Effet de la température et d'un signal de quorum-sensing sur la physiologie et le cycle d'infection de la pomme de terre par les Erwinia spp. Pectinolytiques (Pectobacterium spp. )

par Bruno Smadja

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire. Microbiologie

Sous la direction de Nicole Orange.

Soutenue en 2003

à Rouen .


  • Résumé

    La pomme de terre (Solanum tuberosum) subit l'attaque d'ennemis aussi divers que les nématodes, les insectes ou les micro-organismes. Parmi ces derniers, les bactéries Erwinia carotovora subsp. Atroseptica (Eca), E. Carotovora subsp. Carotovora (Ecc) et E. Chrysanthemi, renommées respectivement Pectobacterium atrosepticum, P. Carotovorum subsp. Carotovorum et P. Chrysanthemi, causent des pertes économiques importantes. Le développement de la maladie au champ et en conservation est influencé par la température et l'humidité. Le tubercule qui sera à l'origine de la nouvelle plante et des tubercules fils est la source d'inoculum et le vecteur principal des Erwinia spp. Pectinolytiques. La place occupée par le Comité Nord est prépondérante dans la filière de production de plants de pommes de terre. Récemment, cette structure est à l'origine d'un nouveau système de production de mini-tubercules : la production hors-sol. Notre étude expérimentale avait pour objectif d'évaluer les risques de contamination de ce système par des Erwinia spp. Pectinolytiques. La physiologie et le pouvoir pathogène in vitro et in planta de plusieurs souches appartenant à Eca et Ecc a été étudiée. La gamme de croissance et la vitesse de multiplication de ces souches sont dépendantes de la température. Les activités pectate lyase et protéase, impliquées dans la dégradation de la paroi cellulaire végétale, le sont aussi. Ces activités sont maximales à une température qui est inférieure à la température optimale de croissance. D'après ces résultats et en accord avec la bibliographie, nous suggérons que la température optimale de croissance n'est pas la température optimale de pathogénie : celle-ci représenterait un compromis entre la multiplication bactérienne et la production des activités lytiques. Les interactions Solanum tuberosum / Eca ont été plus particulièrement étudiées grâce à la mise au point d'un test de pouvoir pathogène sur tubercules. Les deux phases de la maladie ont pu être discernées : la phase de primo-infection, symbolisée par une multiplication bactérienne importante, puis la phase de macération, associée aux productions enzymatiques. Au cours de ces étapes, les bactéries emploient un système de communication reposant sur la production de molécules signal (N-acyl homosérine lactones). La suppression artificielle de ce signal démontre son rôle primordial sur l'expression des caractères bactériens impliqués dans la seconde étape de la maladie. Les implications de nos résultats pour le Comité Nord et les perspectives de lutte sont discutées.


  • Résumé

    Potato (Solanum tuberosum) undergoes enemy's attacks as different as nematodes, insects or microorganisms. Among these latter, Erwinia carotovora subsp. Atroseptica (Eca), E. Carotovora subsp. Carotovora (Ecc) and E. Chrysanthemi, recently reclassified as respectively Pectobacterium atrosepticum, P. Carotovorum subsp. Carotovorum and P. Chrysanthemi, cause important economic losses. Disease development in the field and in the storage is greatly influenced by temperature and humidity. The seed tuber, which will be at the origin of the new plant and the progeny tubers, is an inoculum source and the main vector of soft rot Erwinia. The "Comité Nord" is a leader for the seed potatoes production in France. Recently, this organism developed the potato minituber production by soilless cultures. Our experimental study aim to estimate the risks of contamination of this system by soft rot Erwinia. The physiology and the pathogenicity of several strains belonging to Eca and Ecc were studied in vitro and in planta. The growth range and the growth rate of these strains are dependent to the temperature. Pectate lyase and protease activities involved in the breakdown of the cell walls of the host plant are also thermoregulated. These activities are maximal in a temperature, which is lower than the optimal growth temperature. According to the literature and our results, we suggest that the optimal growth temperature is not the optimal temperature for pathogenicity: it may thus be a compromise allowing both bacterial multiplication and the production of sufficient exoenzymes activity to attack the plant cell wall efficiently. Solanum tuberosum / Eca interactions were studied more particularly with a virulence test on tubers. The two-phase disease development has been demonstrated: the primo-invasion phase, during which the bacteria multiply actively then the maceration phase, characterized by the concerted synthesis of the exoenzymes. During these phases, bacteria use a cell-to-cell communication system based on the small diffusible molecules signal (N-acyl homoserine lactones). The artificial abolition of this signal demonstrates its fundamental implication on the expression of microbial traits involved in the second phase of the disease. The implications of our results for the "Comité Nord" and the perspectives of the soft rot control are discussed.

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Informations

  • Détails : VI-160f.-[42]p.-[8]p.de dépl.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 431 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 03/ROUE/S042
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  • Cote : 03/ROUE/S042
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