Introduction générale : de quoi parle-t-on ? Quelles sont les questions ? Quelles sont les principales approches








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Carences et toxicités métalliques


Le pH des sols est un facteur fort de structuration des populations végétales. Les principaux effets concernent la nutrition et la toxicité minérale.

pH acides et toxicité de l’aluminium


A pH acide, une des contraintes principales est représentée par la biodisponibilité importante de l’aluminium, un élément omniprésent7 mais dont la solubilité est largement déterminée par le pH. Les plantes calcicoles sont souvent des plantes particulièrement sensibles à la toxicité de l’aluminium. Les plantes acidophiles sont souvent tolérantes à l’aluminium.

Il existe souvent une grande variabilité génétique sur le caractère de tolérance à l’aluminium au sein d’une même espèce. Les niveaux tolérés entre les génotypes de blé les plus sensibles et les génotypes les plus tolérants diffèrent d’un facteur 10. Il a été montré que dans plusieurs cas les tolérances sont à déterminisme monogénique, ce qui doit être souligné comme une exception dans le domaine de la tolérance aux stress abiotiques. Chez le blé, le maïs et le haricot, il a été montré que la tolérance est associée à l’induction par l’aluminium de l’efflux de malate ou de citrate au niveau des apex racinaires. Ces molécules complexent les cations Al3+ et les rendent non-biodisponibles8.
Il faut souligner ici l’existence d’une autre stratégie de tolérance aux métaux lourds développée en particulier par les espèces hyperaccumulatrices telles que Arabidopsis halleri, Sebertia acuminata9 et qui consiste à accumuler les métaux à des niveaux élevés dans les tissus aériens, en particulier souvent au niveau des trichomes, sous forme de chélats avec par exemple de l’histidine, du glutathion ou des phytochélatines (des polymères de glutathion, riches en résidus soufrés).

pH élevés et carences en fer


A pH basique, la contrainte principale réside dans la faible biodisponiblité du Fe. Beaucoup de plantes acidophiles ont des capacités limitées de remobilisation du Fe insoluble. Au contraire les plantes tolérantes aux sols à pH basiques présentent souvent des mécanismes biochimiques permettant la remobilisation du Fe. On distingue deux « stratégies ».

  • La stratégie I correspond à l’induction d’enzymes membranaires capables de réduire le Fe(III) en Fe(II) et à l’induction en parallèle de transporteurs membranaires de Fe(II) de forte affinité.

  • La stratégie II, présente uniquement chez les graminées, consiste à secréter des peptides de faible poids moléculaire d’origine non-traductionnelle (condensation enzymatique de quelques acides aminés), les phytosidérophores. Ces molécules qui ont une haute affinité pour le Fe(III) vont permettre sa remobilisation dans le sol, et au niveau racinaire des transporteurs membranaires vont permettre l’absorption des complexes Fe-Sidérophores.

A l’inverse du blé et du maïs, le riz n’exsude pas de grandes quantités de phytosidérophores, et il est très sensible aux carences en Fe. L’induction par transgenèse de la secrétion de phytosidérophores chez le riz confère une tolérance à cette contrainte.

Mécanismes de résistance aux agents pathogènes




Notions préliminaires 



Relation hôte / non-hôte

Interactions compatibles/incompatibles

Résistance complète Verticale à déterminisme monogénique / Résistance partielle Horizontale à déterminisme polygénique
La sensibilité aux bioagresseurs doit être considérée comme l’exception, la résistance étant plutôt la règle. En effet, toutes les plantes ne sont pas sensibles à tous les bioagresseurs.

Lorsque pour une espèce de plante, au génotype connu n’est sensible à aucune souche d’un agent pathogène, on va parler de relation « non-hôte ». Lorsque au moins certains génotypes d’une une espèce donnée sont sensibles à au moins certaines souches d’un agent pathogène donné, on parle de « relation hôte ». Dans le cadre de la relation hôte on parle d’interaction compatible pour les situations de sensibilité, et de d’interaction incompatible pour les situations de résistance.
Ces résistances dans le cadre de la relation hôte correspondent directement aux préoccupations d’amélioration des plantes dans un cadre agronomique, et ont donc été beaucoup plus étudiées que les mécanismes sous-jacents aux résistances non-hôte.

On distingue enfin

  • les résistances totales (arrêt complet et précoce du développement de l’agent pathogène) des résistances partielles (ralentissement du développement du pathogène).

  • Les résistances spécifiques (anciennement appelées verticales) qui présentent une spécificité du gène de résistance vis-à-vis d’un nombre restreint de souches de pathogène, des résistances non-spécifiques (anciennement appelées horizontales) pour lesquelles la résistance est globalement aussi efficace pour l’ensemble des souches du pathogène.

  • Les résistances à déterminisme monogénique de celles à déterminisme polygénique

Le plus souvent, les résistances sont soit à la fois totales, spécifiques et à déterminisme monogénique ou au contraire partielles, non-spécifiques et à déterminisme polygénique. 10

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