995). Le sel est ajouté au milieu de culture aux<br />
concentrations de 0 ; 4 ; 8 ; 12 et 16 g/l. Le pH est de 5. Les cultures sont mises à<br />
incuber à 24 ± 1°C à l’obscurité.<br />
2.2. Révélation<br />
L’activité enzymatique est mise en évidence par un test quantitatif rapide inspiré<br />
de la méthode des cup-plate (Mann, 1962). Il est basé sur la diffusion radiale de<br />
l’enzyme libérée par le champignon dans le substrat gélosé. La révélation est<br />
réalisée sur les cultures après 12 jours d’incubation. Les diamètres<br />
perpendiculaires de chaque colonie sont mesurés pour l’estimation de la croissance<br />
mycélienne des deux isolats sur milieu CMC. Les boîtes portant les cultures sont<br />
ensuite inondées d’une solution aqueuse de rouge Congo à 0,5% pendant 30<br />
minutes sous agitation à température ambiante. Elles sont ensuite rincées par trois<br />
bains successifs d’une solution de NaCl (1M) d’une durée de 15 minutes chacun.<br />
Un dernier et 4 ème bain de NaCl dure une nuit. L’activité enzymatique est mise en<br />
évidence par la présence d’un halo clair ou très foncé qui apparaît autour de la<br />
culture fortement colorée en rouge . Elle est estimée par la mesure de la zone<br />
d’activité ; différence entre le diamètre de la zone claire et le diamètre de la<br />
colonie.<br />
Les valeurs obtenues sont la moyenne de huit répétitions. Les résultats sont<br />
comparés par l’analyse des variances au seuil de probabilité de 5% selon le test de<br />
Student.
119<br />
3. Analyse de l’activité pectine méthyle estérase<br />
3.1. Production de l’enzyme<br />
Le champignon est mis en culture dans des fioles de 250ml contenant 100ml de<br />
milieu Czapeck liquide modifié : le saccharose est remplacé par de la pectine<br />
comme seule source de carbone et le milieu est enrichi en vitamine B1 à raison de<br />
375µg par litre. Le traitement par le sel consiste en l’addition au milieu de culture<br />
de 4 ;8;12 et 16g/l de NaCl. Le pH final est ajusté à 5.9 par addition de NaOH.<br />
Après autoclavage, chaque fiole est ensemencée par 5.10 4 spores de <strong>Verticillium</strong><br />
prélevée d’une suspension de spores fraîchement préparée. Après deux semaines<br />
d’incubation à 24°C, les cultures sont filtrées selon le protocole décrit<br />
précédemment. Les filtrats de culture servent immédiatement au dosage de<br />
l’activité enzymatique.<br />
3.2. Révélation<br />
La révélation de l’enzyme est faite dans des boites de Pétri contenant 30ml du<br />
milieu suivant :<br />
- Pectine (pectin apple) 0.5 %<br />
- Agar noble 2 %<br />
- Tampon citrate phosphate 0.05 M, pH 6.5<br />
L’enzyme est dosée selon la technique des cup-late ( Mann, 1962). On dépose 50µl<br />
de chaque filtrat de culture dans des puits creusés à l’emporte pièce dans des<br />
boites de Pétri contenant le milieu gélosé de révélation de l’enzyme à raison de 3<br />
puits par boite.<br />
Après 16 heures d’incubation à 30°C les boites sont submergées d’acide malique<br />
0.1 M et mises en agitation pendant une heure à la température ambiante. Les<br />
boites sont ensuite rincées et inondées avec une solution aqueuse de rouge de<br />
ruthénium à 0.02 %. Après une nuit, un halo clair apparaît autour des puits et<br />
indique la présence de la pectine méthyle estérase.
120<br />
B. Résultats<br />
1. Croissance de deux isolats de <strong>Verticillium</strong> développés sur milieu<br />
CMC enrichi en NaCl<br />
Les deux isolats P80 et P 3 A, cultivés sur milieu CMC enrichi en sel, semblent<br />
tolérer des concentrations importantes de sel à en juger par les valeurs des<br />
diamètres des colonies à 16 g/l de NaCl (figure 32). On note cependant une légère<br />
réduction de la croissance mycélienne avec l’augmentation de la salinité par<br />
rapport aux témoins respectifs cultivés sur le même milieu sans sel. Cette baisse du<br />
développement ne dépasse guère 30% et 24% respectivement pour les isolats<br />
pathogène P80 et non pathogène P 3 A à la concentration de 16 g/l de NaCl.<br />
2. Effet de la salinité sur l’activité carboxyméthylcellulase<br />
L’activité carboxyméthylcellulase a été mise en évidence par la technique du cupplate.<br />
Les résultats sont estimés par la mesure de la zone d’activité (Planche 8) et<br />
sont reportés sur la figure 33. En absence de sel, les deux isolats P80 et P3A de<br />
<strong>Verticillium</strong> respectivement pathogène et non pathogène sur tomate Marmande<br />
présentent une activité carboxyméthylcellulase similaire. Avec l’augmentation de<br />
la salinité du milieu, l’activité de l’enzyme croît progressivement. Pour les<br />
concentrations comprises entre 4 et 12g/l, l’isolat P 3 A montre une activité<br />
carboxyméthylcellulase nettement plus élevée que celle de l’isolat P80. Sous ces<br />
conditions salines, P 3 A semble plus efficient pour la production de l’enzyme in<br />
vitro. A 16 g/l, l’activité cellulase se stabilise pour l’isolat P 3 A et continue<br />
d’augmenter pour l’isolat pathogène P80 pour atteindre celle de P 3 A ; les deux<br />
valeurs de l’activité sont semblables et dépassent de 4 fois celles de l’activité de<br />
l’enzyme en absence de sel.<br />
3. Effet de la salinité sur l’activité pectine méthyle estérase<br />
Les résultats des tests ont tous été négatifs aussi bien en absence qu’en présence de<br />
NaCl. Les deux isolats de <strong>Verticillium</strong> testés ne présentent pas d’activité pectinase<br />
dans nos conditions de culture.
121<br />
Figure 32. Effet de la salinité sur la croissance mycélienne de<br />
deux isolats de <strong>Verticillium</strong> développés sur milieu CMC<br />
après 12 jours d'incubation<br />
40<br />
Diamètre des cultures en mm<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Isolat P80<br />
Isolat P3A<br />
0 4 8 12 16<br />
Concentration en NaCl en g/l<br />
Figure 33. Effet de la salinité sur l'activité<br />
carboxyméthylcellulase estimée par la mesure de la zone<br />
d'activité en mm de deux isolats de <strong>Verticillium</strong> développés<br />
sur milieu CMC<br />
Activité carboxyméthylcellulase (en<br />
mm)<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
Isolat P80<br />
Isolat P3A<br />
0 4 8 12 16<br />
Concentration en NaCl en g/l
122<br />
Planche 8. Effet de la salinité du milieu CMC sur l’activité<br />
carboxyméthylcellulase de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> estimée par<br />
l’halo clair apparaissant autour de la colonie<br />
0 : culture de <strong>Verticillium</strong> sur milieu dépouvu de NaCl<br />
8 : culture de <strong>Verticillium</strong> sur milieu enrichi avec 8g/l de NaCl
123<br />
C. Conclusion et discussion<br />
Le rôle des enzymes cellulolytiques dans la détermination de l’agressivité des<br />
isolats de <strong>Verticillium</strong> a fait l’objet de plusieurs études (Mussel, 1973 ; Russel,<br />
1975 ; Balandina et al., 1976 ; El Aissami, 1998 ; Regragui et al., 2003). Nos<br />
résultats sur l’activité cellulolytique du <strong>Verticillium</strong> montrent qu’en absence de<br />
stress salin, les isolats P80 et P 3 A respectivement pathogène et non pathogène sur<br />
tomate sont capables de produire in vitro la carboxyméthylcellulase dans le<br />
milieu de culture CMC gélosé contenant la carboxyméthylcellulose comme seule<br />
source de carbone. En présence de sel, une augmentation nette de l’activité<br />
carboxyméthylcellulase est enregistrée avec les concentrations croissantes de NaCl<br />
du milieu avec un maximum à 16 g/l. Notons toutefois que l’activité enzymatique<br />
de l’isolat non pathogène P 3 A est supérieure à celle de l’isolat pathogène P80 pour<br />
les concentrations moyennes de NaCl.<br />
La salinité du milieu de culture semble donc stimuler la production de<br />
carboxyméthylcellulases in vitro chez les deux isolats de <strong>Verticillium</strong>. L’isolat P 3 A<br />
semble plus efficient pour la production de l’enzyme dans nos conditions<br />
expérimentales.<br />
La salinité peut affecter différemment l’aptitude des champignons<br />
phytopathogènes à produire les enzymes cellulolytiques in vitro (El Abyad et al.,<br />
1992). Ainsi Sclerotium rolfsii et Rhizoctonia solani, deux champignons du sol<br />
pathogènes sur la betterave, voient leur aptitude à dégrader les parois cellulaires<br />
de leur hôte perturbée par le sel in vitro. Chez S. rolfsii, l’activité enzymatique<br />
augmente avec l’augmentation de la salinité du milieu, ce qui concorde avec nos<br />
résultats sur <strong>Verticillium</strong>, alors que celle de R. solani diminue.<br />
L’activité enzymatique de <strong>Verticillium</strong> peut être également perturbée à la suite<br />
d’un stress autre que la salinité. Ainsi, l’activité caséine kinase de <strong>Verticillium</strong><br />
dahliae, parasite du coton, peut disparaître sous l’effet d’un choc thermique<br />
(Vasiliev et al., 1992).<br />
L’augmentation des performances cellulolytiques des deux isolats de <strong>Verticillium</strong><br />
in vitro en présence de sel laisse prévoir une augmentation de la pathogénèse du
124<br />
parasite in vivo en conditions salines. L’étude de l’effet du sel sur la variabilité du<br />
pouvoir pathogène de <strong>Verticillium</strong> présentée au deuxième chapitre a bien révélé<br />
une augmentation des pouvoirs parasitaire et pathogène de l’isolat P80 sur la<br />
tomate mais aussi sur d’autres plantes qui ne lui sont pas spécifiques comme<br />
l’aubergine et la luzerne. De même, cette étude a montré l’expression de nouvelles<br />
aptitudes pathogènes par l’isolat P3A connu pour sa faible agressivité envers la<br />
tomate. Ces variations dans l’expression du pouvoir pathogène induites par le sel<br />
peuvent être expliquées, en partie, par l’augmentation des activités cellulolytiques<br />
du parasite touchant aussi bien la souche virulente qu’avirulente. Cette aptitude<br />
acquise favoriserait l’invasion et la colonisation des cellules hôtes par le parasite.<br />
Cette interprétation peut être appuyée par les travaux de Mussel (1973). Cet auteur<br />
a montré qu’il y a une corrélation positive entre l’activité enzymatique des isolats<br />
de <strong>Verticillium</strong> et leur agressivité vis-à-vis du coton. Dans le même sens, Witney et<br />
al., (1972) ont déduit que la carboxyméthylcellulase est d’autant produite par<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum que l’infection de la luzerne est forte.<br />
III. Influence de la salinité sur l’activité phénoloxydasique de<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum<br />
Introduction<br />
Les phénoloxydases (Pox) sont des enzymes largement distribuées dans les<br />
végétaux supérieurs et les micro-organismes (Bollag & Leonowicz, 1984). Elles<br />
comprennent trois types d’enzymes ; les laccases, les péroxydases et les<br />
tyrosinases. Elles jouent un rôle important dans la biodégradation de la lignine et<br />
des composés phénoliques qui en dérivent (Eriksson et al., 1990), d’où l’intérêt de<br />
leur utilisation dans la délignification des éléments du bois comme alternative aux<br />
procédés physico-chimiques coûteux et polluants.<br />
La lignine, composant des parois cellulaires des végétaux supérieurs est l’un des<br />
polymères les plus importants à la surface de la terre. En comparaison avec la<br />
cellulose, la lignine n’est dégradée que par un nombre réduit de microorganismes.<br />
La biodégradation des lignines par les bactéries a été surtout étudiée chez les<br />
Actinomycètes et principalement le genre Streptomyces (Crawford et al., 1982).
125<br />
Concernant les champignons, ce sont les Basidiomycètes de la pourriture blanche<br />
qui sont considérés comme les organismes lignilolytiques les plus performants et<br />
le mieux exploités (Kirk & Shimada, 1985). Seulement, la biodégradation des<br />
lignines par ces champignons reste un phénomène lent.<br />
Rahouti et al., (1995) ont testé l’activité phénoloxydasique d’une collection de 1059<br />
Micromycètes et ont rapporté que 57% des souches sont capables de produire des<br />
Pox de différents types et à des taux variables. Selon les mêmes auteurs, la<br />
production de Pox , très hétérogène à l’intérieur des groupes taxonomiques, est<br />
commune aux Sphaeropsidales, Mélancoliales, Basidiomycètes, Demathiaceae,<br />
Tuberulariales, Stilbellales et Agromycètes, alors que les levures et les Zygomycètes<br />
ont une faible activité phénoloxydasique.<br />
Les champignons du genre <strong>Verticillium</strong> ont une activité phénoloxydasique<br />
variable selon les espèces (Rahouti, 1995). Les espèces V. lamellicola et V. lecanii<br />
seraient les plus performantes.<br />
N’ayant pas de données sur l’activité phénoloxydasique de l’espèce V. albo-atrum<br />
et vu l’importance de la biodégradation des lignines dans le cycle du carbone, on se<br />
propose d’étudier d’une part l’activité phénoloxydasique de deux souches de<br />
<strong>Verticillium</strong> d’origine tomate qui diffèrent par leur morphologie et par leur pouvoir<br />
pathogène, et d’autre part, d’examiner l’impact de la salinité du milieu sur la<br />
production de Pox.<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Les souches fongiques<br />
Deux souches de <strong>Verticillium</strong> ont été testées :<br />
- La souche P80 de phénotype sauvage dont les caractéristiques sont<br />
décrites au chapitre précédent<br />
- La souche P1 ; souche hyaline obtenue après vieillissement d’un isolat<br />
sauvage de <strong>Verticillium</strong> (Lahlou, 1983). Ce variant a perdu la capacité de produire<br />
des microsclérotes mais aussi son pouvoir pathogène vis-à-vis de la tomate<br />
Marmande sensible.
126<br />
Les cultures sont conduites en boites de Pétri sur milieu gélosé à base d’extrait de<br />
malt et sont incubées à l’obscurité et à 24±1°C.<br />
2. Détection des phénoloxydases.<br />
1.2. Les réactifs<br />
La détection des Pox a été réalisée selon la méthode de Käärik, (1965), et de Ander<br />
& Eriksson (1976) en utilisant des solutions alcooliques (0.1M dans l’éthanol à 95°)<br />
de l’acide gallique AG, du gaïacol GUA et de l’alpha-naphtol (NPH) comme<br />
substrat des Pox.<br />
La production des laccases a été recherchée selon la technique de Harkin & Obst<br />
(1973) et de Harkin et al., (1974) : la syringaldazine SYR , en solution à 0.1% dans<br />
l’éthanol à 95° est utilisée pour révéler la présence de laccases. En absence de ces<br />
dernières, l’addition d’une solution aqueuse de H 2 O 2 à 0.03% permet la détection<br />
des peroxydases.<br />
2.2. Révélations<br />
Des expériences préliminaires ont montré que la détection des Pox était meilleure<br />
sur un étalement de spores que sur une colonie obtenue à partir d’une bouture.<br />
Sur des étalements de spores des deux souches de <strong>Verticillium</strong>, âgés de 4 jours ou<br />
de 12 jours selon le test, on dépose 4 gouttes d’un des réactifs à l’aide d’une pipette<br />
Pasteur. La présence de Pox est révélée par l’apparition d’une coloration à l’endroit<br />
du dépôt. La lecture est faite 24 heures après le dépôt sauf pour la syringaldazine<br />
où la lecture est effectuée après 20 minutes. Des tests témoins sont réalisés afin de<br />
vérifier qu’il n’y ait pas de fausses réactions positives. Ils consistent à déposer<br />
quelques gouttes d’éthanol à 95° ou de la solution aqueuse de H 2 O 2 sur la culture.<br />
B. Résultats<br />
1. Influence de la salinité sur la cinétique de la production des Pox<br />
La détection des Pox a été répétée tous les jours et durant deux semaines. Les<br />
réactions aux différents substrats sont reportées sur le tableau 7.
127<br />
1.1. La souche sauvage P 80<br />
L’activité phénoloxydase apparaît dès le 4 ème jour de culture avec une réaction<br />
faiblement positive avec l’acide gallique et le NPH. Ce n’est qu’au 7 ème jour de<br />
culture que la réaction au gaïacol devient positive (tableau 7A).<br />
Au 11 ème jour, tous les réactifs donnent des réactions colorées y compris la<br />
syringaldazine.<br />
En fin d’expérience, les résultats montrent que la souche P80 produit des Pox,<br />
principalement des laccases.<br />
1.2. La souche hyaline P1<br />
Chez cette souche hyaline de <strong>Verticillium</strong> la production de Pox apparaît plutôt que<br />
chez la souche sauvage et se manifeste dès le 3 ème jour de culture (tableau 7B). De<br />
même, la réaction à la syringaldazine devient positive le 8 ème jour<br />
comparativement à celle de la souche P 80 qui apparaît le 11 ème jour de culture. En<br />
général, la production de laccases par la souche hyaline semble plus importante<br />
que celle obtenue par la souche sauvage.<br />
2. Influence de la salinité sur l’activité phénoloxydasique globale de<br />
<strong>Verticillium</strong><br />
Les tests ont été réalisés selon le même protocole que précédemment. Les milieux<br />
de culture ayant été enrichis avec NaCl aux concentrations suivantes: 0; 1 ; 2 ; 3 ; 4<br />
g/l. Les résultats sont reportés sur le tableau 8. Ils montrent que l’activité<br />
phénoloxydasique de la souche P80 dépend de la concentration saline du milieu.<br />
En présence de 1g de NaCl par litre, la production de Pox est semblable à celle des<br />
témoins. Dès que la concentration atteint 2g/l, l’activité Pox devient réduite ; elle<br />
est faiblement positive avec l’AG et le GUA et négative pour les deux autres<br />
réactifs. Pour les concentrations supérieures à 3g/l, toutes les réactions sont<br />
négatives ; le champignon ne produit plus de laccases en comparaison avec le<br />
témoin sans sel.
128<br />
Tableau 7. Cinétique de la production des phénoloxydases par deux<br />
souches de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum.<br />
7 A. Souche sauvage P80<br />
Réactifs AG GUA NPH SYR<br />
1 jour - - - -<br />
2 jours - - - -<br />
3 jours - - - -<br />
4 jours + - + -<br />
Temps<br />
d’incubation<br />
5 jours ++ + + -<br />
6 jours +++ ++ ++ -<br />
7 jours +++ ++ ++ -<br />
8 jours +++ ++ ++ -<br />
9 jours +++ ++ ++ -<br />
10 jours +++ ++ ++ -<br />
11 jours +++ ++ ++ +<br />
12 jours +++ ++ ++ +<br />
13 jours +++ ++ ++ +<br />
14 jours +++ ++ ++ +<br />
(-) : réaction négative (+) : réaction positive<br />
AG : Acide gallique<br />
GUA : gaïacol<br />
NPH: alpha-naphtol<br />
SYR : syringaldazine
129<br />
7 B. Souche hyaline P1.<br />
Réactifs AG GUA NPH SYR<br />
1 jour - - - -<br />
2 jours - - - -<br />
3 jours ++ + - -<br />
4 jours +++ + ++ -<br />
Temps<br />
d’incubation<br />
5 jours +++ + ++ -<br />
6 jours +++ ++ ++ -<br />
7 jours +++ ++ +++ +<br />
8 jours +++ ++ +++ +<br />
9 jours +++ ++ +++ +<br />
10 jours +++ ++ +++ ++<br />
11 jours +++ +++ +++ ++<br />
12 jours +++ +++ +++ ++<br />
13 jours +++ +++ +++ ++<br />
14 jours +++ +++ +++ ++<br />
(-) : réaction négative (+) : réaction positive<br />
AG : Acide gallique<br />
GUA : gaïacol<br />
NPH: alpha-naphtol<br />
SYR : syringaldazine
130<br />
Tableau 8. Activité phenoloxydasique de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> en<br />
fonction de la salinité du milieu<br />
NaCl en g/l<br />
Réactifs<br />
AG GUA NPH SYR H2O2<br />
0 +++ ++ ++ + -<br />
1 ++ ++ ++ + -<br />
2 + + - - -<br />
3 + + - - -<br />
4 - - - - -<br />
(-) : réaction négative (+) : réaction positive<br />
AG : Acide gallique, GUA : gaïacol, NPH: alpha-naphtol, SYR : syringaldazine,<br />
H2O2 : peroxyde d’hydrogène<br />
C. Discussion et conclusion<br />
La détection des Pox in vitro sur une culture de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum a révélé la<br />
capacité de cette espèce à produire ces enzymes. Cette aptitude semble plus<br />
performante chez la souche hyaline hypovirulente par rapport à la souche sauvage<br />
virulente. Ce résultat s’ajoute aux travaux de Rahouti et al., (1995) qui ont mis en<br />
évidence une activité phénoloxydasique chez d’autres espèces de <strong>Verticillium</strong>.<br />
La principale Pox produite étant la laccase. Ce type d’enzyme est spécifiquement<br />
détecté par la syringaldazine mais aussi par le gaïacol et l’acide gallique considérés<br />
comme des substrats très sensibles aux trois phénoloxydases.<br />
En revanche, <strong>Verticillium</strong> albo-atrum ne produit pas de peroxydases ni de<br />
tyrosinases.<br />
L’activité phénoloxydasique de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum semble être<br />
modifiée par la salinité du milieu. L’addition de très faibles quantités de sel dans le<br />
milieu ne modifie pas la production de laccases, mais l’augmentation de la salinité<br />
au-delà de 3g/l annule complètement l’activité de l’enzyme.
131<br />
Le chlorure de sodium paraît avoir ainsi un effet négatif sur l’activité métabolique<br />
de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum vis-à-vis de la lignine. La sensibilité des Pox au sel<br />
serait due à un effet direct des ions sur l’activité des laccases et/ou un effet du sel<br />
sur l’induction de ces enzymes.<br />
Les conséquences de l’inactivation des Pox en présence de sel peuvent se<br />
manifester sur la vie saprophytique de <strong>Verticillium</strong>. En effet, ce champignon est un<br />
parasite hemibiotrophe ou parasite « facultatif » qui passe successivement d’une<br />
phase de vie parasitaire à une phase de vie saprophytique. Les débris végétaux<br />
après récolte, les cellules et tissus tués par l’action du champignon sont dégradés et<br />
servent de base nutritive que l’agent pathogène va exploiter au cours de sa vie<br />
saprophytique et sur laquelle il va se multiplier en formant des conidies et des<br />
microsclérotes (Lahlou, 1983). Si les conditions du milieu sont défavorables, la vie<br />
saprophytique peut être réduite, seuls les microsclérotes résistent et permettent la<br />
conservation du champignon dans le sol. Rien ne nous empêche de penser que<br />
l’augmentation de la salinité du sol puisse ralentir la dégradation de la lignine des<br />
parois cellulaires des débris végétaux par le champignon via une inhibition des<br />
Pox et écourter par conséquent sa phase saprophytique. L’étude de l’influence du<br />
sel sur la vie saprophytique du Verticilium dans le sol pourrait lever ce doute.<br />
IV. Effet de la salinité du milieu sur le profil protéique de<br />
l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum.<br />
Introduction<br />
Les champignons du genre <strong>Verticillium</strong> sont des parasites vasculaires qui vivent et<br />
se reproduisent à l’intérieur des vaisseaux du xylème de leurs plantes hôtes. Ils<br />
sont donc soumis aux fluctuations de la composition chimique de la sève elle<br />
même dépendante des variabilités du milieu nutritif extérieur. Nos précédents<br />
travaux ont permis de mettre en évidence la tolérance de ces parasites à des<br />
concentrations salines extrêmement élevées. La salinité stimule non seulement la<br />
croissance et la sporulation de ces parasites mais aussi leurs capacités toxinogènes<br />
et leurs performances cellulolytiques (Regragui et al., 2003). Ces deux fonctions<br />
physiologiques déterminent une grande part de l’agressivité de l’agent pathogène.
132<br />
L’influence du sel semble s’exercer sur la production de métabolites toxiques et<br />
d’enzymes ayant une activité cellulolytique comme la carboxyméthylcellulase.<br />
La salinité serait donc à l’origine de remaniements biochimiques qui touchent le<br />
métabolisme des protéines chez cet agent pathogène. Pour contribuer à apporter<br />
plus d’arguments aux modifications biochimiques des composantes de la<br />
pathogénèse de <strong>Verticillium</strong> induites par la salinité, nous proposons de faire une<br />
estimation des taux de protéines extracellulaires produites par l’agent pathogène<br />
au cours de son incubation sur milieu salé et d’analyser leurs profils<br />
électrophorétiques en fonction de la richesse du milieu en NaCl.<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Concentration des protéines<br />
Les filtrats de culture du champignon développé sur milieu Czapeck additionné de<br />
o ; 2 ; 4 ; 6 et 8g/l de NaCl subissent une précipitation à l’éthanol. Cette opération<br />
consiste à traiter un volume du filtrat avec deux volumes d’éthanol absolu. La<br />
précipitation dure deux heures et le précipité est récupéré après centrifugation à<br />
10000 rpm pendant 15 minutes. Le culot obtenu est rincé avec du tampon Tris-<br />
EDTA, pH 7.4 (Tris 10mM, EDTA 1mM). Il va servir au dosage des protéines et à la<br />
séparation par électrophorèse.<br />
2. Dosage des protéines<br />
Les protéines sont dosées par la technique de Bradford (1976). Cette méthode<br />
permet de doser de faibles quantités de protéines. Une gamme étalon (20 ; 40 ;<br />
60 ; 80 ; 100 et 120µg) est préparée à partir d’une solution d’albumine sérique<br />
bovine (BSA, 0.1mg/ml). Chaque dilution est préparée en duplicata.<br />
Dans un tube à essai contenant 200µl de protéine standard (BSA) ou<br />
d’échantillon , 1.8ml du réactif de Bradford au bleu de Coomassie sont ajoutés et<br />
l’ensemble est bien mélangé au vortex. La coloration apparaît en quelques<br />
secondes et reste stable pendant une heure. L’absorbance est lue à 595 nm après<br />
cinq minutes. La quantité de protéines présente dans l’échantillon est déterminée<br />
par extrapolation dans la courbe étalon et est exprimée en µg/ml.
133<br />
3. Analyse des protéines par électrophorèse<br />
La séparation des protéines fongiques est effectuée par électrophorèse sur gel<br />
dénaturant de polyacrylamide, en utilisant le système discontinu en présence du<br />
SDS (sodium dodecyl sulfate). Ce dernier déroule complètement les protéines en<br />
détruisant leurs structures secondaires et tertiaires. Les protéines se comportent<br />
comme des anions. Leur mobilité sous l’action d’un champs électrique est fonction<br />
de leur taille.<br />
3.1. Préparation des gels<br />
Nous avons utilisé un gel de séparation à 10% d’acrylamide et un gel de<br />
concentration à 5%. ( voir annexes).<br />
3.2. Préparation des échantillons<br />
Les échantillons de protéines sont traités avec un tampon de traitement des<br />
échantillons (annexes) puis chauffés à 95°C pendant cinq minutes. Après<br />
refroidissement, 20µl d’échantillons sont déposés dans les puits du gel. Les<br />
échantillons sont conservés en aliquots de 0.5ml et mis au congélateur.<br />
3.3. Migration<br />
Après avoir déposé les échantillons dans les puits, les deux chambres de la cuve à<br />
électrophorèse sont remplies de tampon d’électrophorèse (annexes) et la cuve est<br />
connectée au générateur. La migration est effectuée sous tension de 200V. Le front<br />
de migration est visualisé grâce au bromophénol ajouté à l’extrait.<br />
3.4. Révélation<br />
Après avoir retiré délicatement le gel, la coloration se fait selon les étapes<br />
suivantes :<br />
- Fixation : fixer 30 minutes dans la solution de fixation. Rincer cinq<br />
minutes dans la solution de décoloration (éthanol 250ml- acide acétique 20ml- eau<br />
distillée 730ml). On peut laisser le gel la nuit dans le fixateur et au frigo pour<br />
coloration le lendemain.
134<br />
- Coloration : le gel est trempé dans la solution de coloration (bleu de<br />
Coomassie R 250 (1.15g- éthanol 250ml- acide acétique 40ml- eau distillée 710ml).<br />
Laisser le gel 10 minutes à 60°C ou 1h à 1h.30 à température ambiante.<br />
- Rinçage : 5 minutes dans la solution de décoloration usée<br />
- Décoloration : 3 bains successifs de 2heures dans la solution de<br />
décoloration. La décoloration est arrêtée lorsque le fond du gel n’est pratiquement<br />
plus bleu.<br />
- Conservation : tremper dans la solution de conservation (éthanol 100mlacide<br />
acétique 40ml- glycérol 100ml- eau distillée 760ml). Laisser sécher à l’abri<br />
de la poussière. Pour conserver le gel pour une longue durée, le mettre entre deux<br />
feuilles en plastique à 4°C.<br />
3.5. Lecture des résultats<br />
Les poids moléculaires des différentes protéines sont déterminés à partir de la<br />
courbe log 10 PM (standard de PM) qui est une fonction de la mobilité<br />
électrophorétique.<br />
B. Résultats<br />
1. Effet de la salinité sur le taux des protéines secrétées dans les<br />
filtrats de culture par <strong>Verticillium</strong>.<br />
Les résultats du dosage des protéines extracellulaires libérées après trois semaines<br />
par l’isolat P80 dans le milieu de culture additionné de sel sont consignés sur le<br />
tableau 9.<br />
L’analyse des résultats montre que les filtrats bruts issus des cultures enrichies en<br />
sel (2 à 6g/l) renferment plus de protéines que le filtrat brut témoin sans sel.<br />
L’augmentation des quantités de protéines est faible en présence de 2 et 4g/l. Le<br />
taux de protéines le plus important est contenu dans le filtrat à 6g/l de NaCl et qui<br />
montre une augmentation de 102.10% par rapport au filtrat de contrôle.<br />
Cependant l’apport de 8g/l dans le milieu de culture provoque une baisse de la<br />
quantité de protéines extracellulaires par rapport aux autres concentrations de sel.<br />
Néanmoins, le taux de protéines se rapproche de celui du filtrat témoin sans sel.
135<br />
Les quantités de protéines présentes dans les précipités à l’éthanol sont nettement<br />
plus élevées que celles des filtrats bruts. Leur évolution en fonction de la salinité<br />
suit celle des filtrats bruts. Toutefois, les quantités de protéines des précipités à 2 ;<br />
4 et 6g/l, nettement plus élevées qu’en absence de sel, sont sensiblement les<br />
mêmes. Le taux de protéines baisse ensuite à la concentration de 8g/l pour<br />
rejoindre celui des précipités sans sel.<br />
Tableau 9. Dosage des protéines de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> (µg/ml)<br />
dans les filtrats de culture en fonction de la salinité du milieu.<br />
Quantité de protéines en µg/ml<br />
NaCl (g/l) 0 2 4 6 8<br />
Filtrat brut 95 100 105 192 92<br />
Précipité à l’éthanol 403 508 502 500 392<br />
2. Effet de la salinité sur l’évolution du pH des filtrats de culture<br />
Le pH initial des différents milieux de culture additionnés ou non de NaCl a été<br />
ajusté à 5 au moment de l’ensemencement du pathogène. Après trois semaines de<br />
culture, les valeurs du pH des filtrats de culture ont été notées et reportées sur le<br />
tableau 10.<br />
Il apparaît clairement que les valeurs du pH final montrent des modifications qui<br />
dépendent de la concentration saline du milieu.<br />
En absence de sel, le pH final du filtrat de culture du champignon a augmenté en<br />
tendant vers la neutralité. Cependant, en présence de 2 et 4g/l de sel, le pH s’élève<br />
et tend vers une légère alcalinité. Au delà de 4g/l de sel, la valeur du pH diminue<br />
par rapport aux autres filtrats. A 8g/l, le pH final est peu différent du pH initial et<br />
affiche une valeur inférieure à celle du filtrat témoin sans sel.
136<br />
Tableau 10. Effet de la salinité sur le pH final des milieux de culture de<br />
<strong>Verticillium</strong> après trois semaines d’incubation<br />
Valeurs du pH des filtrats de culture<br />
Concentration saline des milieux de culture en g/l de NaCl<br />
0 2 4 6 8<br />
pH initial 5 5 5 5 5<br />
pH final 6.5 7.6 7.8 6.2 5.3<br />
3. Effet de la salinité sur les profils protéiques de l’isolat P80<br />
Les protéines préparées à partir des précipités éthanoliques des filtrats de culture<br />
du champignon développé sur milieu enrichi en NaCl sont séparées par SDS-<br />
PAGE.<br />
Les différents extraits protéiques sont notés de F 0 à F 8 selon la concentration en sel<br />
du milieu de culture allant de 0 à 8g/l.<br />
3.1. Analyse des protéines sur gel de polyacrylamide<br />
Le gel coloré au bleu de Coomassie (Planche 9) montre que le profil de l’isolat P80<br />
varie en fonction de la concentration saline du milieu.<br />
En absence de sel (F 0), le profil de cet isolat contient des polypeptides dont les<br />
poids moléculaires (PM) varient de 40 à 130 Kda. On remarque en effet deux<br />
bandes de PM faible de 45 et 48 Kda et une bande de PM élevée correspondant à<br />
130 Kda. Les trois autres polypeptides sont plus abondants et présentent des PM<br />
de 63 ; 70 et 76 Kda.<br />
Le profil protéique des extraits issus du filtrat de culture additionné avec 2 g/l de<br />
sel (F 2 ) est sensiblement le même que celui du filtrat F 0 . Cependant, le filtrat F 4<br />
montre une absence du polypeptide 45 Kda. Cette observation est valable<br />
également pour F 6 et F 8. En revanche, chez ces derniers, apparaissent deux<br />
polypeptides qui n’ont pas été détectés sur les autres filtrats. Il s’agit d’un<br />
polypeptide de faible PM de 40Kda et un autre de PM élevé de 116 Kda.
137<br />
3.2. Comparaison de l’expression des protéines<br />
Les résultats de cette comparaison sont répertoriés sur le tableau 11. Ils montrent<br />
des différences dans l’expression des trois protéines majeures de l’isolat P80 qui<br />
correspondent aux bandes de PM de 63 ; 74 et 76Kda.<br />
Le polypeptide 63 Kda apparaît sensiblement avec la même importance sur les<br />
profils de tous les filtrats indépendamment de leur degré de salinité. Les<br />
polypeptides de PM à 74 et 76 Kda sont nettement plus abondants sur les profils<br />
des filtrats F 6 et F 8 par rapport à ceux exprimés sur les autres profils de plus faible<br />
concentration saline. Il en est de même pour le polypeptide de haut PM de 130 Kda<br />
qui est mieux exprimé chez F 6 et F 8.<br />
Comparaison des compositions polypeptidiques des filtrats de culture<br />
de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> sur gel de polyacrylamide à 10% en<br />
fonction de la salinité du milieu.<br />
Taille des<br />
Protéines extraites des filtrats de culture<br />
Polypeptides en Kda<br />
F0* F2 F4 F6 F8<br />
40 - - + + +<br />
45 + + + - -<br />
48 + + + + +<br />
63 +++ +++ +++ +++ +++<br />
70 ++ ++ ++ +++ +++<br />
76 ++ ++ ++ +++ +++<br />
116 - - - ++ ++<br />
130 + + + ++ ++<br />
* 0 ; 2 ; 4 ; 6 ; 8 : concentration des milieux de culture en g/l de NaCl<br />
(-): absence (+): présence (++) : abondance moyenne (+++ ): grande abondance
138<br />
Planche 9. Visualisation des protéines extracellulaires de l’isolat P80<br />
de <strong>Verticillium</strong> sur gel de polyacrylamide (10%) colorée au bleu de<br />
Coomassie.<br />
De gauche à droite :<br />
S : protéines standard de P.M.<br />
F0 : protéines du filtrat de culture de <strong>Verticillium</strong> développé sur milieu<br />
Czapeck dépouvu de NaCl<br />
F2 ; F4 ; F6 et F8 : protéines des filtrats de culture de <strong>Verticillium</strong><br />
développé sur milieux enrichis respectivement avec 2 ; 4 ; 6 et 8g/l de NaCl
139<br />
C. Discussion et conclusion<br />
Cette étude biochimique nous a permis de constater l’effet de la salinité sur les<br />
quantités de protéines extracellulaires produites in vitro par l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> dans le milieu de culture amendé de NaCl. Les taux des protéines<br />
précipitées ont connu une augmentation en fonction de la concentration saline<br />
avec un optimum pour les concentrations comprises entre 2 et 6g/l.<br />
L’excrétion des protéines par <strong>Verticillium</strong> est donc influencée par la composition<br />
saline du milieu de culture. Elle peut aussi dépendre de la nature de la substance<br />
carbonée ou de la présence de substances de croissance (Chaib, 1987).<br />
Les quantités de protéines extracellulaires sont corrélées avec la virulence du<br />
champignon. En effet, Chaib, (1987), a montré des différences dans les taux de<br />
protéines secrétées par des isolats de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum selon leur pouvoir<br />
pathogène vis-à-vis de la tomate. Les souches pathogènes produisant 10 fois plus<br />
de protéines que les souches non pathogènes. Des résultats similaires ont été<br />
décrits par Saksirirat & Hoppe (1991). Ces auteurs ont rapporté des différences<br />
dans les niveaux des protéines synthétisées in vitro par <strong>Verticillium</strong> lecanii et<br />
<strong>Verticillium</strong> psalliotea.<br />
En se basant sur ces données, on peut supposer que l’augmentation de la quantité<br />
de protéines excrétées par <strong>Verticillium</strong> en présence des concentrations de sel<br />
favorables serait en rapport avec une plus grande virulence du champignon.<br />
Parallèlement aux changements des teneurs en protéines, une variation du pH<br />
final des filtrats de culture a été notée sensiblement aux mêmes concentrations<br />
salines. Le pH, proche de la neutralité en absence de sel, a varié dans le sens d’une<br />
légère alcalinité pour devenir assez acide en présence de 8g/l (Tableau 10).<br />
Les changements du pH indiquent une diversité de la production métabolique de<br />
<strong>Verticillium</strong> sous régime riche en NaCl. Cette suggestion a été confirmée par<br />
l’analyse électrophorétique des extraits protéiques des filtrats de culture à<br />
différentes concentrations de sel. L’effet du sel s’est manifesté sur les profils<br />
d’électrophorèse des protéines extracellulaires par des changements qui ont<br />
touché :
140<br />
- l’abondance des protéines majeures de l’isolat P80, de PM à 63 ; 73 et 76<br />
Kda, présentes sur tous les profils et qui se sont mieux exprimées aux<br />
concentrations élevées de l’expérimentation ;<br />
- l’apparition de novo de deux polypeptides de PM assez éloignés, l’un à<br />
40 Kda et l’autre à 116 Kda ;<br />
- la disparition de la protéine 45 Kda des profils correspondants aux<br />
concentrations de 4 ; 6 et 8g/l de NaCl.<br />
Les modifications touchant aussi bien la quantité que la qualité des protéines<br />
excrétées en cours de culture peuvent être rapprochées de nos observations<br />
relatives à l’augmentation de la production de toxines et d’enzymes cellulolytiques<br />
par <strong>Verticillium</strong> en présence de sel (Regragui et al., 2003). Il faut cependant être<br />
prudent avant d’établir ce rapprochement. Une étude détaillée des profils<br />
électrophorétiques des protéines toxiques purifiées s’avère nécessaire. De même,<br />
l’isolement de la carboxyméthylcellulase dont l’augmentation de l’activité a été<br />
rapportée précédemment, et la détermination de son PM est utile pour une<br />
meilleure interprétation de ces résultats.<br />
Les résultats de cette étude biochimique montrent que le facteur sel semble exercer<br />
une pression sur l’agent pathogène qui se manifeste par une action sur le<br />
métabolisme azoté du champignon, notamment la synthèse des protéines dont le<br />
profil est modifié avec la disparition d’une protéine et l’apparition de novo de deux<br />
autres.<br />
Le rôle joué par ces nouvelles molécules dans l’augmentation de la pathogénèse du<br />
champignon vis-à-vis de la tomate en conditions salines reste à déterminer. La<br />
purification des bandes nouvelles et l’étude de leur action sur la plante pourrait<br />
éclaircir ce point.<br />
Devant l’effet promoteur de la salinité sur les mécanismes d’action du champignon<br />
et ses conséquence sur le développement de la maladie, le choix d’une méthode de<br />
lutte adéquate aux conditions de l’environnement s’avère nécessaire.
141<br />
Chapitre 5 : Influence de la salinité sur l’antagonisme<br />
microbien vis-à-vis de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum et sur la<br />
bioprotection des tomates contre la verticilliose<br />
Introduction<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum, forme à microsclérotes est le principal agent des<br />
flétrissements vasculaires de différentes cultures au Maroc, notamment les cultures<br />
d’intérêt économique comme la tomate, l’aubergine et l’olivier.<br />
La verticilliose cause chez la tomate de grandes pertes. Une fois les symptômes<br />
apparaissent sur la plante, il n’y a pas de traitement efficace pour contrôler l’agent<br />
pathogène.<br />
Plusieurs traitements préventifs sont préconisés pour lutter contre la maladie.<br />
La lutte chimique contre <strong>Verticillium</strong> a connu beaucoup de succès. Les fongicides à<br />
l’instar du benlate, du propiconazole et du paclobutrazol inhibent la croissance<br />
mycélienne du parasite et réduisent significativement la sévérité de la maladie en<br />
diminuant la population verticillienne à l’intérieur des tiges (Erwin, 1981 ; Al<br />
Figuigui, 1992). Néanmoins, les traitements chimiques ne constituent pas le remède<br />
idéal compte tenu des problèmes inhérents à l’environnement, à la toxicité des<br />
produits chimiques vis-à-vis de l’Homme et des animaux (Benyacoub, 1993) et, à la<br />
possibilité d’apparition de pathotypes résistants aux fongicides.<br />
La lutte génétique est l’une des méthodes les plus efficaces pour lutter contre la<br />
verticilliose. L’utilisation des variétés possédant le gène Ve de la résistance a pu<br />
réduire l’incidence de la maladie due à la race 1 de <strong>Verticillium</strong>. Cependant,<br />
l’apparition de la race 2 limite l’efficacité de cette méthode (Besri et al., 1984 ;<br />
Tjamos, 1984).<br />
Les rotations culturales avec des plantes non hôtes, essentiellement des céréales, ont<br />
été souvent utilisées. Leur rôle dans la diminution des propagules dans le sol a été<br />
rapporté par Pullman & Devay, (1981). Cependant, leur efficacité est très discutée en<br />
raison du mode de conservation du champignon dans le sol sous forme de<br />
microsclérotes. Ces derniers ont une longévité de plusieurs années et peuvent<br />
contaminer les plantes adventices non hôtes, ce qui contribue à l’augmentation de<br />
l’inoculum dans le sol.
142<br />
La solarization des sols est une méthode efficace dans la réduction de l’inoculum de<br />
<strong>Verticillium</strong>. Elle consiste à couvrir le sol avec des bâches en polyéthylène pendant la<br />
période la plus chaude de l’année, de juin à août au Maroc. Ainsi, les organes de<br />
conservation présents jusqu’à une profondeur de 30cm sont soumis à des<br />
températures pouvant atteindre 50°C. Les travaux de Tjamos & Mabrynaki (1990) sur<br />
la fusariose du melon et de Bourdos & Skoudridakis (1996) sur la verticilliose de la<br />
tomate démontrent l’efficacité de la méthode dans la lutte contre ces champignons<br />
vasculaires telluriques.<br />
La lutte biologique des plantes contre la verticilliose a retenu l’attention de plusieurs<br />
chercheurs durant les deux dernières décennies. Deux procédés de lutte ont été<br />
utilisés ; la prémunition et l’application d’organismes antagonistes à <strong>Verticillium</strong>. La<br />
prémunition correspond à l’état de protection que confère à la plante une souche<br />
hypovirulente dite souche prémunisante ou « inductrice » contre l’infection<br />
ultérieure par une seconde souche virulente dite souche « d’épreuve ». La résistance<br />
acquise par prémunition contre <strong>Verticillium</strong> a été obtenue sur plusieurs cultures<br />
susceptibles notamment le coton (Schnathorst & Mathre, 1966), la menthe (Mellouk<br />
& Horner, 1975), l’aubergine (Marois, 1982), la tomate, (Matta & Garibaldi, 1977 ;<br />
Regragui et al., 1989), le piment (Douira, 1989) et quelques plantes fourragères (El<br />
Aissami, 1999). Bien que dans le cas de la verticilliose, la prémunition a donné des<br />
résultats parfois spectaculaires, son utilisation dans la pratique agricole reste difficile.<br />
Le recours aux microorganismes antagonistes reste une voie plus prometteuse et qui<br />
connaît actuellement un grand développement.<br />
Plusieurs travaux ont été entrepris pour la sélection des antagonistes au <strong>Verticillium</strong><br />
parmi la flore microbienne du sol afin de les utiliser comme agents potentiels du<br />
contrôle biologique contre la verticilliose. Des résultats positifs ont été obtenus, sur<br />
plusieurs binômes d’expérimentation, avec les champignons du genre Talaromyces,<br />
Trichoderma, Penicillium, Fusarium, Gliocladium, et les bactéries du genre Bacillus,<br />
Sinorhizobium et Serratia. Ces microorganismes se sont révélés être les plus<br />
performants à supprimer <strong>Verticillium</strong> (Matta & Garibaldi, 1977 ; Hall & Scheiber,<br />
1984 ; Millar et al., 1984 ; Henni, 1987 ; Kim et al., 1988 ; Berg et al., 1999 ; El<br />
Aissami, 1999 ; D’Ercole et al., 2000 ; Larena et al., 2003).
143<br />
Les divers antagonistes semblent agir pour certains par hyperparasitisme et/ou par<br />
compétition pour l’occupation des sites d’infection et pour d’autres par leur capacité à<br />
produire des antibiotiques. Leur rôle dans l’induction de la résistance systémique a<br />
été également mis en évidence (Howell et al., 2000).<br />
La condition sine qua non pour que les organismes bénéfiques puissent exercer leur<br />
pouvoir antagoniste attendu est leur adaptation rapide dans l’environnement dans<br />
lequel ils sont incorporés. En effet, certains facteurs de l’environnement peuvent<br />
inhiber le développement des organismes antagonistes et favoriser par conséquent la<br />
prolifération des agents pathogènes (Cook, 1973 ; Lewis & Papavizas, 1987). Dans ce<br />
sens, il a été établi que la suppression de plusieurs maladies par l’introduction<br />
d’agents bénéfiques, auteurs du contrôle biologique, est influencée par de nombreux<br />
facteurs abiotiques comme la température, l’humidité du sol et la contribution en<br />
général de l’environnement dans l’expression de la maladie et des facteurs biotiques<br />
comme la dose de l’agent appliqué, la densité de l’inoculum du pathogène et la<br />
présence des nématodes (Harman et al., 1981 ; Bea & Knudsen, 2000 ; Blanca et al.,<br />
2001 ; Blanca et al., 2001 ; Larkin & Fravel, 2002).<br />
Il apparaît ainsi qu’il est essentiel de connaître comment le contrôle biologique peut<br />
être affecté par les changements des conditions de l’environnement avant qu’il ne soit<br />
appliqué dans la pratique agricole. En effet, aucun agent de la lutte biologique ne peut<br />
être performant sans que les conditions physiques et biologiques de l’environnement<br />
ne lui soient adéquates. Et dans la plupart des cas, ces conditions ne sont pas<br />
suffisamment définies.<br />
A la lumière de cet aperçu bibliographique et compte tenu de nos résultats<br />
précédents, nous nous sommes demandés si la salinité des sols aurait des<br />
conséquences sur l’antagonisme microbien à l’encontre de <strong>Verticillium</strong> d’autant plus<br />
que la salinité semble propice au développement de ce parasite et à l’expression de<br />
son pouvoir pathogène. Pour réponde à cette question, ce travail a eu pour<br />
objectifs d’étudier successivement, l’effet de la salinité sur :<br />
- L’antagonisme in vitro de quelques microorganismes bénéfiques vis-à-vis<br />
de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong>
144<br />
- L’efficacité des modes d’action de Trichoderma harzianum choisi pour son<br />
fort pouvoir antagoniste<br />
- la bioprotection des tomates contre la verticilliose par l’utilisation de<br />
Trichoderma harzianum.<br />
I. Effet de la salinité sur l’antagonisme in vitro de quelques<br />
microorganismes bénéfiques du sol vis-à-vis de <strong>Verticillium</strong><br />
albo-atrum<br />
Introduction<br />
Durant ces dernières années, et dans le but de mettre au point un procédé de lutte<br />
contre la verticilliose d’une manière économique et sans inconvénients pour<br />
l’environnement, les phytopathologistes ont isolé de la rhizosphère un grand<br />
nombre de champignons et de bactéries antagonistes au <strong>Verticillium</strong>.<br />
Talaromyces flavus est parmi les microorganismes bénéfiques les plus utilisés<br />
dans la bioprotection des plantes contre <strong>Verticillium</strong>. Cet antagoniste réduit<br />
l’incidence de la maladie chez l’aubergine en affectant la survie ou la vigueur des<br />
microsclérotes (Marois et al ; 1982). Il semble agir en secrétant une enzyme, la<br />
glucose oxydase, qui serait responsable de l’inhibition de la germination des<br />
microsclérotes (Fravel, 1996).<br />
Les espèces de Trichoderma ont été également utilisées en tant qu’ antagonistes<br />
contre plusieurs pathogènes telluriques parmi eux <strong>Verticillium</strong>. Leur action sur ce<br />
champignon s’exerce aussi bien in vitro qu’in vivo (Henni, 1987 ; D’Ercole et al.,<br />
2000).<br />
Les souches non pathogènes de Fusarium oxysporum ont été utilisées avec succès<br />
pour lutter contre les souches pathogènes du même champignon ou de<br />
<strong>Verticillium</strong> (Matta & Garibaldi, 1977 ; Wymore & Baker, 1982 ). Leur rôle dans<br />
l’induction de la résistance contre les souches pathogènes a été démontré par<br />
Fuchs et al., (1997).
145<br />
Parmi les bactéries isolées de la rhizosphère, les espèces du genre Bacillus et<br />
Rhizobium sp ont été sélectionnées pour leur pouvoir antagoniste envers<br />
<strong>Verticillium</strong>. L’évaluation in vitro de leur habilité à former des zones antagonistes<br />
autour des colonies du pathogène démontre que ces bactéries agissent par<br />
antibiose. Elles réussissent également à coloniser les tissus vasculaires de l’hôte en<br />
assurant sa protection (Hall et al., 1986 ; El Aissami, 1999).<br />
L’objectif de ce chapitre est d’examiner dans quelle mesure la salinité du milieu<br />
peut-elle influencer l’activité antagoniste de quelques microorganismes à<br />
l’encontre de <strong>Verticillium</strong>. Cette étude, menée in vitro, nous permettra de<br />
sélectionner l’organisme antagoniste le plus performant en condition saline.<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Choix des microorganismes antagonistes<br />
Les antagonistes testés correspondent aux microorganismes bénéfiques cités<br />
préférentiellement dans la bibliographie comme auxilliaires de la lutte biologique<br />
contre <strong>Verticillium</strong>. Ils regroupent quatre champignons saprophytes et une<br />
rhizobactérie.<br />
1.1. Penicillium sp<br />
La souche de Penicillium sp est issue de la mycothèque du laboratoire de<br />
Botanique de Rabat. Elle a été isolée du raisin de table par Benkhemmar et al.,<br />
1993).<br />
1.2. Fusarium oxysporum<br />
La souche non pathogène de F. oxysporum utilisée nous a été fournie par le<br />
laboratoire de Biotechnologie et Pathologie de la Faculté des Sciences et<br />
Techniques de Tanger. Elle a été isolée d’un sol de la région de Marchouch. Testée<br />
dans notre laboratoire, cette souche ne montre aucun signe de pathogénie vis-à-vis<br />
de la tomate Marmande. En culture pure sur milieu PDA, la culture présente un<br />
mycélium ras avec des secteurs cotonneux, partiellement mauve.
146<br />
1.3. Talaromyces flavus<br />
Ce champignon antagoniste a été le plus utilisé dans le contrôle biologique contre<br />
<strong>Verticillium</strong>. La souche testée a été isolée des eaux brutes de la retenue du Barrage<br />
SMBA à Rabat dans le cadre du projet réalisé par l’équipe du laboratoire de<br />
Botanique sur les champignons aquatiques (Publication en cours).<br />
1.4. Trichoderma harzianum<br />
Trichoderma harzianum est un puissant antagoniste qui a été largement utilisé<br />
pour lutter contre plusieurs agents phytopathogènes. La souche testée nous a été<br />
fournie par le Laboratoire de Pathologie Végétale de l’Université Pierre et Marie<br />
Curie (Paris).<br />
1.5. Bacillus sp<br />
Au cours de nos expériences préliminaires sur la recherche d’antagonistes à<br />
<strong>Verticillium</strong>, plusieurs souches de rhizobactéries ont été testées. Nous avons<br />
retenu une seule souche qui a montré un développement favorable sur milieu PDA<br />
en présence de NaCl. Elle a été purifiée et identifiée comme appartenant au genre<br />
Bacillus sp.<br />
2. Protocole des cultures en confrontation<br />
Les essais de confrontation sont conduites en boîtes de Pétri sur milieu PDA<br />
enrichi en NaCl aux concentrations de 0 ; 2 ; 4 ; 6 ; 8 ; et 10g/l. L’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> et chacun des microorganismes antagonistes sont ensemencés en<br />
même temps dans la même boîte. Les deux explants sont séparés de 4 cm.<br />
L’incubation est faite à 24°C et à l’obscurité.<br />
3. Estimation de l’effet antagoniste<br />
L’activité antagoniste exercée par les différents champignons antagonistes testés<br />
est évaluée, après 7 ou 12 jours de culture, par le pourcentage d’inhibition de la<br />
croissance diamètrale (PICD) du pathogène confronté à l’antagoniste par rapport
147<br />
aux témoins non confrontés soumis à la même concentration saline. Le<br />
pourcentage d’inhibition est calculé selon la formule suivante :<br />
PICD = Dt – Dc x 100<br />
Dt<br />
Dt: diamètre moyen des colonies témoins non confrontées<br />
Dc : diamètre des colonies confrontées à l’antagoniste<br />
Dans le cas des confrontations avec la bactérie, l’effet antagoniste est évalué par le<br />
pourcentage d’inhibition de la croissance radiale (PICR) des colonies inspiré de la<br />
méthode décrite Michael & Nelson (1972). Il est calculée comme suit :<br />
PICR = Re – Rr x 100<br />
Re<br />
Re: rayon de la colonie le plus loin de la bactérie<br />
Rr : rayon de la colonie le plus rapproché de la bactérie<br />
Les résultats, moyennes de six répétitions par organismes antagonistes et par<br />
concentration saline, sont comparés par l’analyse des variances selon le test de<br />
Newman-Keuls.<br />
B. Résultats<br />
1. Effets de la salinité sur la compétitivité in vitro de quelques<br />
microorganismes fongiques avec <strong>Verticillium</strong><br />
1.1. Confrontations Penicillium sp-<strong>Verticillium</strong><br />
Les résultats illustrés sur la figure 34A et la planche 10 montrent que la<br />
confrontation des deux microorganismes dans la même boîte de Pétri contenant<br />
du milieu PDA dépourvu de sel, a entraîné une réduction de la croissance<br />
diamétrale de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong>. Le pourcentage d’inhibition est de<br />
l’ordre de 40.73% par rapport aux témoins non confrontés. Cette action
148<br />
Figure 34. Effet de la salinité sur l’activité antagoniste de Penicillium<br />
sp., de Fusarium oxysporum et de Talaromyces flavus sur la<br />
croissance mycélienne de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
inhibition de la croissance<br />
mycélienne de<br />
<strong>Verticillium</strong> en %<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
A, Penicillium sp<br />
0 2 4 6 8 10<br />
concentration du milieu en NaCl (g/l)<br />
inhibition de la croissance<br />
mycélienne de<br />
<strong>Verticillium</strong> en %<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
B, Fusarium oxysporum<br />
0 2 4 6 8 10<br />
concentration du milieu de culture en NaCl (g/l)<br />
C, Talaromyces flavus<br />
Inhibition de la croissance<br />
radiale de <strong>Verticillium</strong> en %<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0 2 4 6 8 10<br />
concentration du milieu de culture en NaCl (g/l)
149<br />
antagoniste de Penicillium est également observée en présence de toutes les<br />
concentrations salines de l’expérimentation. Sous 2 et 4g/l de NaCl, l’effet<br />
inhibiteur de la croissance augmente et atteint respectivement 50.42% et 52.86%.<br />
De 6 à 10g/l, l’inhibition de la croissance se stabilise pour atteindre des valeurs de<br />
l’ordre de 60% .<br />
1.2. Confrontation Fusarium oxysporum-<strong>Verticillium</strong><br />
La culture en duel des deux champignons sur un même milieu nutritif enrichi en<br />
NaCl a entraîné après une semaine d’incubation une diminution de la croissance<br />
mycélienne des colonies de <strong>Verticillium</strong> par rapport aux colonies témoins non<br />
confrontées (figure 34B). L’inhibition de la croissance, relativement faible en absence<br />
de sel est de l’ordre de 26.34%. Elle augmente avec la salinité du milieu pour<br />
atteindre 36.22% et 41.75% respectivement en présence de 6 et 10g/l de NaCl. Sous<br />
cette dernière concentration saline, le thalle de <strong>Verticillium</strong> est presque entièrement<br />
envahi par le mycélium de Fusarium oxysporum (Planche 11).<br />
1.3. Confrontation Talaromyces flavus-<strong>Verticillium</strong><br />
Après 12 jours d’incubation, les résultats de la confrontation de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> avec la souche de Talaromyces flavus dans le même milieu de culture<br />
ont été reportés sur la figure 34C. Ils montrent qu’en absence de sel, l’effet<br />
antagoniste de Talaromyces a provoqué une inhibition de la croissance mycélienne<br />
de 20.95%. Dès que le milieu de culture est additionné de sel, l’effet antagoniste<br />
augmente. A 2g/l, le pourcentage d’inhibition représente le double de celui exercé en<br />
absence de sel. L’action antagoniste sur la croissance est optimale à 4g/l et atteint<br />
57.77% puis décline sous les concentrations salines élevées de l’expérience. Toutefois,<br />
la réduction de la croissance de <strong>Verticillium</strong> sous ces concentrations est nettement<br />
plus importante que celle des témoins confrontés à Talaromyces sur milieu dépourvu<br />
de sel (planche 12).<br />
1.4. Confrontation Trichoderma-<strong>Verticillium</strong><br />
La confrontation de la souche de Trichoderma avec <strong>Verticillium</strong> dans le même<br />
milieu nutritif a provoqué, après une semaine de culture, une importante
150<br />
Planche 10. Effet de la salinité sur les confrontations de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum et de Penicillium sp après 12 jours<br />
d’incubation<br />
Culture de <strong>Verticillium</strong> seul<br />
[0 ; 4 ; 8] : concentrations du milieu de culture en NaCl (g/l)<br />
Cultures de <strong>Verticillium</strong> confronté avec Penicillium sp<br />
sur milieux enrichis avec 0 ; 2 ; 4 ; 6 ; 8 et 10g/l de NaCl.
151<br />
Planche 11. Effet de la salinité du milieu sur les confrontations de<br />
l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum et d’une souche non pathogène<br />
de Fusarium oxysporum après 12 jours d’incubation<br />
- En haut : isolat de <strong>Verticillium</strong> cultivé seul en présence de 0 et 10g/l<br />
de NaCl<br />
- En bas : isolat de <strong>Verticillium</strong> confronté avec Fusarium oxysporum<br />
sur milieu enrichi avec 0 et 10g/l de NaCl
152<br />
Planche 12. Effet de la salinité sur les confrontations de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum et d’une souche de Talaromyces flavus apès<br />
12 jours d’incubation<br />
A. Absence de NaCl dans le milieu de culture<br />
B. Présence de 4g/l de NaCl<br />
A gauche : culture de <strong>Verticillium</strong> seul<br />
A droite, culture de <strong>Verticillium</strong> confronté avec Talaromyces flavus
153<br />
inhibition de la croissance diamétrale du pathogène aussi bien en absence de sel<br />
qu’en présence des concentrations de 2 et 4 g/l de NaCl (Figure 35). Le<br />
pourcentage d’inhibition étant de l’ordre de 65.57% pour les confrontations<br />
témoins sans sel. Lorsque la concentration saline du milieu augmente au delà de<br />
6g/l, on note une diminution significative de l’action compétitive exercée par la<br />
présence de Trichoderma ; le pourcentage d’inhibition de la croissance, quoique<br />
plus faible que celui provoqué par les autres concentrations de sel, est encore très<br />
appréciable et atteint 47.83% à 10g/l.<br />
2. Effet de la salinité sur l’antagonisme de Bacillus sp avec<br />
<strong>Verticillium</strong><br />
La souche de Bacillus a été repiquée 4 jours avant <strong>Verticillium</strong>. Après l’exposition du<br />
champignon à l’action de la bactérie, une inhibition de la croissance radiale du<br />
champignon a été constatée. Elle s’est manifestée par la réduction du rayon de la<br />
colonie se trouvant du coté de la bactérie par rapport au rayon éloigné. L’estimation<br />
de cette inhibition en fonction de la salinité est reportée sur la figure 36. En absence<br />
de NaCl dans le milieu de culture, l’inhibition de la croissance radiale est de 22.53%.<br />
En présence de 2g/l de sel, le pourcentage d’inhibition de la croissance ne diffère pas<br />
de celui des témoins sans sel. Cependant, à partir de 4g/l de NaCl, l’effet antagoniste<br />
de Bacillus sp augmente et provoque à titre d’exemple une inhibition de la croissance<br />
de 31.33% et 41.80% respectivement sous les concentrations salines de 6 et 10g/l<br />
(planche13).<br />
C. Discussion et conclusion<br />
A l’issue de cette étude in vitro, il ressort que les cinq microorganismes bénéfiques<br />
testés montrent tous une activité antagoniste vis-à-vis de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong>. La confrontation de chacun d’eux avec cet isolat a provoqué une<br />
inhibition de la croissance mycélienne de cet agent pathogène. La réduction de la<br />
croissance reste un caractère fiable pour estimer l’antagonisme microbien envers<br />
les organismes fongiques (Hall & Schreiber, 1984, El Abyad et al., 1996). Les<br />
résultats obtenus correspondent aux diverses observations d’autres auteurs qui ont
154<br />
Figure 35. Influence de la salinité sur l'activité antagoniste<br />
de Trichoderma harzianum en confrontation directe avec<br />
l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
Inhibition de la croissance mycélienne<br />
de <strong>Verticillium</strong> en %<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
0 2 4 6 8 10<br />
Concentrations du milieu de culture en NaCl (g/l)<br />
Figure 36. Influence de la salinité sur l'activité antagoniste<br />
de Bacillus sp. sur la croissance radiale de l'isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong><br />
Inhibition de la croissance radiale de<br />
<strong>Verticillium</strong> en %<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
0 2 4 6 8 10<br />
Concentrations du milieu de culture en NaCl (g/l)
155<br />
Planche 13. Effet de la salinité sur les confrontations de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum et d’une souche de Bacillus sp après 12 jours<br />
d’incubation<br />
A. Cuture de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum seul sur milieu sans sel<br />
B. Culture de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum confronté avec Bacillus sp sur<br />
milieux enrichis avec 0 ; 2 ; 4 ; 6 ; 8 et 10g/l de NaCl.
156<br />
mis en évidence l’effet antagoniste positif de ces microorganismes bénéfiques dans<br />
la suppression du <strong>Verticillium</strong>, principalement avec Talaromyces flavus (Kim et<br />
al., 1988 ; Fravel, 1996 ), Trichoderma harzianum (Henni, 1987 ; D’Ercole et al.,<br />
2000), Penicillium oxalicum (Larena et al., 2003) et Bacillus subtilis (Hall et al.,<br />
1986). L’addition de chlorure de sodium dans le milieu de culture a entraîné une<br />
modification dans l’expression de l’action inhibitrice des différentes souches<br />
antagonistes utilisées. Ainsi, pour les souches de Fusarium oxysporum,<br />
Penicillium sp et Bacillus sp, le sel semble favoriser leur pouvoir antagoniste à<br />
l’encontre de <strong>Verticillium</strong> puisque les pourcentages d’inhibition de la croissance du<br />
pathogène ont montré une hausse progressive en fonction de la salinité. En<br />
revanche, l’action antagoniste de la souche de Talaromyces flavus augmente avec<br />
la salinité jusqu'à la concentration 4g/l pour laquelle son effet inhibiteur est<br />
optimal puis elle décline. L’action inhibitrice de la souche de Trichoderma<br />
harzianum , déjà très importante en absence de sel, n’a pas été stimulée par le sel<br />
comme c’est le cas pour les autres microorganismes antagonistes. Néanmoins,<br />
l’effet compétitif obtenu en absence de sel reste stable jusqu’à la concentration de<br />
6g/l pour laquelle le pourcentage d’inhibition baisse significativement.<br />
Ces résultats obtenus in vitro laissent prévoir une influence positive de la salinité<br />
sur l’antagonisme microbien vis-à-vis de <strong>Verticillium</strong> in vivo.<br />
D’autres facteurs abiotiques sont capables d’influencer l’efficacité des agents<br />
antagonistes protecteurs comme la température et l’humidité qui constituent<br />
plutôt des facteurs limitant l’expression de l’activité antagoniste. Blanca et al.,<br />
(2001) ont montré en effet, que la suppression de la fusariose du pois-chiche par<br />
Pseudomonas fluorescens est observée seulement à 20°C et 30°C mais pas à 25°C,<br />
température optimale du développement de la maladie. De même, Köhl &<br />
Molhoeck, (2001) ont montré que le succès du contrôle biologique de Botrytis<br />
cinera par l’antagoniste Ulocladium atrum est conditionné par le potentiel<br />
hydrique ; l’effet compétitif de cet antagoniste avec Botrytis est maximal à –7PMa<br />
et diminue avec l’augmentation du potentiel hydrique.<br />
L’intérêt de ce travail est de montrer que la présence de sel, dans le milieu aux<br />
concentrations rappelant le degré de salinité des sols marocains, n’affecte pas
157<br />
l’activité des souches antagonistes de <strong>Verticillium</strong>. Les concentrations de 2 et 4g/l<br />
semblent même la stimuler. Cette action favorable du sel serait liée à la bonne<br />
tolérance à la salinité des microorganismes bénéfiques testés. Cette suggestion est<br />
réconfortée par les travaux récemment conduits par Rangarajan et al. (2003). Ces<br />
auteurs ont montré que l’action antagoniste de trois souches de Pseudomonas sp<br />
vis-à-vis de deux pathogènes du riz, Xanthomonas oryzae et Rhizoctonia solani,<br />
est très efficace en présence de NaCl dans les rhizières .<br />
Dans notre contexte expérimental, l’action antagoniste la plus importante à<br />
l’encontre de <strong>Verticillium</strong> correspond à celle exercée par Trichoderma harzianum.<br />
Ce dernier s’est montré très compétitif vis-à-vis de <strong>Verticillium</strong>. Il pourrait être<br />
utilisé comme agent de contrôle biologique capable de réduire la sévérité de la<br />
verticilliose aussi bien en absence qu’en présence des concentrations modérées de<br />
sel rappelant celles des sols salins marocains. Néanmoins, une bonne connaissance<br />
de l’influence de la salinité sur le développement de cet antagoniste et sur ses<br />
différents modes d’action est nécessaire pour définir une bonne stratégie de lutte.<br />
II. Influence de la salinité sur l’antagonisme in vitro de<br />
Trichoderma harzianum vis-à-vis de l’isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong><br />
Introduction<br />
Le champignon Trichoderma harzianum est un puissant antagoniste qui a été<br />
largement utilisé dans les programmes de lutte biologique contre les champignons<br />
phytopathogènes du sol. Effectivement, cet antagoniste s’est montré très efficace<br />
dans la lutte contre Rhizoctonia solani (Elad et al., 1981 et Camporota, 1985),<br />
Botrytis (Eden et al., 1996 ; Harman et al., 1996), Pythium (Lifshitz et al., 1986 ;<br />
Besnard & Davet, 1993 ; Howell, 2002), Fusarium (Datnoff et al., 1995 ; Haggag &<br />
Amin, 2001, Essalmani & Lahlou, 2002 ), Phytophthora nicotianae (Stefanova et<br />
al., 1999), et <strong>Verticillium</strong> (D’Ercole et al., 2000 ; Regragui & Lahlou, 2005) et<br />
autres.<br />
Les modes d’action antagoniste de Trichoderma harzianum sont bien connus;<br />
compétition, mycoparasitisme, production de métabolites antifongiques, (Denis &
158<br />
Webster 1971 a et b ; Claydon et al., 1987) et d’enzymes cellulolytiques et<br />
chinolytiques (Lorito et al., 1993). Par ailleurs, certaines souches de Trichoderma<br />
semblent exercer une action stimulatrice de la croissance des plantes en l’absence<br />
de tout agent pathogène (Windham et al., 1986 ; Ozbay & Newman, 2004).<br />
Cependant, Eastburn & Butler, (1991) ont montré que les capacités saprophytiques<br />
de Trichoderma harzianum peuvent être affectées par des facteurs de<br />
l’environnement comme la température, l’humidité et le pH du sol. A titre<br />
d’exemple, il a été établi que les températures froides (10°C) ou chaudes (37°C)<br />
suppriment l’efficacité de Trichoderma hamatum contre Pythium alors que le pH<br />
acide favorise l’activité antagoniste de Trichoderma sp dans la protection des<br />
semences contre R. solani (Harman et al., 1981).<br />
L’objectif de ce chapitre est d’examiner l’influence de la salinité du milieu sur les<br />
capacités antagonistes d’une souche de Trichoderma harzianum vis-à-vis de<br />
<strong>Verticillium</strong> de la tomate. Dans cette optique, nous proposons d’étudier in vitro la<br />
tolérance au sel de cet antagoniste et d’examiner l’impact de la salinité sur<br />
l’efficacité de ses différents modes d’action en vue de son utilisation in vivo dans le<br />
contrôle biologique de la verticilliose de la tomate dans des conditions salines de<br />
culture.<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Le matériel fongique<br />
1.1. Le pathogène<br />
Il s’agit de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum, race 2, sélectionné pour son<br />
fort pouvoir pathogène vis-à-vis de la tomate var Marmande (Lahlou & Boisson,<br />
1981). Les cultures sont conduites sur milieu PDA (Difco) enrichi en NaCl à<br />
différentes concentrations allant de 0 à 8g/l ou de 0 à 16g/l selon l’expérience.<br />
1.2. L’antagoniste<br />
L’origine et les caractéristiques de la souche de Trichoderma harzianum testée ont<br />
été décrites au chapitre précédent. Les cultures en boîtes de Pétri sont conduites
159<br />
sur milieu PDA et les cultures liquides sur milieu Malt à 2%. Les deux milieux sont<br />
enrichis des mêmes concentrations en sel pré-citées.<br />
L’effet du sel sur le développement de T. harzianum est évalué par :<br />
- La croissance pondérale estimée par le poids sec du mycélium. Ce<br />
dernier est recueilli après filtration sur mousseline des cultures liquides<br />
âgées de deux semaines, puis lavé deux fois avant d’être mis à sécher à<br />
80°C pendant une nuit.<br />
- Le taux de sporulation déterminé après comptage des spores contenues<br />
dans les filtrats de cultures sur cellule de Malassez.<br />
Toutes les cultures sont incubées à l’obscurité et à 25 + 1°C.<br />
2. Mesure du phénomène d’antagonisme<br />
2.1. Capacité de colonisation<br />
Dans des boîtes de Pétri de 90 mm de diamètre contenant 25ml de milieu, on place<br />
deux explants séparés de 40 mm, provenant de cultures jeunes des deux<br />
champignons. La capacité de colonisation de Trichoderma est déterminée par le<br />
rapport C défini par Camporota (1985) comme suit :<br />
C = DT/DE x 100<br />
DT : distance en mm parcourue par le front de croissance de Trichoderma sur l’axe<br />
reliant les deux explants au bout de trois jours<br />
DE : distance séparant les deux explants.<br />
2.2. Antagonisme par antibiose<br />
2.2.1. Action des substances volatiles<br />
Des boîtes de Pétri contenant du milieu PDA additionné de sel à différentes<br />
concentrations sont ensemencées par une bouture de 3mm de diamètre provenant<br />
d’une culture jeune de Trichoderma harzianum. Après quatre jours d’incubation,<br />
le couvercle des boîtes est rapidement retiré et remplacé par un fond de boîte<br />
contenant du milieu PDA portant un explant d’une préculture de <strong>Verticillium</strong>. Les<br />
fonds sont rassemblés et entourés avec une bande de parafilm de manière à
160<br />
constituer une enceinte étanche. Le pathogène est ainsi exposé aux gaz émis par<br />
Trichoderma. Les cultures témoins ne sont pas confrontées à Trichoderma.<br />
L’action antagoniste des gaz est estimée par l’inhibition de la croissance diamétrale<br />
en % des thalles exposés par rapport aux témoins selon la formule suivante :<br />
I = Dt –Di x 100<br />
Dt<br />
où Dt est le diamètre moyen des cultures témoins non confrontés et Di le diamètre<br />
du thalle exposé aux gaz émis par Trichoderma.<br />
2.2.2. Action des substances non volatiles<br />
* Action sur la croissance mycélienne<br />
Des cultures de Trichoderma sont réalisées sur milieu enrichi en NaCl et recouvert<br />
24 heures au préalable d’une feuille de cellophane stérile. Après six jours de<br />
culture, le thalle de Trichoderma est récupéré en prélevant la cellophane sousjacente.<br />
Des explants d’une culture jeune de <strong>Verticillium</strong> sont alors déposés sur la<br />
surface des milieux ayant porté Trichoderma. L’effet antagoniste des substances<br />
non volatiles est estimé par l’inhibition de la croissance diamétrale des colonies du<br />
pathogène par rapport aux témoins non exposés.<br />
* Action sur la sclérogénèse<br />
L’abondance des microsclérotes est évaluée sur le revers des cultures par<br />
l’estimation du diamètre moyen de la zone pigmentée au bout de quatre semaines<br />
de culture.<br />
Les résultats de chaque test, moyennes de huit répétitions, sont comparés par<br />
l’analyse des variances au seuil de probabilité de 5% selon le test de Newman-<br />
Keuls.
161<br />
B. Résultats<br />
1. Influence de la salinité du milieu sur le développement de T.<br />
harzianum<br />
1.1. Morphologie des cultures<br />
Les cultures âgées de 7 jours conduites sur milieu sans sel montrent un thalle<br />
hyalin plus ou moins floconneux avec une zone sporogène de couleur verte,<br />
localisée vers la périphérie de la boîte de Pétri.<br />
Sur les milieux enrichis en sel, la zone verte sporogène devient moins dense en<br />
corrélation avec les concentrations croissantes de sel. A 8g/l, on note l’absence<br />
totale de la zone sporogène verte; les boîtes sont envahies par un mycélium<br />
blanchâtre (Planche 14).<br />
1.2. Poids sec du mycélium<br />
La croissance mycélienne des cultures de T. harzianum développées sur milieu<br />
enrichi en sel ne diffère pas de celle des témoins sans sel et ceci pour les<br />
concentrations comprises entre 2 et 6g/l (Figure 37). Une baisse légère mais<br />
significative du poids sec du mycélium est enregistrée à 8g/l.<br />
1.3. Taux de sporulation<br />
Les filtrats des cultures ayant servi pour l’estimation pondérale du mycélium de<br />
Trichoderma ont été utilisés pour calculer le taux de sporulation en fonction de la<br />
salinité du milieu. Les résultats (Figure 38) montrent que la densité en spores<br />
diminue progressivement avec l’augmentation de la salinité. La sporulation est très<br />
faible à 8g/l; elle est de l’ordre de 0.7 x10 6 spores ml. -1 soit une inhibition de 95 %<br />
par rapport aux cultures témoins sans sel.<br />
2. Influence de la salinité sur l’expression de l’activité antagoniste<br />
de T. harzianum vis-à-vis de <strong>Verticillium</strong>.<br />
2.1. Antagonisme par compétition
162<br />
Planche 14. Effet de la salinité sur la morphologie des cultures de<br />
Trichoderma harzianum après sept jours d’incubation<br />
[0 ; 8 ;] : concentration saline du milieu de culture en g/l de NaCl
163<br />
Figure 37. Effet de la salinité sur la croissance pondérale de<br />
Trichoderma harzianum après 15 jours de culture<br />
250<br />
Poids sec du mycélium<br />
deT.harzianum ( mg)<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentrations du milieu de culture en NaCl (g/l)<br />
Figure 38. Effet de la salinité sur l'intensité de la sporulation<br />
de T. harzianum après 15 jours de culture<br />
Densité de spores x10 6 spores ml/ de<br />
T. harzianum<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentrations du milieu de culture en NaCl (g/l)
164<br />
La capacité de colonisation C, exprimée en %, est la résultante de la compétitivité<br />
entre Trichoderma et <strong>Verticillium</strong> pour l’occupation de l’espace.<br />
Après trois jours de culture, Trichoderma montre un fort pouvoir de colonisation<br />
de l’espace aussi bien en absence qu’ en présence de sel (Figure 39). Notons<br />
néanmoins une baisse significative du pourcentage de colonisation à partir de 6g/l<br />
de NaCl, mais les valeurs de C demeurent élevées, de l’ordre de 80%, témoignant<br />
d’une importante capacité de l’antagoniste à coloniser les thalles de <strong>Verticillium</strong> en<br />
présence des concentrations élevées de sel utilisées dans cet essai.<br />
Les confrontations ont été ensuite examinées pour une description morphologique<br />
des cultures alors âgées de 10 jours. En absence de sel, le thalle de <strong>Verticillium</strong> est<br />
entièrement envahi par le mycélium de Trichoderma. Les spores de couleur verte<br />
recouvrent la presque totalité de la boite de Pétri. En présence de sel, la coloration<br />
verte n’est visible que sur la moitié de la boite portant la bouture de Trichoderma.<br />
Ce recul de la zone sporogène, loin de la colonie du pathogène, est d’autant plus<br />
marqué que la concentration en sel augmente. Rappelons que, pour toutes les<br />
concentrations salines de l’expérience, la colonie de <strong>Verticillium</strong> est entièrement<br />
recouverte par le mycélium de l’antagoniste (planche 15).<br />
2.2. Antagonisme par antibiose<br />
Les modes d’action biochimique agissant par antibiose concernent l’aptitude de T.<br />
harzianum à produire des substances volatiles et des substances non volatiles<br />
diffusant dans le milieu de culture. La nature de ces substances a été déterminée<br />
par Denis & Webster, (1971 a et b).<br />
2.2.1. Action des substances volatiles<br />
La croissance de <strong>Verticillium</strong> soumis aux gaz libérés par T. harzianum est estimée<br />
après cinq jours de culture. Cette contrainte de temps est due à l’envahissement<br />
rapide du couvercle portant l’explant de <strong>Verticillium</strong> par le mycélium de<br />
l’antagoniste.<br />
En absence de sel, l’effet des substances volatiles se manifeste par une inhibition<br />
de la croissance du pathogène de 40 % par rapport aux témoins non exposés<br />
(Figure 40). Cette inhibition est maintenue en présence de faibles concentrations
165<br />
Figure 39. Influence de la salinité sur la capacité de<br />
colonisation de Trichoderma harzianum confronté à<br />
<strong>Verticillium</strong> au bout de trois jours.<br />
100<br />
Capacité de colonisation de T.<br />
harzianum C (%)<br />
95<br />
90<br />
85<br />
80<br />
75<br />
70<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentrations du milieu de culture en NaCl (g/l)<br />
Figure 40. Influence de la salinité sur l'action antagoniste des<br />
substances volatiles de Trichoderma harzianum sur la<br />
croissance diamétrale de <strong>Verticillium</strong><br />
60<br />
Inhibition de la croissance de<br />
<strong>Verticillium</strong> (%)<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
Concentrations du milieu de culture en NaCl ( g/l)
166<br />
Planche 15. Morphologie des confrontations de <strong>Verticillium</strong> avec<br />
Trichoderma harzianum en fonction de la salinité du milieu de culture<br />
après 10 jours d’incubation.<br />
N.B. Dans chaque boite, l’explant de gauche correspond à Trichoderma et l’explant<br />
de droite à celui de <strong>Verticillium</strong>. Les deux explants étant séparés par 4cm.<br />
[0 ; 2 ; 4 ; 6 ; 8 ] : concentrations salines du milieu de culture en g/l de NaCl
167<br />
de NaCl allant de 0 à 6g/l. Au delà, l’effet inhibiteur des substances volatiles<br />
diminue de manière significative. Il est de 24,4% à 8g/l.<br />
2.2.2. Action des substances non volatiles<br />
- Action sur la croissance mycélienne de <strong>Verticillium</strong><br />
Les cultures du pathogène conduites sur milieu enrichi en sel, et ayant porté<br />
auparavant une culture de Trichoderma, montrent une réduction importante de<br />
leur croissance par rapport à leurs témoins respectifs, de même salinité,<br />
développés sur milieu sans Trichoderma, et ceci pour toutes les concentrations en<br />
sel de l’expérience (figure 41). En absence de sel, l’inhibition de la croissance du<br />
pathogène est de l’ordre de 62%. La présence de sel entraîne une baisse<br />
progressive de l’activité inhibitrice exercée par les métabolites de Trichoderma.<br />
Cependant, l’action antagoniste sur la croissance du pathogène, très significative,<br />
est de 37 % à 8g/l et elle persiste pour les concentrations élevées de NaCl allant<br />
jusqu’à 16g/l (planche 16).<br />
- Action sur la sclérogénèse<br />
Les microsclérotes apparaissent sur les cultures témoins dès la deuxième semaine<br />
de culture pour toutes les concentrations de l’expérience. Par contre, on remarque<br />
l’absence des organes de conservation sur les thalles développés en présence des<br />
métabolites de Trichoderma.<br />
Après quatre semaines, la sclérogénèse s’accentue sur les cultures témoins à toutes<br />
les concentrations de sel et apparaît tardivement sur les cultures soumises aux<br />
métabolites de Trichoderma avec une moindre importance. Ainsi, en absence de<br />
sel, l’action antagoniste des substances non volatiles de Trichoderma entraîne un<br />
retard dans l’apparition des microsclérotes et une réduction de leur abondance<br />
(figure 42). En présence de sel, l’action inhibitrice des métabolites libérées par<br />
Trichoderma sur la sclérogénèse du pathogène diminue avec l’augmentation de la<br />
salinité et disparaît complètement pour les concentrations supérieures à 8g/l. On<br />
remarque même, pour ces concentrations, une augmentation significative de<br />
l’abondance des microsclérotes par rapport aux témoins de même salinité<br />
développés en absence des substances antagonistes de Trichoderma.
168<br />
Figure 41. Effet de la salinité sur l'action antagoniste des<br />
substances non volatiles de Trichoderma harzianum sur<br />
la croissance diamétrale de <strong>Verticillium</strong><br />
80<br />
Inhibition de la croissance de<br />
<strong>Verticillium</strong> (%)<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 2 4 6 8 12 16<br />
Concentrations du milieu de culture en NaCl ( g/l)<br />
Figure 42. Influence de la salinité sur l'action antagoniste<br />
des substances non volatiles de Trichoderma harzianum<br />
sur l'abondance des microsclérotes de <strong>Verticillium</strong><br />
Diametètre de la zone pigmentée des<br />
colonies de <strong>Verticillium</strong> ( mm)<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Absence de Trichoderma<br />
Presence de Trichoderma<br />
0 4 8 12 16<br />
Concentrations en NaCl (g/l)
169<br />
Planche 16. Effet antifongique des substances non volatiles de<br />
Trichoderma harzianum excrétées dans le milieu de culture sur la<br />
croissance diamètrale de <strong>Verticillium</strong> albo-atrum après 20 jours<br />
d’incubation (Technique de la cellophane).<br />
1. En absence de sel<br />
A gauche : culture de <strong>Verticillium</strong> témoin<br />
A droite : culture de <strong>Verticillium</strong> sur milieu contenant les substances non<br />
volatiles de Trichoderma harzianum<br />
2. En présence de sel<br />
Cultures de <strong>Verticillium</strong> sur milieux contenant les substances non volatiles de<br />
Trichoderma harzianum<br />
[0 ; 4 ; 8 ; 12 ; 16] : concentrations salines du milieu de culture en g/l de NaCl
170<br />
C. Discussion et conclusion<br />
Les résultats présentés dans cette étude montrent que l’apport de sel dans le milieu<br />
de culture modifie l’aspect cultural de T. harzianum et affecte légèrement ses<br />
capacités antagonistes vis-à-vis d’un isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> d’origine tomate.<br />
En absence de sel, l’antagonisme de T. harzianum s’est traduit par une inhibition<br />
de la croissance mycélienne de <strong>Verticillium</strong> et une réduction de l’intensité de la<br />
sclérogénèse via la production de métabolites antifongiques volatiles et non<br />
volatiles produits par la souche de Trichoderma harzianum testée. Nos résultats<br />
sont de même nature que d’autres travaux qui ont mis en évidence l’antagonisme<br />
de Trichoderma spp vis-à-vis des champignons vasculaires, notamment Fusarium<br />
sp (Datnoff et al., 1995 ; Essalmani & Lahlou, 2002) et <strong>Verticillium</strong> (Henni, 1987 ;<br />
D’Ercole et al., 2000).<br />
En effet, cet antagoniste potentiel est capable de produire des substances volatiles<br />
ayant un effet soit fongistatique tel que l’acétaldéhyde (Denis & Webster, 1971b)<br />
soit fongicide comme les alkyles pyrones (Claydon et al., 1987 ; Graeme-Cook et<br />
al., 1991). De même, ce champignon produit des antibiotiques tels que la<br />
dermadine, la penicilline, la trichothicine et les trichorzianines (Vial, 1989) et des<br />
enzymes, cellulases et chinases, qui dégradent les parois cellulaires des agents<br />
pathogènes (Lorito et al., 1993).<br />
La salinité du milieu a eu des impacts différents sur les modes d’action de T.<br />
harzianum. Ainsi, la compétition pour l’espace est peu affectée par l’apport de sel ;<br />
l’antagoniste envahit en moins de 4 jours la colonie de <strong>Verticillium</strong> par rapport à<br />
celle observée sur les confrontations témoins sans sel. L’altération de la<br />
sporulation du coté de l’adversaire serait due d’une part à l’effet de la salinité sur le<br />
champignon antagoniste et d’autre part, à l’opposition que manifeste <strong>Verticillium</strong><br />
à la colonisation par Trichoderma.<br />
L’influence de la salinité sur l’action antagoniste des substances volatiles de T.<br />
harzianum ne se fait sentir que pour les concentrations en sel supérieures à 6g/l<br />
pour lesquelles l’effet antagoniste sur la croissance du pathogène diminue. On peut<br />
penser qu’un seuil de salinité est nécessaire pour perturber les mécanismes de la
171<br />
libération des substances volatiles par Trichoderma et/ou diminuer leur efficacité<br />
sur <strong>Verticillium</strong>.<br />
Quant aux métabolites antifongiques non volatiles émis par T. harzianum, l’apport<br />
de sel entraîne une diminution progressive de leur action inhibitrice sur la<br />
croissance du pathogène. Toutefois, leur niveau antagoniste est tout de même non<br />
négligeable aux fortes concentrations de NaCl.<br />
En revanche, l’action inhibitrice des substances non volatiles sur la sclérogénèse<br />
diminue avec la salinité et tend à disparaître pour les concentrations dépassant<br />
8g/l. Ce résultat laisse supposer que le sel ralentit le métabolisme de la libération<br />
des substances antifongiques, toutefois les quantités produites s’avèreraient<br />
suffisantes pour assurer une inhibition appréciable de la croissance du pathogène.<br />
L’inhibition de la sclérogénèse semble exiger des quantités plus importantes en ces<br />
substances antifongiques pour réduire la formation des microsclérotes, ce qui<br />
expliquerait l’absence de l’action inhibitrice de Trichoderma sur la sclérogénèse<br />
pour les concentrations en sel supérieures à 8g/l.<br />
La salinité peut ainsi constituer un facteur environnemental qui risque de modérer<br />
certaines capacités antagonistes de T. harzianum. Il faudrait en tenir compte dans<br />
les programmes de lutte biologique contre les champignons phytopathogènes.<br />
Les résultats de l’antagonisme in vitro de T. harzianum obtenus aux<br />
concentrations modérées de sel à l’encontre de <strong>Verticillium</strong> constituent une<br />
première étape d’un programme de lutte biologique qui vise à long terme de lutter<br />
contre la verticilliose de la tomate par l’intermédiaire de Trichoderma. On notera<br />
de plus que les concentrations de sel favorables à l’expression maximale du<br />
phénomène antagoniste se rapprochent des taux de salinité des sols du littoral<br />
atlantique marocain (0,2 à 5g/l) où sévit la verticilliose (Besri, 1981). La recherche<br />
de nouvelles souches de Trichoderma plus tolérantes au sel, permettra de<br />
sélectionner des souches plus performantes pouvant être utilisées comme agent de<br />
contrôle biologique dans les régions où la salinité des sols constitue un facteur<br />
aggravant les maladies fongiques telles que les trachéomycoses. Une étude de<br />
l’adaptation des ces souches antagonistes aux sols salins et de leur interaction avec
172<br />
les autres microorganismes du sol est nécessaire avant leur introduction dans<br />
notre environnement.<br />
III. Influence de la salinité sur l’expression de l’antagonisme<br />
in vivo de Trichoderma harzianum vis-à-vis de <strong>Verticillium</strong><br />
albo-atrum de la tomate<br />
Introduction<br />
L’utilisation des microorganismes bénéfiques sous formes de « biopesticides » non<br />
polluants pour l’environnement constitue une bonne alternative à l’utilisation des<br />
pesticides chimiques pour résoudre les problèmes phytosanitaires.<br />
Le microorganisme bénéfique clé des programmes de lutte biologique contre les<br />
agents phytopathogènes est Trichoderma harzianum. Son utilisation avec succès<br />
sur plusieurs pathotypes certifie qu’il possède un pouvoir antagoniste à large<br />
spectre d’action. Ce champignon saprophyte du sol semble agir directement sur la<br />
population pathogène de la rhizosphère en libérant des antibiotiques qui affectent<br />
sa croissance et des enzymes extracellulaires capables de détériorer la paroi du<br />
pathogène, ce qui diminue les chances d’infection.<br />
Outre ses activités antifongiques, Trichoderma harzianum est capable d’induire,<br />
même à distance du pathogène, la résistance des plantes aux maladies. En effet,<br />
des études récentes ont montré que l’application de Trichoderma harzianum sur<br />
les racines ou dans le sol peut induire la résistance des plantes aux agents<br />
pathogènes qui leur sont spécifiques (De Meyer et al, 1998 ; Howell et al., 2000;<br />
Essalmani, 2004).<br />
Il apparaît ainsi que Trichoderma harzianum possède des potentialités très<br />
importantes pour lutter contre les maladies des plantes en diminuant le taux des<br />
pathogènes dans le sol et en renforçant les stratégies de défense propres à la<br />
plante.<br />
Une des plus importantes caractéristiques nécessaires à l’efficacité des agents du<br />
contrôle biologique est leur capacité à survivre dans des environnements autres
173<br />
que ceux d’origine et à coloniser les racines des plantes pendant une certaine<br />
période pour contrôler les agents pathogènes. Si les recherches abordant<br />
l’influence de quelques facteurs de l’environnement sur l’aptitude de Trichoderma<br />
harzianum à supprimer les agents phytopathogènes sont nombreuses, peu de<br />
travaux ont abordé le problème de la salinité des sols comme une contrainte<br />
possible à l’application des agents du contrôle biologique. Cette lacune est<br />
amplifiée par le fait que la salinité constitue un facteur qui aggrave certaines<br />
maladies d’origine fongique comme les pourritures dues à Phytophthora sp et les<br />
trachéomycoses dues à Fusarium oxysporum et <strong>Verticillium</strong> albo-atrum.<br />
Dans une étude précédente, nous avons montré in vitro que Trichoderma<br />
harzianum possède une activité antagoniste élevée vis-à-vis du <strong>Verticillium</strong> de la<br />
tomate. Celle ci étant très faiblement diminuée par NaCl aux doses usuelles des<br />
sols salins marocains (Regragui & Lahlou, 2005). Or, le succès du phénomène<br />
d’antagonisme bien manifesté in vitro peut ou non être obtenu in vivo. En fonction<br />
de toutes ces données et dans l’objectif d’établir une stratégie de lutte biologique<br />
contre la verticilliose de la tomate en présence de NaCl, on s’est proposé de tester,<br />
dans un premier temps, l’antagonisme in vivo de Trichoderma à l’encontre de<br />
<strong>Verticillium</strong> en présence de la plante hôte et dans un deuxième temps, de vérifier si<br />
la salinité des eaux d’arrosage pourrait affecter les capacités de l’antagoniste à<br />
induire la résistance des tomates stressées.<br />
A. Matériel et méthodes<br />
1. Protocole de bioprotection des plantes<br />
1.1. Préinoculation avec Trichoderma<br />
Les plantes de tomate (Marmande Claudia) ayant atteint le stade premières vraies<br />
feuilles sont arrachées de la pépinière. Les racines légèrement blessées sont<br />
trempées pendant trente minutes dans une suspension de spores de l’antagoniste.<br />
Celle ci est obtenue après grattage de la surface des cultures mycéliennes d’une<br />
souche de Trichoderma développée sur milieu PDA et âgées de 15 jours. Le<br />
mycélium recueilli est mélangé avec de l’eau stérile. Après agitation le mélange est
174<br />
filtrée sur papier Watman n°1. La densité de la suspension est ajustée à 2.10 6<br />
spores/ml après estimation de la densité initiale sur cellule de Malassez puis<br />
dilution. Les plantes sont ensuite repiquées en pots de 450ml et arrosées chacune<br />
au niveau du collet avec 3ml de la même suspension. Des lots témoins subissent le<br />
même traitement, mais de l’eau stérile remplace la suspension de spores.<br />
1.2. Inoculation avec la souche pathogène<br />
Après un temps variable, les plantes pré-inoculées sont délicatement déterrées de<br />
leur pot et trempées pendant 15 minutes dans l’inoculum pathogène préparé à<br />
partir de la souche P80 de <strong>Verticillium</strong> (Cf chapitre 2). Des plantes pré-inoculées<br />
témoins reçoivent de l’eau stérile. Des plantes témoins non traitées par<br />
l’antagoniste sont trempées dans l’inoculum pathogène. Les plantes sont repiquées<br />
dans leur pot et arrosées selon le traitement avec 3ml de l’inoculum agressive ou<br />
d’eau stérile. Toutes les plantes sont arrosées tous les deux jours avec la solution<br />
nutritive complète. Les conditions de cultures et le nombre de répétitions ont été<br />
décrites précédemment.<br />
2. Evaluation des manifestations de la maladie<br />
La verticilliose se traduit par des manifestations diverses qui touchent la<br />
croissance des plantes et les altérations foliaires.<br />
2.1. Croissance des plantes<br />
Elle est appréciée par la mesure de la longueur de l’épicotyle après six semaines<br />
d’observation.<br />
2.2. Altérations foliaires<br />
La verticilliose se manifeste par d’importants dégâts foliaires. L’indice d’altération<br />
foliaires exprime leur intensité (Beye & Lafay, 1985). Il est calculé comme suit :<br />
Au moment du relevé, une note est attribuée à chaque feuille ;<br />
0 : feuille saine<br />
1 : feuille flétrie sans chlorose<br />
2 : plages légèrement chlorotiques sur un ou plusieurs folioles
175<br />
3 : plages chlorotiques sur toute la surface d’un ou plusieurs folioles ou plages<br />
chlorotiques à centre nécrosé.<br />
4 : nécrose totale ou feuille morte.<br />
Un indice est établi pour chaque plante<br />
IAF = somme des notes x 100<br />
Maximum possible<br />
Le maximum est égal à 4 fois le nombre total des feuilles bien développées portées<br />
par la plante.<br />
2.3. Ré-isolement du champignon<br />
Le champignon pathogène est recherché dans l’hypocotyle et dans l’apex de la tige<br />
1 ; 2 ; 4 ; 7 et 14 jours après inoculation. Il n’est pas recherché dans la racine en<br />
raison du traitement préalable de celles ci par Trichoderma et dont les spores<br />
adhérentes aux parois corticales peuvent germer au cours de l’opération de réisolement.<br />
La technique de ré-isolement a été déjà décrite.<br />
B. Résultats<br />
1. Recherches des conditions optimales pour l’expression de<br />
l’antagonisme in vivo de Trichoderma harzianum vis-à-vis de<br />
<strong>Verticillium</strong> albo-atrum.<br />
1.1. Effet de l’inoculation simultanée par le mélange de<br />
spores des deux champignons<br />
Les plantules de tomate âgées de trois semaines sont inoculées avec le mélange<br />
constitué de 50ml d’une suspension de spores à 2.10 6 spores/ml préparée à partir<br />
de la souche de Trichoderma harzianum et de 50ml d’une suspension de spores à<br />
10 6 spores/ml issue de l’isolat pathogène de <strong>Verticillium</strong>. Des plantules de contrôle<br />
sont inoculées pour certains avec l’inoculum bénéfique et pour d’autres avec<br />
l’inoculum agressif. Des plantules témoins reçoivent uniquement de l’eau stérile.
176<br />
1.1.1. Effet sur la croissance des plantes<br />
La croissance des axes aériens a été estimée six semaines après inoculation. Les<br />
résultats sont reportés sur la figure 43 A.<br />
Les plantes inoculées avec les spores de Trichoderma montrent une croissance<br />
semblable à celles des témoins blancs. L’inoculation des plantes avec l’isolat<br />
agressif a provoqué une réduction de la taille par rapport aux témoins sains<br />
d’environ 60.86%. Les plantes inoculées avec le mélange des spores des deux<br />
champignons antagoniste et challenger dans les proportions 1/1 ont manifesté un<br />
déficit de la croissance aussi important que celui des plantes malades de contrôle<br />
inoculées avec l’isolat agressif seul.<br />
1.1.2. Effet sur les symptômes foliaires<br />
En fin de la période d’observation, les altérations foliaires ont été également<br />
appréciées. Leur variation en fonction des différents traitements va dans le même<br />
sens que la réduction de la taille (figure 43B). En effet, l’inoculation des plantes par<br />
le mélange des spores des deux champignons a fait apparaître des altérations<br />
foliaires de même importance que celles induites par l’inoculation avec l’isolat<br />
pathogène seul.<br />
1.1.3. Discussion et conclusion<br />
Il apparaît ainsi que l’inoculation des plantes de tomate par le mélange<br />
Trichoderma-<strong>Verticillium</strong>, dans la proportion 1/1, ne leur confère aucune<br />
protection. Bien que renfermant la même densité en spores des deux<br />
microorganismes, le mélange a provoqué les mêmes symptômes caractéristiques<br />
de la verticilliose que ceux induits par les spores du champignon pathogène seul.<br />
L’échec de l’antagoniste à protéger la plante contre l’invasion par <strong>Verticillium</strong> peut<br />
être dû à une sélection exercée par l’hôte pour favoriser l’installation rapide du<br />
pathogène. En effet, au contact des racines de la plante favorable, les spores de<br />
<strong>Verticillium</strong> germent en moins de 24heures et traversent les tissus corticaux, puis<br />
atteignent l’endoderme pour se localiser dans les vaisseaux du xylème (Lahlou,<br />
1983). Une fois à l’intérieur de la plante, les microconidies de <strong>Verticillium</strong> formées<br />
à partir des filaments mycéliens sont transportées par la sève ascendante assurant
177<br />
Figure 43 A. Effet de l'inoculation des tomates par le<br />
mélange de spores de T. harzianum (Th) et de V. alboatrum<br />
(P80) sur la croissance des plantes<br />
30<br />
Longueur des épicotyles en cm<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Te Th Th+P80 P80<br />
Traitements des plantes<br />
Figure 43 B. Effet de l'inoculation des tomates par le<br />
mélange de spores de T. harzianum (Th) et de V. alboatrum<br />
(P80) sur l'intensité des altérations foliaires<br />
7<br />
6<br />
Indice d'altération foliaire<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Te Th Th+P80 P80<br />
Traitements des plantes
178<br />
une colonisation totale de la plante et induisant l’apparition des symptômes de<br />
flétrissement.<br />
Bien que la vitesse de germination des spores de Trichoderma soit également très<br />
rapide, ce champignon arrive à coloniser les racines sans jamais atteindre les tissus<br />
conducteurs. L’observation en microscopie électronique des coupes de racines<br />
traitées avec Trichoderma harzianum a mis en évidence la pénétration de cet<br />
antagoniste dans la racine tout en restant confiné dans l’épiderme et le cortex<br />
(Yédida et al., 1999).<br />
La confrontation simultanée des deux microorganismes « in vitro » s’est traduite<br />
par une inhibition de la croissance du pathogène grâce à la grande capacité de<br />
colonisation de l’espace de l’antagoniste et au phénomène d’antibiose (Regragui &<br />
Lahlou, 2005). Ce résultat in vitro ne s’est pas concrétisé in vivo en présence de la<br />
plante hôte dans nos conditions expérimentales. Trichoderma semble avoir<br />
d’autres exigences pour exercer son antagonisme notamment une période<br />
suffisante pour induire la résistance des plantes à l’attaque par le pathogène d’où la<br />
nécessité de décaler la pré-inoculation par l’agent bénéfique et l’infection agressive<br />
pour viser une meilleure bioprotection.<br />
1.2. Effet du délai de pré-inoculation par Trichoderma sur<br />
l’expression de la bioprotection<br />
Nous avons fait varier la durée de la période séparant la pré-inoculation avec les<br />
spores de Trichoderma et l’inoculation du pathogène. Ces délais sont de 0 ; 1 ; 2 et<br />
4 jours. Les manifestations de la maladie ont été estimées 7 semaines après<br />
inoculation.<br />
1.1.1. Effet sur la croissance des plantes<br />
Les résultats des différents traitements sont reportés sur le graphique 44.<br />
L’analyse des résultas permet de distinguer trois groupes de plantes :<br />
• Le premier est constitué par les plantes inoculées avec la souche<br />
pathogène immédiatement après le contact des racines avec les spores<br />
de l’antagoniste. Ces plantes ont montré une réduction de la croissance
179<br />
de leur axe aérien aussi marquée que celle des plantes malades de<br />
contrôle.<br />
• Le second groupe correspond aux plantes prétraitées avec Trichoderma<br />
1 jour et 4 jours avant l’inoculation agressive. Ces plantes ont manifesté<br />
une réduction de la taille de moindre importance par rapport aux<br />
plantes du premier groupe.<br />
• Le troisième groupe étant constitué par les plantes pré-inoculées 2 jours<br />
avant l’infection par <strong>Verticillium</strong>. Ces plantes ont montré une croissance<br />
semblable à celle des témoins sains ou des plantes traitées avec<br />
Trichoderma seul.<br />
1.1.2. Effet sur les symptômes foliaires<br />
La pré-inoculation avec les spores de Trichoderma deux jours avant la surinfection<br />
agressive a protégé les plantes des symptômes foliaires caractéristiques de<br />
l’infection avec <strong>Verticillium</strong> (figure 45). Les plantes de ce traitement ont montré<br />
l’indice d’altération foliaire le plus faible par rapport aux plantes des autres<br />
traitements. Les plantes pré-inoculées 1 et 4 jours avant l’inoculation par le<br />
pathogène affichent des indices d’altération foliaire significativement plus élevés<br />
que ceux des plantes du délai de 2 jours et plus faibles que ceux des plantes<br />
malades témoins.<br />
1.1.3. Effet sur la colonisation des tiges par le<br />
pathogène<br />
Nous avons réservé des plantes pré-inoculées avec Trichoderma pour tester l’effet<br />
des primo-infections sur le pouvoir parasitaire de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> vis-àvis<br />
des tomates différemment traitées. Des plantes n’ayant reçu que l’isolat<br />
pathogène seul servent de témoins en guise de comparaison. Les résultats des réisolements<br />
du parasite de la tige des plantes sont reportés sur le tableau 12.<br />
L’isolat P80 inoculé seul atteint l’hypocotyle deux jours après l’inoculation et<br />
colonise la totalité des jeunes plantules en moins de 7 jours. Par contre il n’atteint<br />
l’hypocotyle des plantes prétraitées avec Trichoderma 0 ; 1 et 4 jours avant<br />
l’infection agressive qu’une semaine plus loin. Cependant une différence existe<br />
entre les plantes de ces trois délais de pré-inoculation, c’est le ré-isolement du
180<br />
Figure 44. Influence du délai de pré-inoculation avec<br />
Trichoderma harzianum sur la croissance des plantes de<br />
tomate inoculées après avec l'isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
30<br />
Longueur de l'épicotyle en cm<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Trichoderma<br />
0<br />
1<br />
2<br />
4<br />
Délai de préinoculation en jours<br />
P80<br />
Figure 45. Influence du délai de pré-inoculation avec<br />
Trichoderma harzianum s ur les symptômes foliaires des<br />
plantes de tomate inoculées après avec l'isolat P80 de<br />
<strong>Verticillium</strong><br />
Indice d'altération foliaire<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Trichoderma<br />
0<br />
1<br />
2<br />
4<br />
Délai de préinoculation en jours<br />
P80
181<br />
parasite de l’épicotyle 14 jours après l’inoculation et qui est positif chez les plantes<br />
des délais de 0 et 1 jour et négatif pour le délai de 4 jours.<br />
Chez les plantes pré-inoculées 2jours avant l’inoculation d’attaque, le parasite n’a<br />
été ré-isolé que de l’hypocotyle de quelques plantes (1/5) sans jamais atteindre<br />
l’épicotyle à la même période d’observation.<br />
Tableau 12. Effet du délai de pré-inoculation sur la colonisation des<br />
tiges par l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> des plantes de tomates<br />
différemment traitées<br />
Ré-isolement de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong><br />
Délai de pré-inoculation<br />
Temps après<br />
inoculation en P80 seul 0 jour 1 jour 2 jours 4 jours<br />
jours<br />
1 - - - - -<br />
2 RH - - - -<br />
4 RH - - - -<br />
7 RHE RH RH - RH<br />
14 RHE RHE RHE RH RH<br />
- : ré-isolement négatif<br />
RH : ré-isolement positif au niveau de l’hypocotyle<br />
RHE : ré-isolement positif au niveau de l’hypocotyle et de l’épicotyle<br />
1.3. Discussion et conclusion<br />
La protection des tomates contre l’action agressive de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> a<br />
été obtenue à la suite du traitement préalable des racines par une suspension de<br />
spores de l’antagoniste Trichoderma harzianum. Le succès d’une telle protection<br />
dépend du moment de l’application de l’organisme bénéfique. Ainsi, un délai est<br />
nécessaire entre le traitement protecteur et la survenue de l’infection ultérieure. La<br />
durée de cet intervalle de temps dépend de la nature du couple <strong>Verticillium</strong>-plante
182<br />
hôte et du type d’agent protecteur. Ce délai peut être très court pour la protection<br />
de la luzerne par Gliocladium roseum et du coton par Talaromyces flavus (Millar<br />
et al ; 1984 ; Murray et al., 1997). Par contre la protection de l’érable par Bacillus<br />
subtilis exige un délai de trois jours ( Hall et al., 1986) alors que l’application de<br />
Trichoderma doit avoir lieu sept jours avant l’infection agressive des aubergines<br />
(Henni, 1987).<br />
Dans nos conditions expérimentales, le délai de 2 jours a conféré aux plantes une<br />
protection positive et durable. Des délais plus courts ou plus long n’occasionnent<br />
qu’une protection partielle. Ce résultat concorde avec nos travaux sur la protection<br />
des tomates contre <strong>Verticillium</strong> par prémunition grâce à des primo-infections avec<br />
des souches avirulentes du même champignon 2jours avant la surinfection<br />
agressive (Regragui et al., 1989). Des résultats similaires ont été obtenus par<br />
Wymore & Baker, (1983) dans des tentatives de lutte biologique contre la fusariose<br />
de la tomate et par El Aissami, (1999) pour la bioprotection des luzernes contre la<br />
verticilliose avec une rhizobactérie.<br />
La recherche du parasite dans les plantes pré-inoculées avec Trichoderma a<br />
montré clairement que le champignon pathogène réussit à coloniser la totalité de<br />
la plante s’il est inoculé seul ou après un délai de 0 et 1 jour de la primo-infection.<br />
En revanche, il reste localisé dans l’hypocotyle des plantes pré-inoculées 2 et 4<br />
jours avant l’arrivée de l’inoculum pathogène sans atteindre le sommet de<br />
l’épicotyle comme c’est le cas des autres traitements.<br />
L’application de Trichoderma sur les racines des tomates n’empêche pas la<br />
pénétration du parasite mais semble contribuer à retarder sa prolifération à<br />
l’intérieur des tissus par des mécanismes autres que l’action directe avec le<br />
pathogène.<br />
La protection très positive induite par la présence de Trichoderma sur les racines<br />
de tomate pendant 48 heures semble être due à une stimulation des mécanismes<br />
de défense de la plante hôte. Leur efficacité exigerait un délai entre leur mise en<br />
route et l’arrivée de l’agent pathogène. Dans une étude récente, Howell et al.,<br />
(2000) ont montré que le traitement des semences de coton avec Trichoderma<br />
virens 2 jours avant l’infection avec Rhizoctonia solani réduit la gravité de la
183<br />
maladie. Ces auteurs ont souligné que l’induction de la résistance du coton<br />
observée n’est pas due seulement au mycoparasitisme et au phénomène<br />
d’antibiose exercés normalement par le champignon antagoniste, mais plutôt à une<br />
stimulation des réactions de défense des plantes comme la synthèse de<br />
terpénoïdes. Ces phytoalexines ont été extraites des racines de coton traitées par T.<br />
virens et ont montré une action toxique envers Rhizoctonia solani. Les mêmes<br />
auteurs ont montré que le traitement avec T. virens stimule également l’activité<br />
des peroxydases, enzymes impliquées dans les processus de défenses des plantes.<br />
Martinez et al. (1999) ont rapporté à leur tour que les cellulases produites par T.<br />
harzianum déclenche chez les plantes de melon une résistance systémique ayant<br />
pour conséquence une augmentation des activités des peroxydases et des<br />
chitinases. Essalmani (2004) suggère que la bioprotection de la lentille contre la<br />
fusariose par le moyen de T. harzianum est basée aussi bien sur l’antibiose que sur<br />
l’induction de la résistance.<br />
L’induction de la résistance des plantes par Trichoderma harzianum représente<br />
une nouvelle voie très prometteuse pour lutter efficacement contre les maladies<br />
des plantes cultivées et qui permettra de réduire considérablement les doses<br />
massives de pesticides couramment utilisées et qui polluent notre environnement.<br />
Peu de travaux traitent de l’induction de la résistance des tomates contre la<br />
verticilliose par le moyen de Trichoderma d’où l’intérêt de ce travail.<br />
Cette étude, conduite en chambre de culture, n’est qu’une étape préliminaire pour<br />
la mise en évidence de la possibilité de l’induction de la résistance au <strong>Verticillium</strong><br />
chez la tomate par une souche de T. harzianum. Elle doit être développée pour une<br />
éventuelle application au champ avec l’incorporation de souches de Trichoderma<br />
capables de coloniser le sol naturellement infesté mais aussi les racines des plantes<br />
susceptibles. Néanmoins, une bonne connaissance de l’organisme antagoniste et<br />
de ses interactions avec la microflore autochtone est nécessaire avant<br />
l’introduction de ce champignon dans notre environnement.<br />
Il faut rappeler que la verticilliose de la tomate est très fréquente le long du littoral<br />
atlantique marocain où les sols sont soumis à l’action des embruns et où les eaux<br />
d’irrigation, chargées de chlorure de sodium, ont un taux de salinité important
184<br />
(Besri, 1981). Aussi, avant d’envisager une stratégie de lutte biologique contre cette<br />
maladie, il faudrait s’assurer de la capacité de l’agent bioprotecteur à supprimer la<br />
maladie dans les conditions salines des sols marocains. Pour ce faire, la suite du<br />
travail vise à tester, en chambre de culture, les capacités de Trichoderma<br />
harzianum à induire la résistance des tomates soumises au stress salin.<br />
2. Impact de la salinité sur le succès de la bioprotection des tomates<br />
contre la verticilliose par Trichoderma harzianum<br />
2.1. Réponses des plantes prétraitées avec Trichoderma à la<br />
surinfection par <strong>Verticillium</strong> en fonction de la salinité du<br />
milieu<br />
Les plantes observées ont été pré-inoculées par trempage de leurs racines dans une<br />
suspension de spores de Trichoderma 48 heures avant l’infection par <strong>Verticillium</strong>.<br />
Ces conditions ont permis d’avoir une protection positive des tomates contre<br />
l’action agressive de l’agent pathogène. Les plantes ainsi traitées et les témoins non<br />
pré-inoculées ou les témoins pré-inoculés et non infectés sont répartis en quatre<br />
lots et sont arrosés régulièrement durant six semaines avec la solution nutritive<br />
complète enrichie en NaCl aux concentrations de 0 ; 30 ; 60 et 90mM. Chaque lot<br />
constitué de 4 séries de 15 plantes reçoit un des traitement salin prévus. L’effet de<br />
la salinité sur l’expression de la bioprotection assurée par Trichoderma est évalué<br />
par la croissance des plantes et le pouvoir parasitaire de l’agent pathogène. Nous<br />
n’avons pas estimé la maladie dans cet essai par les altérations foliaires en raison<br />
du jaunissement induit par la présence de sel.<br />
Des résultats reportés sur le graphique 46, il ressort que l’effet de sel se manifeste<br />
par une réduction de la croissance aussi bien des plantes saines que des plantes<br />
protégées ou les plantes malades de contrôle par rapport aux plantes non soumises<br />
au régime salin.<br />
L’effet bénéfique de la pré-inoculation avec Trichoderma s’est bien exprimé chez les<br />
plantes arrosées avec la solution nutritive normale sans NaCl. En effet, la taille des<br />
plantes protégées est significativement similaire à celle des plantes témoins saines
185<br />
Figure 46. Influence de la salinité sur l'expression de la<br />
bioprotection des tomates contre la verticilliose par<br />
Trichoderma harzianum estimée par la taille des plantes<br />
Longueur de l'épicotyle en cm<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
Témoins sains<br />
Trichoderma<br />
Trichoderma + P80<br />
P80 seul<br />
0<br />
0 30 60 90<br />
Concentration des solutions d'arrosage en NaCl en mM
186<br />
ou inoculées avec Trichoderma seul et s’écarte nettement de celle des plantes<br />
infectées avec l’agent pathogène.<br />
En présence de sel, trois constations sont à signaler :<br />
- En présence des faibles concentrations de sel dans la solution<br />
d’arrosage, soit 30mM de NaCl, la taille des plantes est certes plus faible<br />
que celle des plantes développées sans sel, cependant, la protection<br />
conférée par le traitement avec Trichoderma est bien exprimée<br />
puisqu’on ne remarque pas de différence significative entre la hauteur<br />
des tiges des plantes saines et des plantes protégées.<br />
- En présence des concentrations modérées de sel (60mM de NaCl), on<br />
remarque chez les plantes pré-traitées avec Trichoderma avant<br />
l’infection agressive, une réduction de la taille par rapport à celle des<br />
plantes témoins saines ou inoculées par Trichoderma seul. Toutefois, il<br />
faut noter que ces plantes montrent tout de même, une protection<br />
partielle puisque leur taille est toujours significativement plus élevée<br />
que celle des plantes malades de contrôle.<br />
- En présence des fortes concentrations de sel, (90mM), toutes les plantes<br />
répondent à ce régime salin par un rabougrissement très prononcé par<br />
rapport aux autres régimes moins concentrés. L’évolution de la taille des<br />
plantes différemment pré-inoculées suit le même schéma que celui<br />
observé à 60mM. La pré-inoculation avec l’agent protecteur a assuré aux<br />
plantes ainsi traitées une légère protection contre <strong>Verticillium</strong>. En effet,<br />
la taille de ces plantes est intermédiaire entre celle des plantes saines et<br />
des plantes malades témoins.<br />
2.2. Discussion et conclusion<br />
Les résultats obtenus montrent que la pré-inoculation des plantes avec les spores<br />
de Trichoderma harzianum a conféré aux plantes une protection positive contre<br />
l’isolat pathogène de <strong>Verticillium</strong> aussi bien en absence de sel qu’en présence de<br />
faibles concentrations de NaCl de la solution d’arrosage. Sous les concentrations<br />
modérées ou élevées de nos conditions expérimentales, la protection conférée aux
187<br />
plantes, quoique significative, n’est que partielle par rapport à la protection totale<br />
assurée en conditions normales de culture.<br />
Il est connu que l’efficacité de Trichoderma à protéger les plantes contre les maladies<br />
est sous la dépendance des facteurs de l’environnement (Harman et al., 1981 ; Bea &<br />
Knudsen, 2000 ; Blanca et al., 2001 ; Larkin & Fravel, 2002).<br />
Les facteurs qui ont le plus retenus l’attention des chercheurs sont surtout la<br />
température, l’humidité du sol, le pH et les nématodes. L’originalité de ce travail<br />
est de montrer que la salinité des eaux d’arrosage aux concentrations de 60 et<br />
90mM de NaCl affecte partiellement les capacités de Trichoderma à supprimer la<br />
verticilliose chez la tomate.<br />
Deux hypothèses peuvent être avancées pour expliquer la protection partielle des<br />
tomates conférée par Trichoderma en présence de sel:<br />
- La première hypothèse concerne l’action antagoniste directe de<br />
Trichoderma à l’encontre de <strong>Verticillium</strong>. Nos essais in vitro ont bien<br />
démontré que l’efficacité des différents modes d’action de Trichoderma<br />
n’est diminuée que par les concentrations salines supérieures à 6g/l,<br />
concentrations dépassant les doses de salinité des solutions d’arrosage<br />
utilisées. La faible action de Trichoderma in vivo semble ainsi être liée à<br />
l’intervention de facteurs autres que l’interaction directe des deux<br />
microorganismes.<br />
- La seconde hypothèse se rapporte au rôle joué par la plante hôte dans<br />
l’expression de la bioprotection. Il a été établi que Trichoderma est<br />
capable d’induire la résistance des plantes en activant ses réponses de<br />
défense. En plus des barrières physiques que l’hôte développe pour<br />
s’opposer à l’invasion par le pathogène, la plante synthétise des<br />
substances ayant pour rôle d’inhiber ou même éliminer l’agent<br />
pathogène. Ces réactions de défense dépendant de l’état physiologique<br />
de la plante ne seraient pas optimales en présence d’un certain degré de<br />
salinité dans le milieu.<br />
Nous avons montré précédemment que la salinité entraîne des perturbations<br />
physiologiques et métaboliques chez la tomate et que certains paramètres
188<br />
physiologiques liés à la salinité peuvent être modifiés par l’addition de l’infection<br />
avec <strong>Verticillium</strong>. Ces modifications touchent entre autres l’activité de certaines<br />
enzymes comme la nitrate réductase impliquée dans la synthèse des protéines et<br />
les peroxydases qui interviennent dans les processus de résistance des plantes aux<br />
stress abiotiques et biotiques. En fait, nos résultats ont démontré que la<br />
combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong> entraîne une importante chute de l’activité de<br />
ces deux enzymes. Ces données laissent supposer que la diminution de l’effet<br />
protecteur de Trichoderma chez les tomates infectées par <strong>Verticillium</strong>, en<br />
présence de sel, serait liée à une synthèse insuffisante des protéines PR<br />
(pathogenesis-Related) dont la peroxydase. Ne possédant pas le pool suffisant de<br />
protéines nécessaires à la défense contre les outils pathogéniques de <strong>Verticillium</strong>,<br />
les plantes n’ont exprimé qu’une protection partielle.<br />
Il apparaît ainsi que l’arrosage des plantes avec des solutions salines assez<br />
concentrées affaiblit les mécanismes de défenses des plantes et qui pourraient se<br />
traduire par une synthèse insuffisante des protéines PR et des substances<br />
antifongiques comme les phytoalexines (Howell et al., 2000). Les travaux de<br />
Sulistyowati & Keane, (1992) ayant mis en évidence une diminution de la synthèse<br />
de phytoalexines dans les rhizomes du Citrus soumis à la salinité viennent appuyer<br />
cette hypothèse.<br />
Il ressort de cette étude que la bioprotection des tomates contre la verticilliose par<br />
Trichoderma peut être appliquée efficacement si les eaux d’arrosage renferment<br />
des taux de salinité de l’ordre de 30mM de NaCl soit une salinité de 1.74g/l. Cette<br />
concentration se rapproche des concentrations salines des eaux utilisées pour<br />
l’irrigation dans les régions du littoral atlantique marocain et qui appartiennent<br />
aux classes C3 (0.48g/l – 1.44g/l) et C4 (1.4g/l – 3.2) définies par Richard (1969).<br />
Ce résultat, obtenu en serre de culture, ouvre une voie encourageante pour<br />
l’établissement d’une stratégie de lutte biologique contre la verticilliose dans les<br />
conditions salines des sols du littoral atlantique où la verticilliose est fréquente.
189<br />
Conclusion générale<br />
La salinité des sols constitue un problème majeur dans les zones où les cultures<br />
irriguées sont pratiquées. Elle est souvent associée à l’augmentation de la sévérité<br />
des maladies causées par les champignons phytopathogènes du sol. Les études<br />
menées pour expliquer les mécanismes par lesquels intervient la salinité dans<br />
l’augmentation de la sensibilité des plantes aux maladies ont surtout mis l’accent<br />
sur une plus grande prédisposition des plantes à l’infection fongique et une<br />
meilleure tolérance au sel de l’agent pathogène. La physiologie de l’interaction<br />
salinité-infection a été peu étudiée dans le cadre de la verticilliose de la tomate.<br />
C’est pour contribuer à développer cet aspect que nous avons mené cette étude.<br />
Elle a débuté par l’évaluation du niveau de tolérance au sel de la plante hôte et de<br />
l’agent pathogène et s’est poursuivie par l’étude de l’interaction salinité-<br />
<strong>Verticillium</strong> sur la relation hôte-parasite, jusqu’à l’étude des modifications<br />
physiologiques et biochimiques induites par cette interaction chez les plantes<br />
doublement stressées et l’évaluation de l’impact de la salinité sur les composantes<br />
biochimiques de l’agressivité du champignon.<br />
Dans un premier temps, nous avons montré que le chlorure de sodium, aux<br />
concentrations voisines de celles des sols du littoral atlantique, affecte la<br />
germination des graines des variétés de tomate Marmande Claudia et VR. et<br />
réprime le développement végétatif des plantules d’environ 50%. Ces deux variétés<br />
présentent une même et moyenne tolérance à la salinité et constituent ainsi un<br />
matériel de choix pour l’étude des effets de l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong><br />
d’autant plus qu’elles présentent une forte sensibilité à la verticilliose.<br />
Le comportement de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong> d’origine tomate, vis-à-vis de la<br />
salinité, a été étudié in vitro. Plusieurs paramètres de la biologie du champignon<br />
ont été examinés. Nous avons mis en évidence un effet stimulateur du sel sur la<br />
croissance mycélienne et la reproduction de cet isolat, notamment son aptitude à
190<br />
la sporulation et le pouvoir germinatif de ses conidies. Par ailleurs, ce champignon<br />
tolère pour sa croissance des concentrations fort élevées de NaCl de l’ordre de<br />
60g/l.<br />
La capacité du champignon à former les organes de conservation n’est pas stimulée<br />
par la salinité. L’abondance des microsclérotes est optimale pour les<br />
concentrations salines inférieures à 5g/l puis décline. Néanmoins, cette fonction<br />
reste encore appréciable aux très fortes concentrations de NaCl sur les cultures<br />
âgées.<br />
En associant la température comme autre facteur de l’environnement à la salinité,<br />
il s’est avéré que la présence de sel permet au champignon de mieux résister à une<br />
température de 36°C, température sous laquelle la croissance mycélienne est<br />
fortement inhibée dans un milieu dépourvu de sel. La salinité pourrait favoriser<br />
l’adaptation du parasite à des climats chauds et arides.<br />
Pour tenter d’expliquer l’effet du sel sur le développement in vivo du parasite, les<br />
plantes de tomate ont été exposées à la salinité des eaux d’arrosage et à l’infection<br />
par <strong>Verticillium</strong>. L’effet de cette combinaison s’est manifesté par une action<br />
dépressive de la croissance des plantes. Le rabougrissement exagéré de celles- ci<br />
est le reflet de l’effet additif des deux stress, abiotique et biotique, sur le<br />
développement de l’axe aérien des tomates hôtes sans qu’un effet synergique ne<br />
soit apparent. En revanche, l’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> a perturbé le<br />
développement de l’appareil foliaire en retardant le déploiement des feuilles par<br />
les tomates sachant que l’émission des feuilles n’est pas altérée par l’infection seule<br />
ou par la salinité seule. Cette perturbation du développement pourrait être<br />
expliquée par une plus grande sensibilité des plantes à la maladie.<br />
L’étude du pouvoir parasitaire du <strong>Verticillium</strong> en présence de sel a apporté une<br />
confirmation expérimentale à cette hypothèse. En effet, une plus grande<br />
colonisation des tomates par le pathogène a été mise en évidence en conditions<br />
salines de culture.<br />
L’effet stimulateur de la salinité sur la reproduction de <strong>Verticillium</strong> obtenu in vitro<br />
s’est donc concrétisé in vivo. La composition chimique de la sève qui est le reflet de
191<br />
celle du milieu nutritif pourrait constituer un milieu favorable à la sporulation du<br />
champignon installé dans les racines et permettrait un meilleur envahissement des<br />
tissus par le parasite. La stimulation de la colonisation qui en découlerait serait en<br />
rapport avec une plus grande sensibilité de la plante à l’agent pathogène et une<br />
meilleure expression du pouvoir pathogène du parasite.<br />
Le rapport entre la sensibilité des plantes au <strong>Verticillium</strong> et l’importance de la<br />
colonisation a été établi par Brand et al. (1984) sur la menthe et par Garas et al.<br />
(1986) sur le coton.<br />
Le pouvoir pathogène de <strong>Verticillium</strong> est sujet à une grande variabilité qui peut<br />
être expliquée par les variations des composantes de l’agressivité. Ces variations<br />
peuvent être spontanées ou être amorcées par des facteurs de l’environnement du<br />
pathogène. La salinité aurait-elle un effet sur l’expression du pouvoir pathogène du<br />
parasite ?<br />
La réponse à cette question a été recherchée à travers les résultats d’essais<br />
expérimentaux distincts associant le facteur sel à des facteurs susceptibles de<br />
provoquer des variations du pouvoir pathogène, parmi eux la densité de l’inoculum<br />
et le contact avec un hôte inhabituel.<br />
L’analyse des résultats a permis de montrer que l’augmentation des concentrations<br />
salines du milieu nutritif prédispose les plantes de tomate à l’attaque par un<br />
inoculum de faible densité de spores alors qu’un taux d’inoculum suffisant est<br />
nécessaire à la manifestation de la maladie. Ce constat peut être expliqué par nos<br />
résultats sur l’effet stimulateur du sel sur le pouvoir germinatif des conidies de<br />
<strong>Verticillium</strong>. Cette action du sel peut s’exercer au contact de la plante hôte et<br />
multiplier les points d’attaque permettant ainsi le succès de l’infection et<br />
l’apparition de la maladie.<br />
Des tests de pathogénécité d’un isolat de <strong>Verticillium</strong> peu virulent sur tomate,<br />
conduits en présence de sel, ont montré que la salinité favorise l’attaque des<br />
plantes par cet isolat initialement non pathogène. Cette cassure de la résistance<br />
des tomates à cet isolat peut être expliquée par une action directe des ions Na + sur<br />
la saturation en ions Ca ++ des constituants des parois cellulaires racinaires suite à<br />
un antagonisme avec les ions Ca ++ (Standaert, 1975). Celles ci seraient plus
192<br />
facilement dégradables par les enzymes fongiques. D’autre part, le facteur sel<br />
pourrait agir en inhibant les mécanismes de défense élaborés par la plante pour<br />
faire échouer l’attaque par le parasite.<br />
L’impact de la salinité s’est également manifesté sur la spécificité parasitaire de<br />
<strong>Verticillium</strong>. Cette notion est en effet sujette à des variations. Ce travail a montré<br />
qu’un isolat d’origine tomate, non pathogène sur luzerne, peut acquérir de<br />
nouvelles capacités pathogènes vis-à-vis de ce nouvel hôte dès le premier contact si<br />
le milieu nutritif est enrichi en sel. Une telle variation du pouvoir pathogène n’est<br />
possible, dans les conditions normales de culture qu’après un contact prolongé de<br />
l’isolat initial avec l’hôte inhabituel (El Aissami & Lahlou, 1999). La résistance des<br />
luzernes semble ainsi être brisée par la salinité. Celle ci constitue donc un danger<br />
dans les sols où la maladie de certains cultivars n’est pas connue et qui hébergent<br />
des génotypes de <strong>Verticillium</strong>, vu le risque de l’adaptation rapide de ces derniers à<br />
des plantes non spécifiques.<br />
Les causes du changement de la sensibilité des plantes au <strong>Verticillium</strong> sous stress<br />
salin ont été recherchées d’une part au niveau de la physiologie nouvelle de la<br />
plante hôte doublement stressée et d’autre part, au niveau des mécanismes<br />
d’action du pathogène.<br />
Les réactions physiologiques et biochimiques de la tomate face au stress salin<br />
touchent plusieurs composantes notamment la balance minérale, les taux des<br />
composés osmorégulateurs ; les sucres solubles totaux et la proline, et certaines<br />
activités enzymatiques comme l’activité nitrate réductase et l’activité<br />
peroxydasique. L’analyse de ces composantes permet de comprendre le<br />
comportement du végétal dans les conditions salines et définir les critères<br />
physiologiques de la tolérance au sel.<br />
L’addition de l’infection au facteur salinité perturbe les caractéristiques<br />
physiologiques et biochimiques liées au stress salin. Ces perturbations se<br />
manifestent par :
193<br />
1. Une altération de la nutrition minérale.<br />
Les plantes de tomate réagissent à la salinité par un déficit en ions K + compensé<br />
par une accumulation en ions Na + dans les feuilles. Une réaction analogue est<br />
constatée à la suite de l’infection par <strong>Verticillium</strong>. La modification des teneurs en<br />
ces ions monovalents est fort accentuée par le cumul des deux stress<br />
particulièrement aux concentrations modérées de sel. L’excès de l’accumulation<br />
des ions Na + dans les feuilles peut créer un état de toxicité qui nuirait à la<br />
croissance de la plante. Néanmoins, aux fortes concentrations de NaCl, l’effet<br />
additif des deux contraintes sur l’accumulation de ces ions n’est pas observé.<br />
D’autres facteurs doivent intervenir pour ralentir le transport des ions sodium vers<br />
les feuilles.<br />
- 2. Une chute des teneurs en sucres solubles totaux.<br />
La salinité induit une baisse des teneurs en sucres solubles foliaires<br />
particulièrement aux fortes concentrations de sel. Associée à la salinité, l’infection<br />
semble accentuer l’effet néfaste du sel sur ces composés organiques ; les teneurs en<br />
sucres solubles baissent au delà des valeurs normales enregistrées chez les plantes<br />
saines soumises au stress salin. Ce résultat traduit une moindre tolérance des<br />
tomates infectées à la salinité. En effet, les teneurs en sucres solubles totaux sont<br />
de bons indicateurs de tolérance à la salinité chez plusieurs espèces (Rathert,<br />
1984 ; Misra & Dwivedi, 1995).<br />
- 3. Une augmentation des teneurs en proline.<br />
Les teneurs en proline foliaires augmentent avec l’augmentation de la salinité du<br />
milieu nutritif mais aussi avec l’infection verticillienne. Cette augmentation serait<br />
le reflet du degré du déficit hydrique conséquent à l’augmentation du potentiel<br />
osmotique du milieu nutritif et à l’obstruction des vaisseaux du xylème par la<br />
présence du champignon. L’accumulation de cet acide aminé est en effet<br />
considérée comme un indicateur quantitatif des stress qui affectent le statut<br />
hydrique des plantes (Grote & Claussen, 2001). Le déficit hydrique peut à lui seul<br />
expliquer la gravité des symptômes de rabougrissement des plantes doublement<br />
stressées.
194<br />
- 4. Une dépression de l’activité nitrate réductase<br />
Cette enzyme limitante du processus de l’assimilation de l’azote, est légèrement<br />
affectée, dans nos conditions expérimentales par l’infection ou par les<br />
concentrations modérées de NaCl. Seules les fortes concentrations inhibent<br />
l’activité de l’enzyme. L’inhibition de l’enzyme par la combinaison des deux stress<br />
ne peut être écartée comme une cause possible de l’altération sévère de la<br />
croissance des plantes vue l’importance de cette enzyme dans la synthèse des<br />
acides aminés et des protéines.<br />
- 5. Une baisse de l’activité peroxydasique .<br />
L’activité de la peroxydase des racines est stimulée par la salinité ou par l’infection<br />
avec <strong>Verticillium</strong>. Les niveaux d’activité étant plus élevés dans le cas de l’infection.<br />
L’interaction salinité-<strong>Verticillium</strong> se manifeste par un effet tout à fait inverse Les<br />
niveaux d’activité de la peroxydase sont souvent corrélés à la résistance des plantes<br />
aux infections (Pegg, 1981 ; Hammerschmidt et al., 1982). La baisse de l’activité<br />
peroxydasique à la suite de l’interaction salinité-infection suppose une action sur<br />
les mécanismes de défense des plantes qui pourrait se traduire par une baisse des<br />
teneurs en produits phénoliques ; facteurs importants dans la résistance des<br />
plantes contre les champignons vasculaires (Pegg, 1981 ; Candela et al., 1995).<br />
Une grande analogie existe donc entre les effets physiologiques de la salinité et<br />
ceux de l’infection avec <strong>Verticillium</strong> chez la tomate. Certains paramètres<br />
physiologiques modifiés sont corrélés avec la notion de résistance/sensibilité à la<br />
salinité. Ces modifications, accentuées ou déprimées par l’interaction salinité-<br />
<strong>Verticillium</strong> seraient à l’origine des changements dans l’expression des symptômes<br />
communs aux deux stress tel le déficit de la croissance. Ces changements peuvent<br />
correspondre à une moindre tolérance de la plante à la salinité et/ou à la<br />
verticilliose.<br />
Les symptômes de la maladie sont en fait le reflet de l’action des métabolites<br />
toxiques libérés par le parasite dans les tissus infectés. En effet, les mécanismes<br />
physiologiques qui déterminent l’agressivité du <strong>Verticillium</strong> intéressent la
195<br />
production de toxines (Meyer et al., 1994 ; Nachmiais et al., 1982-1985) et<br />
d’enzymes (Russel,1975 ; Balandina et al., 1976 ; El Aissami & Lahlou, 1998).<br />
Aussi, une influence du sel sur les mécanismes d’action du <strong>Verticillium</strong> est une<br />
éventualité qui ne peut être écartée. Cette suggestion a été vérifiée par des tests in<br />
vitro visant à montrer l’influence du sel sur les composantes du pouvoir pathogène<br />
de l’isolat de <strong>Verticillium</strong>.<br />
L’évaluation de l’effet du sel sur le pouvoir toxinogène du <strong>Verticillium</strong>, à l’aide de<br />
biotests, a montré une augmentation de la phytotoxicité des filtrats de culture avec<br />
l’élévation des concentrations en sel du milieu de culture. Cette modification de la<br />
phytotoxicité in vitro laissent supposer une action positive de la salinité de la sève<br />
des plantes soumises au stress salin sur les capacités toxinogènes de <strong>Verticillium</strong><br />
in vivo en touchant entre autres la qualité et/ou la quantité de toxines produites à<br />
l’intérieur des vaisseaux de la plante hôte favorisant ainsi l’apparition des<br />
symptômes (Keen et al., 1972 ; Chaib, 1987).<br />
Nos résultats ont également montré une stimulation de l’activité<br />
carboxyméthylcellulase en fonction de la salinité croissante du milieu CMC<br />
approprié à la production de l’enzyme (Regragui et al., 2003). La production des<br />
polysaccharidases par <strong>Verticillium</strong> peut varier avec la nature de la source de<br />
carbone (Gupta & Heale, 1971 ; Bakhali, 1995). Cette étude a mis en évidence, pour<br />
la première fois, l’effet du chlorure de sodium sur l’activité cellulolytique de<br />
<strong>Verticillium</strong> rejoingnant les travaux de El Abyad et al. (1992) sur l’impact de la<br />
salinité du milieu sur les activités enzymatiques de Sclerotium. rolfsii et de<br />
Rhizoctonia. Solani.<br />
En revanche, le sel semble avoir un effet négatif sur l’activité des phénoloxydases,<br />
produites par le champignon, principalement les laccases. En effet, l’activité de ces<br />
enzymes diminue dès que le milieu s’enrichit en NaCl. Ces enzymes ne sont pas<br />
liées directement à la pathogénèse du champignon mais peuventt intervenir dans<br />
sa phase saprophytique en dehors de la plante hôte ; le champignon vit, en effet,<br />
sur les débris végétaux qu’il dégrade en tant que saprophyte (Lahlou, 1983).<br />
La modification des activités enzymatiques serait associée à une action plus<br />
profonde du sel sur la synthèse des protéines extracellulaires par <strong>Verticillium</strong>.
196<br />
L’analyse biochimique des filtrats de culture a révélé une augmentation de la<br />
quantité de protéines excrétées dans les milieux de culture lorsque ces derniers<br />
sont amendés avec NaCl (2-6g/l). Cette hausse des taux de protéines a été<br />
accompagnée d’une variation du pH final des filtrats qui est passé de la neutralité à<br />
une légère alcalinité aux concentrations inductrices. Les variations du pH<br />
traduisent une diversité dans la production métabolique du parasite soumis au<br />
régime salin.<br />
L’analyse électrophorétique des protéines, excrétées dans les filtrats de culture, a<br />
permis de rendre compte de cette diversité. Elle a mis en évidence d’une part, une<br />
action positive du sel sur l’expression des protéines majeures de PM 63 ; 73 et 76<br />
Kda et d’autre part, l’absence de la protéine 45 Kda à partir de 4g/l et la synthèse<br />
de novo de deux nouvelles protéines.<br />
Les changements dans la quantité et la qualité des protéines secrétées seraient<br />
corrélés à une plus grande virulence de l’agent pathogène en présence de sel. Cette<br />
suggestion va dans le sens des observations d’autres travaux ayant mis en rapport<br />
la quantité de protéines excrétées et la pathogénécité des isolats de <strong>Verticillium</strong><br />
(Chaib, 1987 ; Saksirirat & Hoppe, 1991 ; Nachmias et al., 1992).<br />
Dans l’objectif de lutter efficacement contre la verticilliose par un moyen non<br />
polluant et sans inconvénients pour l’environnement, la bioprotection des tomates<br />
contre la verticilliose a été tentée en conditions salines de culture.<br />
Une étude préliminaire conduite in vitro a mis en évidence que l’antagonisme<br />
microbien de plusieurs microorganismes bénéfiques du sol (Penicillium sp,<br />
Talaromyces flavus, Trichoderma harzianum, Fusarium oxysporum non<br />
pathogène et Bacillus sp) vis-à-vis du <strong>Verticillium</strong> est stimulé par la salinité du<br />
milieu de culture. L’action favorable du sel serait due à la bonne tolérance à la<br />
salinité de ces différents antagonistes. Parmi ces derniers, Trichoderma<br />
harzianum a été retenu pour des essais in vivo en raison de son action antagoniste<br />
très performante à l’égard de l’isolat P80 de <strong>Verticillium</strong>.
197<br />
L’analyse des effets du sel sur l’efficacité des différents modes d’action de T.<br />
harzianum in vitro a montré que l’action antagoniste, exercée par compétition et<br />
par antibiose, n’est affaiblit que par des concentrations de NaCl élevées dépassant<br />
celles des sols salins marocains.<br />
L’antagonisme de T. harzianum, bien exprimé in vitro, a été testé in vivo au<br />
contact de la plante hôte. Dans les conditions normales de culture, le traitement<br />
préalable des racines de tomate par les spores de l’antagoniste a conféré aux<br />
plantes une protection positive qui s’est exprimée par la réduction de l’action<br />
dépressive du parasite sur la croissance des plantes.<br />
Le succès de cette protection dépend du délai séparant la pré-inoculation de<br />
l’inoculation agressive. Un délai de 48heures a assuré une protection positive des<br />
tomates contre la verticilliose. Cet intervalle de temps semble nécessaire pour le<br />
déclenchement des réponses de défense de la plante à la suite de la primoinfection.<br />
Les mécanismes de défense des plantes sont complexes et font appel à des<br />
mécanismes cellulaires, biochimiques et moléculaires. Plusieurs travaux ont mis<br />
en évidence la synthèse des protéines PR (Pathogenesis related) et des<br />
phytoalexines. Howell et al. (2000) ont pu isolé des terpénoides des racines de<br />
coton inoculées avec Trichoderma virens. Ces molécules possèdent des propriétés<br />
antifongiques contre R. solani. D’autres phytoalexines extraites des feuilles de<br />
luzerne à la suite d’inoculation incompatible inhibent la germination des spores de<br />
V. albo-atrum et freine la progression du champignon dans la totalité de la plante<br />
(Flood & Milton, 1982). Ce dernier point vient réconforter notre résultat<br />
concernant le retard de la colonisation des tiges par l’agent pathogène chez les<br />
plantes de tomate protégées par T. harzianum.<br />
En fait, la présence de l’antagoniste sur les racines de tomate 48 heures avant<br />
l’infection par le pathogène ne s’oppose pas à l’invasion de la racine par le parasite,<br />
mais semble retarder l’avancée mycélienne dans la totalité des tissus du xylème<br />
grâce à des mécanismes qui reste à élucider.
198<br />
Dans la nature, l’efficacité de cet antagoniste dépend des facteurs de<br />
l’environnement. Aussi, sa capacité à induire la résistance des tomates à<br />
<strong>Verticillium</strong> a été examinée en conditions salines de culture. Les résultats de cette<br />
étude a dévoilé que la bioprotection des tomates arrosées avec des solutions salines<br />
à 30mM de NaCl est aussi satisfaisante que celle conférée en absence de sel. Des<br />
concentrations salines plus élevées ne permettent qu’une protection partielle alors<br />
qu’elles ne semblent pas réduire l’action antagoniste de T. harzianum in vitro.<br />
Cette constatation souligne le rôle joué par la plante dans l’expression de la<br />
bioprotection. Le degré de protection acquise dépendrait donc de l’efficacité des<br />
mécanismes de défense mis en jeu avant le processus de la pathogénèse. La<br />
performance de ces derniers serait affaiblie en présence d’un certain degré de<br />
salinité.<br />
Il faut toutefois signaler que les concentrations salines favorables à l’expression de<br />
l’antagonisme in vivo de T. harzianum s’alignent avec les taux de salinité des eaux<br />
d’irrigation utilisées dans les régions du littoral atlantique.<br />
Grâce aux résultats obtenus, le contrôle biologique de <strong>Verticillium</strong> par T.<br />
harzianum peut être suggéré pour éliminer la maladie dans les sols salins comme<br />
alternative à l’utilisation des traitements chimiques actuellement fort contestés.<br />
Certes, la protection conférée aux plantes a été obtenue dans des conditions<br />
contrôlées de culture et d’inoculation. L’agent inducteur de la résistance a été<br />
effectivement appliqué directement sur les racines pour assurer une colonisation<br />
efficace de celles-ci par le microorganisme bénéfique. Pour compléter cette étude,<br />
des essais au champ sont nécessaires pour tester la capacité de Trichoderma<br />
harzianum à coloniser les sols salins et à empêcher la réussite de l’infection avec<br />
<strong>Verticillium</strong> en agissant par antagonisme ou par induction de la résistance.<br />
L’étude préalable de son interaction avec les autres microorganismes du sol est<br />
primordiale avant son incorporation dans notre environnement.<br />
En perspective, les résultats de cette étude ouvrent des voies de recherche<br />
intéressantes.
199<br />
Nos tests se sont limités à l’analyse des paramètres physiologiques liés à la<br />
combinaison salinité-<strong>Verticillium</strong>. D’autres études doivent se pencher sur la<br />
caractérisation biochimique des protéines extracellulaires synthétisées de novo par<br />
le champignon sous régime salin et leur effet sur la plante.<br />
Les recherches sur la bioprotection des tomates pourront se poursuivre par l’étude<br />
de l’impact de la salinité sur les mécanismes de défense, physiques et<br />
biochimiques, impliqués dans l’induction de la résistance au <strong>Verticillium</strong> par T.<br />
harzianum.<br />
Elles porteront d’une part, sur les modifications structurales des cellules<br />
provoquées par le traitement avec les spores de T. harzianum et d’autre part, sur la<br />
caractérisation biochimique des molécules défensives et l’évaluation de leur<br />
pouvoir antifongique.<br />
Il se trouve par ailleurs que certaines souches de Trichoderma sp semblent exercer<br />
une action stimulatrice de la croissance des plantes. La recherche de souches de<br />
Trichoderma sp à la fois tolérantes au sel, stimulatrices de la croissance et<br />
antagonistes à <strong>Verticillium</strong> pourrait ouvrir de nouveaux horizons visant<br />
l’amélioration et la protection des plantes dans les zones où le problème de la<br />
salinité est posé.
200<br />
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(2-3). Abstract. Annu. Rev. Physiol. 11: 299-322.
216<br />
ANNEXES<br />
ANNEXE 1 : Milieux de culture et solution d’arrosage<br />
- Milieu PDA :<br />
*PDA (Difco)<br />
40g<br />
*Gélose<br />
5g<br />
*Eau distillée<br />
1L<br />
Autoclaver à 110°c pendant 30 minutes<br />
- Milieu Malt<br />
*Extrait de malt 20g<br />
*Gélose<br />
20g<br />
*Eau distillée<br />
1L<br />
Autoclaver à 110°c pendant 30 minutes<br />
- Milieu Czapeck liquide<br />
*NaNO3<br />
2g<br />
*KH2 PO4<br />
1g<br />
*MgSO4 7H2O 0.5g<br />
*KCL 0.5g<br />
*FeSO4 7H2O 0.01g<br />
*Saccharose<br />
30g<br />
*Eau distillée<br />
1L<br />
Autoclaver à 120°C pendant 30 minutes<br />
-Solution nutritive d’arrosage<br />
*Ca(NO3)2 4H2O 0.935g<br />
*Mg SO4 7H2O 0.544g<br />
*KH2PO4 0.181g<br />
*K2H PO4 0.058g<br />
*KNO3 0.353g<br />
*NH4 NO 0.023g<br />
*(NH4)2 SO4 0.086g<br />
*Oligo-élément (a)<br />
0.05ml<br />
*Complexe ferrique(b) 0.5ml<br />
*Eau distillée<br />
1000ml<br />
(a) ZnSO4 7H2o : 100mg - MmnCl2 4H2O:100mg - H3BO3 :100mg<br />
FeCl3 6H2O :50mg – CuSO4 5H2O64mg – KI:10mg<br />
NH4 MoO4 :10mg – Eau distillée qsp :1000ml<br />
(b) Dissoudre 21g de complexon II (EDTA) dans 286ml de KOH N et<br />
ajouter 24.9mg FeSO4 7H2O. Ajuster à environ 950ml avec de l’eau distillée<br />
puis agiter le tout à l’air pendant une nuit.Ajuster le pH à 5.5 avec de la<br />
potasse. Compléter à 1000ml.
217<br />
ANNEXE 2 : Electrophorèse SDS-PAGE<br />
A. Solutions stocks<br />
Utiliser de l’eau bidistillée fraiche. Toutes les solutions doivent être filtrées sur<br />
papier Wattman n°1 après dissolution. Les pH des solutions doivent être vérifiés<br />
avant chaque utilisation<br />
1. Solution d’acrylamide-bis : protogel<br />
*Acrylamide<br />
30g<br />
*Bis-acrylamide 0.8g<br />
*H2O<br />
1000ml<br />
Conserver à l’obscurité à 4°C (1 à 2 mois)<br />
2. Tampon pour gel de séparation (resolving gel buffer)<br />
*Tris-Cl (1.5M) 36.3g<br />
*H2O qsp<br />
200ml<br />
Ajuster le pH à 8.8 avec HCl. A conserver deux mois à 4°C<br />
3. Tampon pour gel de concentration (Staking gel buffer)<br />
*Tris-Cl 1M<br />
6g<br />
*H2O qsp<br />
50ml<br />
Ajuster le pH à 6.8 avec HCl<br />
4. Solution de SDS à 10% (Sodium dodecyl sulfate)<br />
*SDS<br />
10g<br />
*H2O<br />
100ml<br />
Conserver à la température ambiante plusieurs semaines.<br />
5. tampon de migration x 5<br />
*Tris-base 15.1g<br />
*Glycine<br />
94g<br />
*SDS<br />
50ml de la solution SDS à 10%. A ajouter<br />
au dernier moment.<br />
6. Solution de persulfate d’ammonium à 10%<br />
A préparer au dernier moment<br />
*Persulfate<br />
100mg<br />
*H2O<br />
1ml
218<br />
B. Préparation des gels<br />
1. Gel de séparation à 10% d’acrylamide<br />
Mélanger dans une fiole à vide de 500ml :<br />
Protogel<br />
16.7ml<br />
Tris-Cl 1.5M<br />
12.5ml<br />
SDS<br />
0.5ml<br />
H2O<br />
19.5ml<br />
Ajouter goutte à goutte<br />
Persulfate d’ammonium 500µl<br />
TEMMED 20µl<br />
Dégazer sous vide jusqu’à disparition complète des bulles. Couler immédiatement<br />
le gel avec une pipette de 5ml. Mettre un mince filet d’eau à la surface du gel pour<br />
éviter toute évaporation<br />
2. Gel de concentration (Staking) à 5%<br />
Mélanger dans une fiole à vide de 250ml<br />
Protogel<br />
1.7ml<br />
Tris-HCl 1M 1.25ml<br />
SDS<br />
0.1ml<br />
H2O<br />
6.8ml<br />
Mélanger et dégazer sous vide comme précédemment. Pendant ce temps, éliminer<br />
l’eau à la surface du gel de séparation. Rincer trois fois avec le tampon Tris-HCl 1M<br />
dilué au ¼. Eliminer le maximum de tampon avec du papier Joseph.<br />
Après dégazage, ajouter<br />
Persulfate d’ammonium 100µl<br />
TEMED 10µl<br />
Couler sur le gel précédent avec une pipette de 1ml. S’assurer de la polymérisation<br />
du gel dans le liquide qui reste dans la fiole.<br />
Placer le peigne entre les deux plaques de verre pour former les puits. Après<br />
polymération du gel, le peigne est enlevé et les puits sont rincés.<br />
C. Préparation des extraits avant dépôt<br />
1. Solution de traitement des échantillons<br />
*Tampon TrisHCl 0.5M 1.25ml
219<br />
*SDS à 10%<br />
2ml<br />
*Glycérol<br />
1ml<br />
*mercaptoéthanol<br />
0.5ml<br />
*Bleu de bromophénol à 1% 0.20ml<br />
2. traitement des échantillons<br />
Mélanger l’échantillon à analyser volume à volume (ex 50µl + 50) dans la solution<br />
de traitement.<br />
Chauffer 5 minutes à 100°C en faisant un trou dans l’eppendorf. Les échantillons<br />
peuvent être conservés à –20°C et réchauffés avant utilisation.<br />
D. Courbe étalon des protéines standards<br />
Log PM<br />
2,4<br />
2,3<br />
2,2<br />
2,1<br />
2<br />
1,9<br />
1,8<br />
1,7<br />
1,6<br />
1,5<br />
1,4<br />
0,02 0,14 0,28 0,35 0,79<br />
mobilité relative<br />
Les zymogrammes sont établis après chaque révélation. Le rapport frontal est<br />
calculé par la suite comme suit :<br />
RF= distance parcourue par la bande<br />
Distance parcourue par le front de migration<br />
Les PM des différentes bandes sont déterminés par extrapolation de la courbe<br />
étalon des protéines standards.