Faculté des sciences

Métabolites secondaires d'Ophiostoma novo-ulmi et de Ceratocystis fimbriata sp. platani, pathogènes de l'orme et du platane

Michel, Armelle ; Tabacchi, Raphaël (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel : 2001 ; 1601.

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    Résumé
    La maladie hollandaise de l'orme ou graphiose, sévit depuis 1919 sur tous les continents. Cette maladie est d'origine fongique. Le champignon responsable de la pandémie actuelle est Ophiostoma (= Ceratocystis) novo-ulmi. L'importante virulence de la souche provoque la mort rapide de l'arbre. Les symptômes principaux sont l'apparition d'une épinastie et d'une intense gommose à l'intérieur des vaisseaux du xylème. L'étude des cultures de l'agent pathogène sur milieu liquide a permis d'isoler et d'identifier seize métabolites secondaires. Parmi ces métabolites, la 3-méthyl-3,5,8-trihydroxy-isochroman-1-one (1) est un nouveau produit naturel et la 3-méthyl-4,6,8-trihydroxy-isochroman-1-one (2), n'a jamais été isolé dans les familles Ophiostoma et Ceratocystis. La recherche sur le matériel végétal a été effectuée sur des bois malades et sains ainsi que sur de la sève et des feuilles saines. La méthode utilisée est la chromatographie liquide sur phase inverse RP-C18 couplée à la spectrométrie de masse avec une source électrospray. Cette technique s'avère être idéale dans l'étude des mélanges complexes, avec des concentrations de produits de l'ordre du mg.L-1. Dans les échantillons de bois malade extraits à l'éther et à l'hexane, treize métabolites ont été identifiés. Pour le matériel végétal sans symptômes apparents de graphiose, quatre composés ont été trouvés dans le bois, trois dans les feuilles et cinq dans la sève élaborée. Les différents métabolites sont caractérisés par leur temps de rétention et par leurs fragmentations en masse, avec les modes Full MS, SIM et SRM. L'agent pathogène, Ceratocystis fimbriata sp. platani, est responsable du chancre coloré du platane. Des recherches sur le matériel végétal malade, d'un arbre infecté artificiellement par des spores de champignon, ont été également réalisées afin de trouver une relation entre les mêmes espèces de champignons et les maladies produites. De ces nombreuses expériences, nous pouvons conclure à la présence de plusieurs toxines, de phytoalexines et de métabolites secondaires, dont leur rôle respectif dans les maladies n'ont pas encore été clairement établis. La juglone (6) et l'acide 2,3-dihydroxybenzoïque (12) sont des phytotoxines qui seraient à l'origine de la gommose et des symptômes foliaires. Des tests biologiques effectués sur des feuilles et des cals d'orme, ont permis de quantifier leur pouvoir toxique. La 2-hydroxyjuglone (22) et la 3-hydroxyjuglone (23) sont aussi des toxines. Le 4-hydroxybenzaldéhyde (26) est capable de diminuer faiblement la conductivité de l'eau, ce qui a pour conséquence est une réduction de la croissance de la plante. La scytalone (16), métabolite faiblement toxique, est un des deux intermédiaires principaux de la DHN-mélanine fongique, pigment noir qui protège les champignons contre la lumière UV et l'irradiation solaire. Le métabolite 1 a été identifié uniquement dans le bois malade, nous pouvons le classer dans la famille des composés toxiques. Il en est de même pour le protocatéchualdéhyde (30), le tryptophole (13) et la 6,8-dihydroxy-3-méthyl-isochromen-1-one (19). Deux phytoalexines ont pu être mises en évidence : l'umbélliférone (28) et la scopolétine (29). Elles ont un rôle de défense de la plante contre les agents pathogènes. Une similitude des structures des métabolites secondaires et de leurs toxicités respectives, dans les deux espèces voisines de champignons, ont été mise en évidence. La présence de protéines hydrophobes, telles que la cerato-ulmine et la fimbriatane, produites par les agents pathogènes, serviraient de transporteur de toxines de type quinone à l'intérieur des cellules. Par contre, la cerato-platanine de C. fimbriata sp. platani permettrait l'accumulation de phytoalexines