Cours : L'infection et la colonisation de l'hôte

Introduction

Il existe deux grands points d'infections :

Le rhizoplant (racines)

Le phylloplant (parties aériennes)

On aura des pathogènes différents selon leur lieu d'infection.

L'humidité, la température, la lumière, le pH, la qualité et la quantité des nutriments proches de l'hôte, constitue les facteurs principaux intervenant dans l'établissement du parasite à proximité de l'hôte.

Doc 1 : exemple : les exsudats racinaires au niveau de la rhizosphère peuvent être très important dans des chimiotactismes pour des zoospores (déplacement dans l'eau). Au niveau de ces exsudats, on peut avoir une quantité nutritionnelle différente qui fera en sorte que la plante sera colonisé ou pas.

On a un concept d'hôte résistant ou susceptible.

Les exsudats foliaires sont moindres, en revanche sur la feuille, les cellules ont une paroi et une cuticule (Doc 2 : formée de cutine et d'acide gras). Leurs compositions vont constituer une barrière de défense. Cette barrière ne sera pas la même suivant l'âge de la feuille, l'organe de la plante (fruits feuilles).

I. Différents mode d'infection

1. Perforation de la paroi

Il y a avant une étape d'adhésion via des molécules, les adhésines. Chez les bactéries, on peut avoir la synthèse de microfibrille de cellulose. Chez certain champignon, on a la formation d'un tube germinal qui assure la fixation.

Doc 3 : Chez les champignons, on a souvent deux tubes de germinations, l'un se gonfle à son extrémité, c'est l'appressorium. Le contenu de la spore va passer entièrement dans cet appressorium. Ainsi, il règne à l'intérieur de celui-ci une forte pression, ce qui créé un trou dans la paroi de la cellule hôte. Dans d'autre cas, le phénomène n'est pas seulement mécanique, on peut avoir la présence d'enzymes, les cutinases, qui dégrade la cutine présente dans les cuticules. Doc 4.

2. Entrée par des ouvertures naturelles

Doc 5 : Les champignons et les bactéries peuvent rentrés par les stomates. On a aussi des mécanismes actif, ou le pathogène détecte la présence du stomate pour ainsi avoir une croissance autour de celui-ci et infecter l'hôte.

Exemple chez les cactées, les stomates sont positionnés en ligne. Chez ces monocotylédones, la croissance est perpendiculaire aux cellules de la feuille. Le filament du champignon serait capable de repérer les variations de hauteurs entre les cellules. Les stomates étant légèrement surélevés, le champignon les repère facilement et forme un appressorium.

Thigmotropisme.

Autre possibilité, le champignon serait capable de détecter les échanges gazeux

Chimiotropisme

D'autres ouvertures naturelles permettent l'entrée de pathogène, comme les lenticelles (déchirure de l'épiderme du a la croissance), les hypatode que l'on trouve à la pointe des feuilles qui permettent la guttation, ou encore les nectaires, qui possèdent une ouverture pour laisser sortir le nectar.

3. Utilisation des blessures

Les bactéries et virus ne pouvant pas pénétrer par les voies naturelles vont passer par les blessures. Ces blessures sont causées par le vent (qui casse les branches), les techniques agricoles (taille, ramassage des fruits), par les animaux, insectes ou par le cycle de développement du végétal lui-même (abscission foliaire).

Exemple de bactéries infectant par les blessures : Agrobacterium tumefasciens.

II. Interface plante/pathogène

3 types d'interactions possibles Doc 6 :

Intercellulaire, le pathogène se développe entre les cellules hôtes (bactéries et champignons).

Intercellulaire puis intracellulaire, de nombreux champignons qui émettent des suçoirs (haustorium).

Intracellulaire, les virus.

1. Pathogène intercellulaire

Le pathogène va puiser les sucre et les acides aminés. Pour progresser dans l'espace intercellulaire, il doit détruire la lamelle moyenne, on a donc la sécrétion d'enzyme hydrolytique. L'hydrolyse des pectines va fournir des sucres. Le champignon peut ensuite gagner le domaine intracellulaire quand l'hôte est mort, il devient alors un pathogène nécrotrophe (biotrophe).

2. Structure et fonction de l'haustorium

Doc 7 : Les haustoria peuvent avoir des formes diverses. Les invaginations permettent un contact plus étroit entre l'hôte et le pathogène. On a un contact de membrane à membrane. On n'a plus de paroi, le transfert de molécule devient facilité.

L'haustorium augmente sa surface de contact (contact jointif), ce qui laisse supposer que l'infection est faite pour la nutrition du champignon. Doc 8 : On a utilisé un champignon épidermique, et du CO₂ marqué (C¹⁴). S'il n'y a pas d'haustorium, on ne retrouve pas de C¹⁴ dans le champignon, en revanche, quand on a la formation d'haustoria, on retrouve le C¹⁴ dans le champignon.

L'haustorium sert dans la nutrition du pathogène.

Le contact haustorium/plante permet d'augmenter de 25% la surface de contact entre la plante et le pathogène.

Les haustoria inhiberaient les mécanismes de défense de la plante. On a trouvé des molécules secrétées par le champignon qui ralentiraient les mécanismes de défense.

3. Pathogène intracellulaire

On a pas vraiment de bactéries intracellulaires, sauf les bactéries symbiotiques. On trouve quelques champignons de racine qui rentrent sous forme de cellule sans paroi (plasmodium), on a alors que 2 membranes en contact. Mais les pathogènes intracellulaires sont majoritairement les virus.

III. Sites infectés et colonisation de l'hôte

Doc 9 : Les sites d'infections sont très variés. La colonisation du pathogène dépend des capacités de la plante à limiter l'infection.

On a ainsi des infections :

Localisées

Systémiques

Infections localisées : Ce sont des pathogènes spécialisés pour infecter un seul tissu (Exemple : Mildiou, bactéries injectées par un insecte piqueur)

L'infection systémique est plutôt rare pour les bactéries, ce sont souvent les champignons. Pour les virus, leur déplacement se fait via une protéine de mouvement qui permet le passage de cellules à cellules par les plasmodesmes. (Exemple : mosaïque du tabac doc 10)

Les virus à ARN produisent 4 protéines :

p126 Impliquées dans la réplication du virus

p183

p17 : Protéine de l'enveloppe

p30 : protéine de mobilité

Conclusion

3 types de parasites :

Biotrophe : vivent en équilibre avec l'hôte (Le plus souvent il s'agit de pathogènes obligatoires).

Necrotrophe : Provoque la mort des cellules au fur et à mesure de l'invasion des tissus > ils ne sont pas tous obligatoires et peuvent être saprophyte).

Hémibiotrophe : donnent naissance à des chloroses, nécrose, pourrissement, bref la mort de l'individu.

Ces différentes interactions dépendent de 3 facteurs : Doc 11

La reconnaissance entre plante et pathogène (degré de spécificité)

Réaction de défense de la plante

Pouvoir pathogène