Memoire Online - Recherche et validation de résistance génétique au dépérissement bactérien causé par pseudomonas syringae chez l'abricotier.

La maladie a été décrite dans les années 60, suite au développement rapide de nouvelles plantations. Tout d'abord signalée en verger de pêcher dans la vallée du Rhône, elle est certainement la première cause de dépérissement du verger d'abricotier en Drôme-Ardèche.

2.1 Agent causal

L'agent causal est une bactérie du genre Pseudomonas, qui se caractérise par un chromosome circulaire entre 5,9 et 6,5 Mbp. Globalement, le génome contient environ 5000 gènes dont un minimum 30% sont spécifiques aux pathovars (Baltrus et al., 2011; Buell et al., 2003; Green et al., 2010).

Elle colonise les surfaces et les tissus végétaux de la plante hôte. En se basant sur la pathogénicité et la gamme des plantes hôtes, Pseudomonas syringae, l'agent pathogène responsable de la maladie du chancre bactérien (Preston, 2004), regroupe 50 pathovars (Young, 2010) signalés sur 180 espèces dans le monde (Kaluzna et al., 2010). Chez les arbres fruitiers six pathovars pathogènes ont été identifiés (tableau 1).

L'étude du chancre bactérien a été initiée en Pologne par Brzezinski (1902) qui a déterminé que la gommose et le dépérissement du pêcher, de l'abricotier, du prunier, et du cerisier était d'origine bactérienne. En même temps en Hollande, Van Hall (1902) décrit l'agent causal de la brûlure bactérienne du Lilas comme Pseudomonas syringae.

Plus tard, la position taxonomique de P. syringae et P. morsprunorum a été changée après la révision des statuts des bactéries pathogènes. La classification récente des pathovars de P. syringae déterminée par hybridation d'ADN a montré que P. syringae pv. syringae (Pss), P. syringae pv. morsprunorum (Psm) race 1 et race2 sont des agents pathogènes génétiquement distincts adaptés aux mêmes plantes hôtes (Bultreys and Kaluzna, 2010) .

P. syringae est caractérisé par une grande variabilité génétique, physiologique et biologique que certains auteurs expliquent par les nombreuses combinaisons possibles en fonction des conditions de climat, sol, et méthode de culture (Roos and Hattingh, 1987b).

L'abricotier (Prunus armeniaca L.), le pêcher (P. persica), le prunier (P. domestica L.) peuvent être sévèrement attaqués par trois bactéries : Pseudomonas syringae pv. syringae (Pss), Pseudomonas syringae pv. monorsprunorum (Psm), et Pseudomonas viridiflava (Prunier and Cotta, 1985). Cette dernière bien qu'on lui ait attribué un nom d'espèce, fait partie du complexe P. syringae (Gardan et al., 1999; Young, 1991). Au sein des Pseudomonas syringae pv. monorsprunorum (Psm), il a été déterminé deux races : P. syringae pv monorsprunorum race 1 et P. syringae pv. Monorsprunorum race 2 (Freigoun and Crosse, 1975; Vicente et al., 2004).

Une étude menée en Turquie sur l'abricotier montre que sur 53 isolats de P.syringae, 42 isolats était identifiées comme Pss et 11 comme Psm (Donmez et al., 2010; Kennelly et al., 2007). (Crosse and Garrett, 1966; Kennelly et al., 2007) ont identifié que la souche Pss était plus pathogène pour l'abricotier tandis que Psm était plus pathogène sur le cerisier (Latorre and Jones, 1979).

Tableau 1: Liste des espèces de Pseudomonas et des pathovars de P. syringae, rencontrées chez les arbres fruitiers

Agent	Maladie	Hôte(s)	Sources
Pseudomonas avellanae	bacterial canker	Noisette européenne	(Scortichini, 2002)
Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi	olive knot	Olive	(Young, 2004)
Pseudomonas syringae pv. avii	bacterial canker	Cerisier sauvage	(Menard et al., 2003)
pv. caryli	twig dieback	Noisette européenne	(Scortichini et al., 2005)
pv. morsprunorum	bacterial canker	Fruits à noyau	(Latorre and Jones, 1979)
pv. papulans	blister spot	Pommier	(Bedford et al., 1988)
pv. persicae	bacterial canker	Pêcher	(Barzic and Guittet, 1996)
pv. syringae	nécrose apicale	Mangue	(Cazorla et al., 1998)
	bacterial canker	Fruits à noyau	(Latorre and Jones, 1979)
	blister bark	Pommier	(Mansvelt and Hattingh, 1986a)
	blossom blast	Poirier	(Mansvelt and Hattingh, 1986b)

P. syringae est un bacille à gram négatif, aérobie strict, pathogène fluorescent, capable de se déplacer grâce à ses flagelles polaires. La plupart des espèces de ce genre sont ubiquistes, et peuvent coloniser une grande variétés de niches écologiques et microclimatiques, en exprimant des symptômes de gravité variable (Kaluzna et al., 2010). Ces Pseudomonas présentent des molécules qui peuvent être des antigènes (Samson and Saunier, 1987), dont la connaissance est à la base de la discrimination des pathovars.

L'espèce P. syringae possède trois propriétés importantes: un pouvoir pathogène, un pouvoir glaçogène, et une aptitude à la vie épiphyte.

Pseudomonas syringae est un germe ubiquiste et pathogène de nombreuses plantes mais sa principale caractéristique est une présence épiphyte à la surface d'un très grand nombre de plantes hôtes; il y constitue alors des populations qui sont particulièrement abondantes au printemps (Hirano and Upper, 1990). Cette aptitude à coloniser la surface des organes aériens des plantes et à s'y multiplier conduit à des populations

bactériennes élevées, essentielles pour l'initiation de l'infection, et forment un réservoir d'inoculum (Gaignard and Luisetti, 1993).

Le cycle de la maladie du chancre bactérien comporte des phases d'hiver et d'été (Cameron, 1962). Durant la phase hivernale, les bactéries sont présentes sur l'écorce des tiges et des branches alors que durant l'été, les bactéries occupent les tissus verts (les feuilles, les fleurs et les pousses) (Crosse, 1966). Le cycle de P.s pv persicae proposé par Luisetti est décrit dans la figure 1.

C'est avec les travaux de Crosse (1959) que l'on commence à considérer la feuille comme un habitat pour les micro-organismes, à parler de phyllosphère (habitat localisé à la surface des feuilles et dans les espaces intercellulaire) et de vie épiphyte (population résidentes à la surface des feuilles dont la croissance est associée aux tissus sains de la plante). Afin de se protéger de la dessiccation, des rayons UV et des radicaux libres, les P. syringae peuvent former des agrégats par l'intermédiaire de structures extracellulaires comme des exopolysaccharides (EPS tel que l'alginate).

Figure 1: Cycle biologique de P.s percicae sur pêcher (Gaignard and Luisetti, 1993)

Le pouvoir pahogène traduit une spécificité d'hôte liée au pathovar considéré, sauf pour le pathovar syringae dont la gamme d'hôte est actuellement contestée. En effet, l'adaptation à de nombreuses espèces végétales, à des environnements différents, résulte d'une sélection permanente, en réponse à la pression du milieu, favorisant l'apparition de sous-populations (écotype, pathotypes).

Une fois que P. syringae a colonisé la surface extérieure de la plante, la bactérie pénètre les espaces intercellulaires par des lésions ou des ouvertures naturelles. Le pouvoir pathogène de P. syringae s'exprime alors suivant deux processus: la sécrétion de protéines effectrices à l'intérieur des cellules des plantes hôtes afin de moduler les fonctions de la plantes, et/ou la production d'exopolysaccharides, de phytotoxines, de phytohormones et d'enzymes dégradant les parois cellulaires.

La réussite de l'infection est fonction de la quantité de l'inoculum, du niveau de sensibilité de la plante au moment de la pénétration et des conditions environnementales (Young, 1991). A une phase épiphyte succède une phase pathogène et réciproquement. Des études ont ainsi montré qu'il y avait une relation entre le nombre de bactéries de P.s pv syringae présentes à la surface des organes aériens du maïs et l'intensité des dégâts de gel. Des analyses (Luisetti et al., 1991) sur vigne ont également montré que les dégâts dus au gel étaient plus intenses lorsque le nombre de P.s pv syringae augmentait.

La production de toxine apparait être également un élément important du pouvoir pathogène. La virulence de P.s pv syringae est attribuée d'une part aux nécroses au niveau des fleurs, branches, des bourgeons et des feuilles induites par une toxine, connue sous le nom de syringomycine (antibiotique) (Bender et al., 1999; Quigley and Gross, 1994). En effet des inoculations avec cette toxine pour des concentrations variables sur des bourgeons de pêcher (Sinden et al., 1971) ont donnés des symptômes similaires à ceux de l'inoculation avec la bactérie. Il semble que la syringomycine produite par P.s pv syringae, perturbe les fonctions physiologiques localisées au sein des membranes plasmiques des cellules hôtes via des flux H⁺,Ca2⁺ et K⁺ (Gross and Cody, 1985; Zhang and Takemoto, 1987), avec la perturbation du gradient pH de la membrane plasmique, l'acidification cytoplasmique, et la création d'un environnement riche en nutriment pour la bactérie, initiant la mort cellulaire (Bender et al., 1999;

Quigley and Gross, 1994). Outre son effet perturbateur, la syringomycine facilite la diffusion des bactéries à la surface des plantes par la diminution de la tension superficielle de l'eau (Bender et al., 1999). Bien qu'elle soit un important facteur de virulence, la syringomycine peut non seulement induire l'exsudation de métabolites par la plante sans pour autant créer de maladie, mais elle agit comme un biosurfactant (composé actif qui favorise l'humidification, la solubilisation et l'émulsion de composés organiques) régulant la disponibilité en eau pour la bactérie (Lindow and Brandl, 2003).

Trois facteurs importants sont impliqués dans la synthèse de la syringomycine : la reconnaissance des signaux de plantes par les bactéries, l'induction des gènes impliqués dans la production de syringomycine (six gènes étroitement liés, dans un cluster, sont impliqués dans la synthèse (syrB1, syrB2, syrC, et SyrE), la sécrétion (syrD), la régulation (syrP) de la syringomycine), et la sécrétion de cette phytotoxine (Quigley and Gross, 1994). En effet, l'activation de la production de cette toxine se produit dans les molécules de signalisation de la plante, telles que les glycosides phénoliques, qui sont présentes dans les feuilles, les écorces, les fleurs et les plantes sensibles à l'infection par P. syringae pv. syringae. De plus, cette production de syringomicine est améliorée en présence de sucres, en particulier le saccharose et le fructose. Dans le cas du cerisier, les feuilles possèdent deux glycosides de flavonol, et un glycoside de flavanone, tandis que de grandes quantités de saccharose et le fructose sont aussi présents. La grande disponibilité de ces molécules de signalisation de la plante, et leur implication dans la production de syringomycine, peut expliquer la sensibilité de la cerise à P. syringae pv. syringae (Bender et al., 1999).

Cette toxine contribue significativement au niveau de la virulence de la bactérie, ainsi (Luisetti, 1983) a démontré que l'agressivité de P.s pv persicae était corrélée avec leur aptitude à produire des toxines. Les toxines produites par P. syringae appartiennent à différentes familles et sont issues de voies de synthèse diverses :

Tableau 2: Phytotoxines produites par différents pathovars de P. syringae et modes d'action (Bender et al., 1999)

Toxine	Pathovar	Classe chimique ou origine de la biosynthèse	Mode d'action
Coronatine	atropurpurea, glycinea, maculicola, morsprunorum,tomato	Polyketide	Chloroses Hypertrophie inhibition de l'élongation racinaire et stimulation de la production d'éthylène
Persicomycine	persicae	Acide gras
Phaseolotoxine	actinidiae, phaseolicola	Sulfodiaminophosphinyl peptide	Inhibition de l'OCTase impliquée dans le cycle de l'urée Chloroses
Syringomycine^a	syringae, aptata, atrofaciens	Lipodepsinonapeptide	Création de pores dans la membrane et de flux de cations, nécroses
Syringopeptine	syringae	Lipodepsinonapeptide	Même mode d'action que la syringomycine

a incluant les toxines relatives comme la syringotoxine, la syringostatine, et la pseudomycine.

Certaines espèces du genre Pseudomonas, dont P. syringae, P. viridiflava et P. fluorescens peuvent être glaçogènes, c'est-à-dire avoir la capacité d'augmenter la température du point de congélation de l'eau dans les tissus (Hirano and Upper, 2000), provoquant ainsi la rupture de la paroi cellulaire végétale et permettant la colonisation des tissus (Scortichini, 2010). Cette capacité est fréquente pour les souches épiphytes du pathovar syringae mais n'a jamais été rencontrée au sein du pathovar morsprunorum race 1 (Mittelstädt and Rudolph, 1998). Cette propriété est considérée comme un des facteurs favorisant les premières phases de l'infection bactérienne.

Dans cette catégorie avec une activité de prise en glace (ou INA pour Ice Nucletation Activity) (Gross et al., 1984), on trouve la majorité des pathovars de l'espèce P.syringae dont P. syringae pv syringae. La majorité (80%) des souches de P. syringae pv syringae isolées en France ont une activité glaçogène à une température de -5°C.

Recherche et validation de résistance génétique au dépérissement bactérien causé par pseudomonas syringae chez l'abricotier.

2. Le chancre bactérien

2.1 Agent causal