Mars 2007 - n°119
Laboratoire de stress, défenses et reproduction des plantes (SDRP)L’unité de recherche vignes et vins de champagne fait
partie des laboratoires labellisés du pôle Agro-Science de l’Université
de Reims Champagne Ardenne (URCA). Forte d'un millier d'Enseignants- Chercheurs,
rassemblant 22 000 étudiants, 2000 personnels, 37 laboratoires de recherche,
l’Université constitue un ensemble complexe du fait de sa pluridisciplinarité,
un potentiel qui doit être parfaitement identifié.
En 1966, le Professeur Michel Favre-Duchartre crée le laboratoire de
Biologie et Physiologie Végétale à l’Université
de Reims. 22 ans plus tard, le Professeur Jean Claude Audran prend la direction
de ce laboratoire et opère un virage scientifique visant à étudier
la physiologie de la vigne, une des principales cultures de la région.
Depuis cette date, le laboratoire a contribué à mieux comprendre
comment la vigne est capable de percevoir les stress de son environnement
et d’y réagir. A partir de 1994, le laboratoire se lance dans
la caractérisation des mécanismes de défenses de la vigne.
En 2001, le Professeur Christophe Clément est nommé à
la tête du laboratoire et poursuit ces travaux.
Fusion fructueuse :
En 2003, le laboratoire a fusionné avec le laboratoire de Biochimie
et Biologie Moléculaire des Plantes, pour devenir le laboratoire de
Stress Défenses et Reproduction des Plantes (SDRP). Cette fusion a
permis aux deux laboratoires de travailler en synergie grâce à
une mutualisation des moyens et à la complémentarité
des techniques. Aujourd’hui, le laboratoire dispose d’une bonne
connaissance des mécanismes de réaction de la vigne aux stress
biotiques et abiotiques, ce qui a conduit à la mise au point d’outils
permettant de détecter et de mesurer les défenses de la plante.
Ces marqueurs permettent désormais de développer des stratégies
de lutte contre les maladies des plantes qui constituent une alternative d’avenir
à la lutte chimique, encore majoritairement utilisée au vignoble
aujourd’hui.
Un laboratoire bien équipé :
Le laboratoire SDRP fait partie de l’Unité de Recherche Vignes
et Vins de Champagne. Il dispose actuellement d’une équipe regroupant
: 2 Professeurs des Universités, 9 Maîtres de Conférences,
3 Chercheurs post-doctorants, 1 Ingénieur d’Etudes, 10 Doctorants
et 3 techniciens.
Comme tout laboratoire universitaire, le laboratoire SDRP a des obligations
d’enseignement. L’équipe d’enseignement est la même
que l’équipe de recherche, assortie de 2 PRAG (Professeurs Agrégés).
Le laboratoire de Stress Défenses et Reproduction des Plantes occupe
actuellement une superficie totale d’environ 900 m_, incluant les surfaces
de serre et le vignoble expérimental. Au-delà des serres, chambres
de culture et phytotrons dédiés à la culture de la vigne
sous différentes formes (culture cellulaire, vitro-plants, boutures
fructifères, plantes en pots), les principaux équipements du
laboratoire sont ceux nécessaires à :
- la culture in vitro : autoclave, hottes à flux laminaire,
chambres de culture régulées, four pasteur, bioréacteurs,
plateau agitant
- la biologie moléculaire : centrifugeuse, appareil PCR, appareil RT-PCR
quantitative, scan gel, appareil à électrophorèse, congélateurs
à -20°C, et à -80°C, …
- la cytologie : microtome, ultramicrotome, knife maker, microscope fond clair,
microscope à fluorescence, microscope à contraste de phase,
système d’analyse d’image et logiciel afférent.
- des mesures physiologiques : spectrophotomètres UV visible, appareil
à électrophorèse 2D, logiciel d’analyse des gels
2D, bain marie, centrifugeuses, …
Recherche et développement :
La qualité de recherche des laboratoires de l’Université
Reims Champagne-Ardenne
est reconnue par une évaluation quadriennale relevant du Ministère
de l'Education Nationale et de la Recherche (Mission Scientifique Technique
et Pédagogique), associant le cas échéant les grands
organismes (INSERM, CNRS, INRA, CEA). Le label " Pôle de compétitivité
: Industries et Agro-Ressources " est une des expressions de reconnaissance
de la qualité et de l'originalité de la recherche au sein de
l’établissement.
Au niveau du laboratoire de Stress Défenses et Reproduction, les activités
de recherche portent sur les effets de stress biotiques (maladies fongiques,
bactéries symbiotiques ou pathogènes, …) et abiotiques
(pesticides, froid, rayonnement UV, …) sur la physiologie de la vigne.
Le principal domaine d’étude porte sur la capacité de
la plante à mettre en place ses défenses. En particulier, les
approches visent à comprendre la régulation des gènes
induits ou réprimés suite à la perception du stress par
des études pharmacologiques et génétiques. Les différents
paramètres de photosynthèse (mesure activité, fluorescence,
gènes correspondant, chlorophylle, état des plastes) sont également
étudiés en réponse à différents types de
stress.
Les études concernent principalement les interactions Vigne/Botrytis
à partir de différents modèles expérimentaux (suspensions
cellulaires, de plantes cultivées in vitro ou de boutures fructifères,
voire de vigne en pots). La stimulation des défenses est étudiée
aussi bien dans les organes végétatifs (racines, tiges, feuilles)
que dans les organes reproducteurs (fleurs, fruits). L’impact des maladies
du bois (ESCA), des pesticides (fongicides, herbicides) ou de carence physiologique
(nutrition carbonée) est abordé avec la même philosophie.
Les plantes modèles (Arabidopsis thaliana, tabac) sont également
utilisées compte tenu des informations disponibles dans la littérature
et les bases de données quant à leur réaction, ainsi
que de l’existence de mutants de voies de signalisation.
Les différents outils mis au point ont permis de développer
deux stratégies de lutte contre les maladies de la vigne.
L’élicitation : permet de stimuler les défenses de la
plante et donc d’induire un certain niveau de protection des plantes
contre les maladies. Cette technologie est développée à
partir des molécules d’origine naturelle sans effet néfaste
sur l’environnement.
La lutte biologique : cette technologie consiste à associer un micro-organisme
bénéfique avec la plante, ce qui a pour effet de protéger
la plante contre les maladies. A ce titre, l’interaction entre la vigne
et Burkholderia phytofirmans permet in vitro de protéger la vigne contre
Botrytis cinerea avec une très bonne efficacité.
Si la viticulture ne représente que 2 à 3% des surfaces cultivées,
elle correspond à 50% des pesticides chimiques consommés en
France, ce qui en fait actuellement la culture la plus polluante. Dans un
contexte de mise en place d’agriculture durable et dans la mesure où
les contraintes réglementaires sont de plus en plus contraignantes
en matière de pollution agricole (directive européenne sur la
qualité de l’eau pour 2015 et 2027, création d’une
loi en septembre 2006 restreignant encore plus fermement l’utilisation
des pesticides, …), le développement des stratégies «
éliciteurs » et « lutte biologique » représente
un enjeu majeur pour la profession viticole et pour l’industrie des
produits phytosanitaires au cours des prochaines décennies.
Les objectifs de développements :
La progression des technologies et l’avènement de solutions innovantes
pour lutter contre les maladies de la vigne passe par une connaissance aussi
parfaite que possible de la physiologie des plantes. L’objectif scientifique
est donc de poursuivre les investigations fondamentales sur les mécanismes
de réaction de la vigne et des plantes modèles en réponse
aux différents stress. Les pistes développées dans les
prochaines années porteront sur la possibilité de préparer
la plante à subir une attaque pathogène (potentialisation ou
« priming »), de même qu’à fournir les informations
scientifiques nécessaires au développement de nouvelles technologies
liées au développement d’une viticulture durable.
A terme, les travaux effectués au sein du laboratoire SDRP devraient
conduire à réduire le nombre de traitements phytosanitaires
au vignoble et ainsi contribuer à la mise en place d’une viticulture
raisonnée plus respectueuse de l’environnement. Des stratégies
similaires sont également développées sur céréales.
Partenariats :
Le laboratoire SDRP est soutenu par les instances locales (Région Champagne
Ardenne, Conseil Général de la Marne, Ville de Reims, Fondation
du Site Paris Reims) pour développer ces thématiques. Ce laboratoire
porte et coordonne le contrat d’objectifs « Vineal » d’Europol’Agro,
qui regroupe une cinquantaine de chercheurs statutaires de l’Université
mais aussi de l’INRA et du CNRS. Le laboratoire est aussi impliqué
dans des projets d’envergure nationale (projets pôle de compétitivité
à vocation mondiale « Industries et Agro-Ressources »,
projet RARE : réseau alimentation référence Europe) et
internationale (programmes européens, programme OTAN, programme Egide,
…).
Par ailleurs, le laboratoire SDRP a établi des collaborations nationales
et internationales sur ces thématiques. Des liens ont été
tissés au cours des années avec plusieurs partenaires professionnels
et industriels. Enfin le laboratoire apprécie tout particulièrement
de travailler en réseau, qu’il s’agisse de réseaux
nationaux (Réseau Vignes et Vins Septentrionaux) ou internationaux
(réseau européens COST, action 858 : « viticulture, biotic
and abiotic stress »).