Une nouvelle stratégie de biocontrôle contre les champignons phytopathogènes par la voie métabolique UPR

Des travaux entrepris précédemment à l’IRHS sur les interactions hôte/pathogène, avec pour modèle le champignon pathogène Alternaria brassicicola, ont permis de mettre en évidence trois voies métaboliques impliquées dans la protection contre les effets toxiques des défenses des plantes : la voie CWI (Cell Wall Integrity), la voie HOG (High Osmotic Glycerol) et la voie UPR (Unfolded Protein Response). Parmi ces voies, la voie UPR a été identifiée comme une cible particulièrement prometteuse pour le développement de nouvelles méthodes de protection des cultures, car des mutants d’A. brassicicola altérés dans celle-ci montraient une perte totale de pouvoir pathogène conjugué à une forte sensibilité aux métabolites de défenses des plantes. 

Pour proposer une solution en accord avec les enjeux de maîtrise de l’empreinte écologique, une nouvelle stratégie de biocontrôle a été élaborée visant à favoriser une synergie entre les composés de défenses produits naturellement par les plantes et un inhibiteur naturel de la voie UPR appliqué à dose sub-toxique pour le champignon. Dans un premier temps, un test de criblage in vivo a été développé et appliqué à 76 produits naturels de structures diverses.

Schéma général de la stratégie de protection via la recherche d’inhibiteurs naturels de la voie UPR fongique - Auteur : Thomas Charpentier

Ce test, qui cible l’inhibition de la protéine IRE1, principal activateur de la voie UPR fongique, a permis de mettre en lumière la classe des xanthones polyhydroxylées et prénylées, comme classe d’inhibiteurs potentiels de cette voie. Le composé le plus actif est la γ-mangostine notamment extraite du péricarpe du mangoustan. Le mode d'interaction entre le site de liaison d'IRE1 et les xanthones actives a également été analysé par des approches in silico de docking moléculaire (méthode qui prédit l'orientation d'une molécule par rapport à une autre pour avoir le complexe le plus stable), ce qui a révélé les types d’interactions entre les inhibiteurs et le site de liaison de la protéine cible.

Des concentrations subtoxiques de trois xanthones issues du test de criblage, ont ensuite été déterminées par suivi de croissance fongique sur deux champignons phytopathogènes : A. brassicicola et Botrytis cinerea. Enfin, l’application de ces composés aux concentrations sub-létales, déterminées précédemment, a entraîné une réduction significative de la taille des nécroses sur les organes aériens des plantes inoculées pour les deux champignons phytopathogènes. Ces résultats ont donné lieu à un dépôt de brevet qui est l’objet d’une licence d’exploitation par la start-up angevine Green Impulse.

Cette stratégie apparaît originale car cette voie de signalisation n'a jamais été considérée comme une cible fongicide dans la protection des cultures. De plus, ce mode d'action est novateur car les inhibiteurs sont appliqués à des doses restreintes qui visent à ne pas avoir d'effet biocide direct sur les champignons non ciblés vivant dans les sols ou à la surface des plantes. Ces inhibiteurs ne font qu'affaiblir les agents pathogènes qui pénètrent dans les tissus de l'hôte en les rendant plus sensibles à l'action antimicrobienne des composés de défense. Le développement de cette nouvelle stratégie de biocontrôle se poursuit actuellement par la recherche de nouveaux inhibiteurs de la voie UPR et par l’évaluation de leur efficacité sur d’autres pathosystèmes.

PARTENAIRES SCIENTIFIQUES :
IRHS (INRAE, Institut Agro Rennes Angers, Université Angers) - SFR QUASAV, 49070 Beaucouzé, France
SONAS, Université Angers, SFR QUASAV, F-49000 Angers, France

FINANCEMENT :
« Objectif végétal, Recherche, Formation et Innovation en Pays de la Loire », Région Pays de la Loire, Angers Loire Métropole, Fonds Européen de développement régional

PUBLICATIONS ASSOCIEES :

Charpentier, T., Viault, G., Le Ray, A-M., Bataillé-Simoneau, N., Helesbeux, J-J., Blon, N., Bastide, F., Marchi, M., Aligon, S., Bruguière, A., Dinh, C. P., Benbelkacem, Z., Dallery, J-F., Simoneau, P., Richomme, P., & Guillemette, T. (2023). Natural Products Targeting the Fungal Unfolded Protein Response as an Alternative Crop Protection Strategy. Journal of Agricultural and Food Chemistry. . 71, 13706–13716 (2023). https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c03602

- Brevet : Bataillé-Simoneau, N. et al. Compositions and Methods for Controlling Phytopathogenic Infections. WO2023099609A1, June 8, 2023.