effet de différents éléments minéraux sur la croissance et le

CHANTAT NYIRANSENGIYUMVA

EFFET DE DIFFÉRENTS ÉLÉMENTS MINÉRAUX SUR LA CROISSANCE ET LE DÉVELOPPEMENT DU CHAMPIGNON

HELMINTHOSPORIUM SOLANI, AGENT RESPONSABLE DE LA GALE ARGENTÉE DE LA POMME DE TERRE

Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval

dans le cadre du programme de maîtrise en Biologie Végétale pour l'obtention du grade de Maître es Sciences (M.Sc.)

DEPARTEMENT DE PHYTOLOGIE FACULTÉ DES SCIENCES DE L'AGRICULTURE ET DE L'ALIMENTATION

UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC

2007

© Chantai Nyiransengiyumva, 2007

RESUME

Cette étude a évalué in vitro l'effet de différents éléments minéraux sur la croissance

et le développement de Helminthosporium solani, agent responsable de la gale argentée de

la pomme de terre. Les résultats obtenus ont démontré que la source et la concentration

d'éléments minéraux étudiés avaient une influence sur la croissance mycélienne et la

production de conidies chez ce champignon. L'augmentation des concentrations d'azote et

de calcium dans le milieu de culture a généralement diminué la croissance mycélienne mais

stimulé la production de conidies viables, tandis que l'augmentation des concentrations de

phosphore et de potassium a eu l'effet contraire. À la lumière des résultats obtenus, il

apparaît évident que ces travaux pourraient trouver des applications dans la mise au point

de milieux de culture favorables au développement de H. solani. Ils pourraient également

présenter un intérêt pour l'élaboration de substrats répressifs envers la gale argentée de la

pomme de terre.

m

AVANT-PROPOS

J'ai le plaisir d'exprimer ma plus profonde gratitude au Dr Russell Tweddell pour

avoir accepté la direction de ma recherche, pour la confiance qu'il m'a accordée, pour sa

rigueur, pour le temps qu'il a consacré à la lecture et à la correction du présent travail et

pour avoir fait preuve d'une patience toute particulière tout au long de ma maîtrise.

J'adresse mes sincères remerciements au Dr Tyler Avis, co-directeur de ma recherche

pour ses encouragements, ses corrections et suggestions. Les nombreuses discussions que

nous avons eues et les conseils qu'il m'a donnés ont mené à l'aboutissement de ce travail.

Je tiens à le remercier de l'aide précieuse et du temps qu'il a consacré à la réalisation du

présent mémoire. Son encadrement si précieux dont j'ai bénéficié, son esprit d'ouverture,

sa bonne humeur et l'atmosphère tranquille dans laquelle il m'a permis de travailler ont été

très appréciés.

Je souhaite remercier le Dr Pierre-Mathieu Charest, Directeur du programme de

Biologie végétale pour sa grande générosité, ses conseils et ses encouragements, qu'il

trouve ici l'expression de mon profond respect.

Je tiens à remercier énormément le Dr Carole Martinez pour son aide dont j 'ai

bénéficié au début de ma maîtrise.

Je tiens à souligner l'assistance technique réalisée par Mélanie Michaud, Sandra Le

Toumeux et Anaïs Le Goaziou, je les en remercie profondément.

J'adresse également tous mes remerciements au gouvernement rwandais et au

gouvernement du Québec pour le financement de mes études.

Une pensée va à l'endroit de tous mes collègues avec qui j 'ai partagé le laboratoire, le

bureau et le repas, à savoir Valérie, Jean-Pierre, Sophia et Joseph.

Je ne saurai comment remercier suffisamment mon conjoint Jean-Bosco Ntagungira

et ma fille Vistella-Gaju pour leur patience, leur compréhension, leur soutien moral et leur

amour.

IV

TABLE DES MATIERES

RÉSUMÉ.... : ii AVANT-PROPOS iii TABLE DES MATIÈRES iv LISTE DES FIGURES vi LISTE DES TABLEAUX viii

INTRODUCTION GÉNÉRALE I

CHAPITRE! 3 REVUE DE LITTÉRATURE 3

1.1 Généralités sur la culture de la pomme de terre 3 1.1.1 Origine et systématique 3 1.1.2 Importance de la pomme de terre 3 1.1.3 Principales maladies de la pomme déterre 3

1.2 Généralités sur la gale argentée de la pomme déterre 4 1.2.1 Agent pathogène responsable 4

1.2.1.1 Taxonomie 4 1.2.1.2 Description ; 4 1.2.1.3 Hôte 5

1.2.2 Symptômes de la gale argentée 5 1.2.3 Cycle et facteurs de développement de la gale argentée 7

1.2.3.1 Cycle de développement de la gale argentée.. 7 1.2.3.2 Facteurs de développement de la gale argentée 8

1.2.3.2.1 Semence et sol 8 1.2.3.2.2 Délai défanage-récolte 8 1.2.3.2.3 Conditions d'entreposage 8

1.2.4 Importance économique de la gale argentée 9 1.2.5 Moyens de lutte 9

1.2.5.1 Lutte chimique 9 1.2.5.2 Lutte génétique 10 1.2.5.3 Lutte biologique 10 1.2.5.4 Pratiques culturales 11

1.3 Éléments essentiels aux champignons 11 1.3.1 Carbone 11 1.3.2 Azote 12 1.3.3 Éléments inorganiques 12

1.3.3.1 Macro-éléments 13 1.3.3.2 Micro-éléments 13

1.3.4 Vitamines et facteurs de croissance 14

1.4 Effet de l'azote, du phosphore, du potassium, du calcium et du magnésium sur le développement de différentes maladies des cultures 14

1.4.1 Azote 14 1.4.2 Phosphore 17 1.4.3 Potassium 18 1.4.4 Calcium..... 18 1.4.5 Magnésium 19

1.5 Effet des éléments minéraux sur le développement de la gale argentée de la pomme déterre 20

1.6 Hypothèse et objectifs de recherche 20 1.6.1 Hypothèse de recherche 20 1.6.2 Objectifs de recherche 20

CHAPITRE 2 21 MATÉRIEL ET MÉTHODES 21

2.1 Helminthosporium solani 21

2.2 Effet des éléments minéraux sur la croissance et le développement de H. solani 21 2.2.1 Détermination de la croissance mycélienne 23 2.2.2 Détermination du nombre de conidies produites 23 2.2.3 Détermination du nombre de conidies viables 23

2.3 Dispositif expérimental et analyse statistique 24

CHAPITRE 3 '. 25 RÉSULTATS 25

3.1 Effet des éléments minéraux sur la croissance mycélierme de H. solani 25 3.1.1 Effet de l'azote sur la croissance mycélienne de//. solani 25 3.1.2 Effet du phosphore sur la croissance mycélienne de H. solani 28 3.1.3 Effet du potassium sur la croissance mycélienne de H. solani 30 3.1.4 Effet du calcium sur la croissance mycélienne de if. solani 32 3.1.5 Effet du magnésium sur la croissance mycélierme de H. solani 34

3.2 Effet des éléments minéraux sur le nombre de conidies produites 37

3.3 Effet des éléments minéraux sur le nombre de conidies viables produites 40

CHAPITRE 4 44 DISCUSSION 44

CONCLUSION GÉNÉRALE.... 51 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 52

VI

LISTE DES FIGURES

Figure 1. Helminthosporium solani et gale argentée de la pomme de terre. A. H. solani sur milieu de culture V8, B. H. solani sur gélose nutritive, C. Conidiophores et conidies de H. solani, D. Conidies, E. Symptômes de la gale argentée sur pomme de terre rouge, F. Symptômes de la gale argentée sur pomme de terre blanche 6

Figure 2. Cycle de la gale argentée 7 Figure 3. Effet de la concentration d'azote sous forme de NaNOs sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani 25 Figure 4. Effet de la concentration d'azote sous forme de NH4CI sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani 26 Figure 5. Effet de la concentration d'azote sous forme de NaNOi sur la croissance

mycélierme de Helminthosporium solani 26 Figure 6. Effet de la concentration d'azote sous forme de NH4NO3 sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani 27 Figure 7. Effet de la concentration d'azote sous différentes formes sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani mesurée après huit semaines d'incubation... 28 Figure 8. Effet de la concentration de phosphore sous forme de Na2HP04-7H20 sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani.... 29 Figure 9. Effet de la concentration de phosphore sous forme de Na3P04'12H20 sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani ; 29 Figure 10. Effet de la concentration de phosphore sous différentes formes sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani mesurées après huit semaines d'incubation. 30 Figure 11. Effet de la concentration de potassium sous forme de KCl sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani 31 Figure 12. Effet de la concentration de potassium sous forme de K2SO4 sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani 31 Figure 13. Effet de la concentration de potassium sous différentes formes sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani mesurée après huit semaines d'incubation... 32 Figure 14. Effet de la concentration de calcium sous forme de CaCl2-2H20 sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani 33 Figure 15. Effet de la concentration de calcium sous forme de CaS04-2H20 sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani 33 Figure 16. Effet de la concentration de calcium sous différentes formes sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani mesurée après huit semaines d'incubation... 34 Figure 17. Effet de la concentration de magnésium sous forme de MgS04-7H20 sur la

croissance mycélierme de Helminthosporium solani 35 Figure 18. Effet de la concentration de magnésium sous forme de MgCl2-2H20 sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani 35 Figure 19. Effet de la concentration de magnésium sous différentes formes sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani mesurée après huit semaines d'incubation 36

Figure 20. Effet de la concentration d'azote sous différentes formes sur le nombre de conidies produites par le champignon Helminthosporium solani 38

Figure 21. Effet de la concentration de calcium sous différentes formes sur le nombre de conidies produites par le champignon Helminthosporium solani 38

vu

Figure 22. Effet de la concentration de magnésium sous différentes formes sur le nombre de conidies produites par le champignon Helminthosporium solani 39

Figure 23. Effet de la concentration de phosphore sous différentes formes sur le nombre de conidies produites par le champignon Helminthosporium solani 39

Figure 24. Effet de la concentration de potassium sous différentes formes sur le nombre de conidies produites par le champignon Helminthosporium solani 40

Figure 25. Effet de la concentration d'azote sous différentes formes sur le nombre de conidies viables produites par le champignon Helminthosporium solani 41

Figure 26. Effet de la concentration de phosphore sous différentes formes sur le nombre de conidies viables produites par le champignon Helminthosporium solani 42

Figure 27. Effet de la concentration de potassium sous différentes formes sur le nombre de conidies viables produites par le champignon Helminthosporium solani 42

Figure 28. Effet de la concentration de calcium sous différentes formes sur le nombre de conidies viables produites par le champignon Helminthosporium solani 43

Figure 29. Effet de la concentration de magnésium sous différentes formes sur le nombre de conidies viables produites par le champignon Helminthosporium solani 43

via

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1. Effet de l'azote sur différentes maladies des cultures 14 Tableau 2. Concentrations d'azote, de phosphore, de potassium, de calcium et de

magnésium testées dans cette étude 22 Tableau 3. Sources d'éléments minéraux testées dans cette étude 22 Tableau 4. Effet de l'azote sur le champignon Helminthosporium solani 44 Tableau 5. Effet du phosphore sur le champignon Helminthosporium solani 47 Tableau 6. Effet du potassium sur le champignon Helminthosporium solani 48 Tableau 7. Effet du calcium sur le champignon Helminthosporium solani 49 Tableau 8. Effet du magnésium sur le champignon Helminthosporium solani 49

INTRODUCTION GENERALE

La pomme de terre {Solarium tuberosum L.) est l'une des cultures légumières les plus

importantes au Canada, occupant en 2005 une superficie de 163 135 ha, pour une valeur

totale à la ferme estimée à 920,3 millions de dollars (Statistique Canada, 2007). Au cours

de cette même année, la production canadienne de pommes de terre a atteint 4 386 584

tonnes dont 488 709 tonnes au Québec, soit 11,1 % de la production canadienne (Statistique

Canada, 2007).

La culture de la pomme de terre est limitée par de nombreuses maladies fongiques

parmi lesquelles, la gale argentée {Helminthosporium solani Dur. & Mont.) montre une

recrudescence depuis quelques années. Affectant uniquement le tubercule au niveau du

périderme, cette maladie se caractérise par des taches d'aspect argenté ou bronzé

(Errampalli et ai, 2001). Longtemps considérée comme une maladie d'importance

secondaire, la gale argentée est devenue une maladie économiquement importante suite au

développement de souches de H. solani résistantes au thiabendazole (Hide et al, 1988), à

l'absence de cultivars résistants et aux nouvelles exigences esthétiques du marché

(Errampalli et al, 2001). Actuellement, il n'existe aucune méthode permettant de lutter

efficacement contre cette maladie.

Dans ce contexte, une étude récente menée au Centre de recherche en horticulture

(CRH) de l'Université Laval a montré pour la première fois la présence au Québec de sols

suppressifs envers la gale argentée de la pomme de terre (Martinez et al, 2002). Cet effet

suppressif pourrait selon cette étude être attribuable aux propriétés chimiques du sol. À cet

effet, plusieurs études ont montré que la sévérité de certaines maladies des plantes cultivées

peut être affectée par certains éléments minéraux essentiels à la croissance de la plante

(Ruber et Watson, 1974 ; Huber, 1978 ; 1980) et que ces derniers peuvent être exploités

pour limiter le développement d'une grande variété de maladies (Engelhard, 1989). Des

exemples remarquables sont ceux des flétrissements fusariens causés par Fusarium

oxysporum avec des travaux qui datent des armées 1920 et qui décrivent l'effet bénéfique

de l'utilisation des amendements en chaux (Jones et al, 1989). Le développement d'un

grand nombre de maladies de la pomme de terre [gale commune {Streptomyces scabies),

rhizoctone brun (Rhizoctonia solani), gale poudreuse (Spongospora subterranea),

verticilliose (Verticillium dahliae et V. albo-atrum), altemariose {Alternaria solani et A.

alternata), brûlure tardive {Phytophthora infestans)] est affecté par les éléments minéraux

présents dans le sol (Lambert et al., 2005). L'effet de ces éléments sur le développement

des maladies peut résulter de changements structuraux ou physiologiques au niveau de la

plante, d'une augmentation de l'activité des antagonistes microbiens ou d'une toxicité

directe envers l'agent pathogène (Lambert et al., 2005). Ainsi, la manipulation ou la

modification des propriétés chimiques du sol apparaît comme une pratique culturale

intéressante pour le contrôle des maladies des plantes (Huber, 1989).

Dans le présent travail, une étude in vitro a été réalisée afin d'évaluer l'effet de

l'azote, du phosphore, du potassium, du calcium et du magnésium sur la croissance

mycélieime et le nombre de conidies total et viables produites par le champignon H. solani.

Les résultats obtenus pourront servir aux travaux fiaturs destinés à élaborer des plans

spécifiques de gestion des propriétés du sol dans la culture de la pomme de terre pour

mieux lutter contre le développement de la gale argentée.

Ce travail comporte quatre chapitres. Le premier chapitre expose la revue de

littérature concernant différents aspects de la gale argentée et le rôle des éléments minéraux

dans la lutte aux maladies des plantes. Le deuxième chapitre décrit le matériel et les

méthodes utilisés lors de ces travaux. Les chapitres 3 et 4 présentent les résultats obtenus et

la discussion, respectivement.

CHAPITRE 1

REVUE DE LITTÉRATURE

I.l Généralités sur la culture de la pomme de terre

1.1.1 Origine et systématique

La pomme de terre est une plante herbacée vivace qui appartient au règne Plantae,

division Magnoliophyta, classe Magnoliopsida, ordre Solanales, famille Solanaceae, genre

Solarium et espèce tuberosum. Elle est originaire de l'Amérique du sud et fut introduite en

Europe à la fin du 16 ""® siècle par deux portes d'entrée différentes, la première étant

l'Espagne vers 1570 et la seconde les îles Britanniques entre 1588 et 1593 (Spire et

Rousselle, 1996). Introduite de façon commerciale au Canada avant 1623, elle ftit cultivée

pour la première fois en Nouvelle-Ecosse, et au fil des ans, la culture s'est étendue vers

l'ouest du pays (Boiteau, 1996).

1.1.2 Importance de la pomme de terre

La pomme de terre est une culture légumière économiquement importante. Au

Canada, elle occupait en 2005 une superficie de 163 135 ha pour une production de 4 386

584 tormes. Le Québec a produit la même année 488 709 tonnes, soit 11,1 % de la

production canadienne (Statistique Canada, 2007). Actuellement, la pomme de terre est une

culture très importante dans l'alimentation humaine et elle occupe la quatrième position de

la production mondiale après la blé, le maïs et le riz (Randall, 1993). Le tubercule de

pomme de terre contient une quantité relativement importante de potassium, de fer, d'iode,

de vitamines (surtout la vitamine C), de fibres, de protéines et de glucides mais elle est

pauvre en calcium et en sodium (Burton, 1966).

1.1.3 Principales maladies de la pomme de terre

La pomme de terre est affectée par de nombreuses maladies fongiques, bactériennes

et virales qui affectent la plante en totalité ou en parties (racines, tiges, feuilles et

tubercules) pendant la phase de culture au champ et/ou pendant la phase de conservation

des tubercules (Gaucher, 1998). Les principales maladies fongiques sont la brûlure tardive

(P. infestans), le rhizoctone brun {R. solani), la gale argentée (H. solani), la dartrose

(Colletotrichum coccodes), la pourriture sèche (Fusarium sambucinum), l'altemariose {A.

solani, A. alternata), la pourriture à sclérotes {Sclerotinia sclerotium), la verticilliose

{Verticillium spp.), la pourriture aqueuse {Pythium ultimum), la pourriture rose {P.

erythroseptica) et la gale poudreuse (S. subterranea). Les principales maladies bactériennes

sont la jambe noire et la pourriture molle {Erwinia carotovora ssp. carotovora, E.

carotovora ssp. atroseptica), la gale commune (Streptomyces scabies) et la pourriture brune

(Ralstonia solanacearum). Les principales maladies virales sont les mosaïques bénignes

[virus A, S et X de la pomme de terre (VAP, VSP, VXP)], la mosaïque rugueuse [virus Y

de la pomme de terre (VYP)], l'enroulement de la pomme de terre [virus de l'enroulement

de la pomme de terre (VEP)] et la filosité (viroïde des filosités des tubercules de la pomme

de terre) (Gaucher, 1998).

1.2 Généralités sur la gale argentée de la pomme de terre

1.2.1 Agent pathogène responsable

1.2.1.1 Taxonomie

Harz a nommé pour la première fois en Autriche en 1871, le champignon pathogène

responsable de la gale argentée "Dematum atrovirens". Par la suite, le nom du champignon

a été modifié au gré des variations de la classification: Spondylocladium atrovirens (Harz,

1871) Harz ex Saccardo, 1886), puis Branchysporium solani, Cladosporium abietium,

Helminthosporium atrovirens (Ellis, 1961) pour arriver à sa dénomination actuelle H.

solani (Durieu et Montagne, 1849). H. solani appartient au règne Mycota, division

Eumycota, subdivision Deuteromycotina, classe Hyphomycetales, ordre Moniliales, famille

Dematiaceae, genre Helminthosporium et espèce solani (Alexopoulos et Mims, 1979).

1.2.1.2 Description

Sur milieu de culture artificiel, H. solani a une teinte hyaline à brune (Figures la et b)

avec des hyphes d'un diamètre variant de 1 à 8 |am au point d'origine des conidiophores.

Les conidiophores croissent seuls ou en bouquets et, dans la plupart des cas, en position

terminale et latéralement à l'hyphe (Figure le). Ils sont droits, simples, lisses et de couleur

brune (Ellis, 1961). Les conidies sont ellipsoïdales, lisses et de couleur variant d'hyaline à

brune (Figure Id). Elles ont une longueur de 24 ^m à 85 |im et possèdent 2 à 8

pseudosepta. Elles sont de forme effilée d'une largeur de 7 |im à 11 ^m à la base et de 2

\xm à leur sommet (Ellis, 1961).

1.2.1.3 Hôte

Parmi les plantes cultivées, H. solani est inféodé uniquement à la culture de la

pomme de terre {S. tuberosum) et le tubercule est le seul organe parasité par l'agent

pathogène (Kamara et Huguelet, 1972). Sa croissance et sa fructification sur le tubercule

sont étroitement liées aux conditions de température et d'humidité (Jouan et al, 1974). Sa

croissance in vitro dépend du pH et de la composition du milieu de culture (Singh, 1973).

1.2.2 Symptômes de la gale argentée

Les symptômes se manifestent à la surface du tubercule sous forme de taches

circulaires à contour irrégulier d'aspect bronzé chez les cultivars à peau rouge (Figure le)

ou argenté chez les cultivars à peau blanche (Figure If). L'aspect argenté ou bronzé

caractéristique serait attribuable au fait que les cellules du périderme se décollent et

renferment une mince couche d'air (Hunger et Mcintyre, 1979 ; Heiny et Mcintyre, 1983).

Au niveau de ces taches, on observe de minuscules ponctuations noires correspondant aux

fructifications du champignon (Gaucher, 1998). Si à la récolte, l'intensité de la maladie est

plutôt faible, c'est au cours de la période de conservation des tubercules que la maladie

s'aggrave, lorsque les conditions de température, d'humidité et d'aération sont favorables

au développement du champignon (Gaucher, 1998). Les taches s'accroissent en nombre et

en taille et confluent en de larges plages qui peuvent, dans des cas extrêmes, occuper toute

la surface du tubercule (Gaucher, 1998). La maladie ne cause pas de pertes de rendement à

la récolte, mais elle cause une perte de poids des tubercules en conservation suite à une

augmentation de la perte d'eau (Errampalli et al, 2001 ; Read et Hide, 1984). En culture,

lorsque la plante est fortement atteinte, la gale argentée peut être à l'origine d'accidents se

traduisant par un retard de végétation, voire une absence totale de levée, ce qui entraîne une

diminution de la production (Jouan et al., 1974 ; Errampalli et al, 2001).

Figure 1. Helminthosporium solani et gale argentée de la pomme de terre. A. H. solani sur

milieu de culture V8 (Tiré de Michaud, 2001), B. H. solani sur gélose nutritive, C.

Conidiophores et conidies de H. solani (Photo de Sophia Boivin), D. Conidies (Photo de

Sophia Boivin), E. Symptômes de la gale argentée sur pomme de terre rouge (Tiré de

Hervieux, 2000), F. Symptômes de la gale argentée sur pomme de terre blanche (Photo de

British Potato Council).

7

1.2.3 Cycle et facteurs de développement de la gale argentée

1.2.3.1 Cycle de développement de la gale argentée

Les symptômes de la gale argentée se développent rapidement après la plantation à

partir d'une semence infectée (Figure 2). La maladie se propage par les conidies présentes à

la surface des tubercules. Les conidies migrent généralement le long des stolons jusqu'aux

tubercules-fils et les infectent au niveau du talon (Jellis et Taylor, 1977). Les conidies

peuvent aussi survivre dans le sol et résister à l'hiver de façon saprophytique sur les débris

végétaux (Kamara et Huguelet, 1972 ; Mérida et Loria, 1994). Bien que dans certaines

conditions, 1'inoculum du sol puisse être impliqué dans la transmission de la maladie (Bisht

et Bains, 1995 ; Bains et al., 1996), le tubercule de semence constitue la principale source

d'inoculum (Burke, 1938; Santerre, 1967; Read et Hide, 1984). Les conditions qui

prévalent dans les entrepôts, particulièrement la forte humidité relative sont propices à la

croissance et la sporulation de H. solani et au développement de la gale argentée. À cet

effet, la gale argentée est souvent considérée comme une maladie d'entreposage (Rodriguez

et al., 1995). Une partie de l'infection est attribuée aux contacts physiques survenant entre

les tubercules sains et les tubercules infectés. Le déplacement et l'emballage des pommes

de terre sont d'autres modes possibles de dispersion des conidies (Secor, 2006).

Sol : transmission aux tubercules-fils

Semence infectée

Entrepôt : évolution et dissémination Déplacement et emballage dispersion

Inoculum du sol

Figure 2. Cycle de la gale argentée (Tiré de Michaud, 2001).

8

1.2.3.2 Facteurs de développement de la gale argentée

Le développement de la gale argentée dépend de plusieurs facteurs à savoir l'état

sanitaire des semences, le sol, le délai défanage-récolte et les conditions d'entreposage.

1.2.3.2.1 Semence et sol

Le tubercule de semence constitue la principale source d'inoculum (Burke, 1938 ;

Santerre, 1967 ; Read et Hide, 1984). Bains et al. (1996) ont montré que les tubercules

produits à partir de semences exemptes de gale argentée ont montré des symptômes de cette

maladie lorsque cultivés dans des champs où la culture de la pomme de terre n'a pas été

pratiquée pendant les quatre années précédentes. Ceci suggère que le champignon puisse

survivre dans le sol pendant plusieurs années. H. solani est capable de se développer et de

sporuler sur des feuilles sénescentes de différentes espèces végétales utilisées deins les

rotations avec la pomme de terre comme la luzerne (Medicago sativa), le maïs (Zea mays)

et le blé (Triticum spp.) (Mérida et Loria, 1994). Ces résultats indiquent que le parasite

puisse survivre dans le sol grâce à son activité saprophytique. Le champignon peut aussi se

développer sur les parties souterraines de la pomme de terre (tige et racines) en état de

sénescence (Jouan et al., 1974).

1.2.3.2.2 Délai défanage-récolte

La destruction du feuillage avant maturité favorise d'une façon nette l'installation du

champignon et le pourcentage de tubercules malades est d'autant plus élevé que la récolte

est effectuée tard après le défanage. Le taux d'infection par H. solani à la récolte peut varier

entre 4 et 94 % (Gaucher, 1998). Ainsi, la sévérité de la maladie est corrélée à la durée de la

période passée au champ par le tubercule (Jouan et ai, 1974).

1.2.3.2.3 Conditions d'entreposage

Au cours de l'entreposage des tubercules de pomme de terre, la gale argentée évolue

plus ou moins rapidement selon les conditions ambiantes de température et d'humidité.

L'étude sur l'action de la température sur la croissance du champignon effectuée par Jouan

et al. (1974) a montré que la température optimale de croissance de H. solani se situe entre

20 et 25°C. À 6°C, la croissance du champignon est très lente tandis que à 2°C, la

croissance est nulle. Cette température n'est toutefois pas létale (Jouan et al, 1974). La

germination des spores a lieu à une température comprise entre 2 et 35°C (Jouan et al,

1974). À une humidité relative de 100 %, le nombre de spores produites croît avec la

température dans l'intervalle de 2-20°C (Jouan et al., 1974). La fructification du

champignon est importante dans l'intervalle de 85-100 % d'humidité relative avec une

optimum situé aux alentours de 90 %. En dessous de 80 % d'humidité relative, le nombre

de spores produites baisse rapidement pour devenir nul en dessous de 55 % d'humidité

relative. Certains travaux ont montré qu'il existe une quantité importante de conidies libres

pouvant infecter les tubercules conservés dans les entrepôts de pomme de terre (Mérida et

Loria, 1994). Les conidies provenant des tubercules infectés peuvent être dispersées par le

système de ventilation et infecter par conséquent un grand nombre de tubercules

(Rodriguez er a/., 1996).

1.2.4 Importance économique de la gale argentée

La gale argentée sévit dans de nombreux pays producteurs de pommes de terre

(Elimane, 1996). Longtemps considérée comme une maladie d'importance secondaire, la

gale argentée est devenue au cours des dernières années une maladie économiquement

importante suite au développement de souches de H. solani résistantes au thiabendazole

(Hide et al, 1988), à l'absence de cultivars résistants et aux nouvelles exigences esthétiques

du marché (Errampalli et al, 2001).

1.2.5 Moyens de lutte

1.2.5.1 Lutte chimique

Le thiabendazole, seul fongicide homologué au Canada pour le traitement post

récolte des tubercules de pomme de terre, fut abondamment utilisé pendant de nombreuses

années. Depuis quelques années, des souches de H. solani résistantes à ce fongicide et au

10

thiophanate-méthyl (un autre fongicide de la famille des benzimidazoles) ont été recensées

en Angleterre (Hide et ai, 1988), aux États-Unis (Mérida et Loria, 1990 ; Rodriguez et al.,

1990 ; Secor et al., 1996), au Canada (Carnegie et al., 1994 ; Kawchuck et al., 1994 ;

Bernard et Bains, 1996) et au Québec (Platt, 1997). En conséquence, l'application post

récolte de thiabendazole ou de thiophanate-méthyl en traitement de semence ne permet plus

un contrôle efficace de la maladie.

Différentes études ont démontré que l'application en traitement de semence de

fenpiclonil (Gaucher, 1998), imazalil (Hide et al., 1994), mancozeb (Gaucher, 1998) ou

fludioxonil (Errampalli et al., 2001) permet une réduction intéressante de gale argentée. Le

mancozeb et le fludioxonil sont homologués au Canada pour le traitement des semences

(CRAAQ, 2004).

1.2.5.2 Lutte génétique

Des croisements interspécifiques avec les espèces sauvages de Solanum (S.

demissum, S. chacoense. S: aculae) ont été effectués pour améliorer la résistance aux

maladies de certains cultivars de S. tuberosum au Canada et les travaux de sélection et

d'évaluation continuent (Errampalli et al., 2001). Cependant, aucun cultivar de pomme de

terre résistant à la gale argentée n'a été identifié (Errampalli et al., 2001).

1.2.5.3 Lutte biologique

Pseudomonas corrugata (Chun et Shetty, 1994), Cephalosporium sp. (Secor et

Gudmestad, 1999), Bacilluspolymyxa (Lange et al., 1995), Pseudomonasputida (Elson et

al., 1997 ; Michaud et al., 2002 ), Nocardia globerula et Xanthomonas campestris (Elson et

al., 1997) ont montré la capacité d'inhiber le développement de H. solani sur le tubercule

de pomme de terre. De même, Alcaligenes piechaudii, Aquaspirillum autotrophicum,

Arthrobacter oxydans. Bacillus cereus, B. mycoïdes, Kocuria rosea, K. varians,

Paenibacillus pabuli, Pseudomonas chlororaphis, P. fluorescens, Rhodococcus erytropolis,

R. globulus et Streptomyces griseus (Michaud et al., 2002) ont diminué le développement

11

de la gale argentée sur le tubercule. À ce jour, aucun agent de lutte biologique n'est

homologué pour lutter contre cette maladie.

1.2.5.4 Pratiques cultiirales

Certaines pratiques culturales peuvent réduire l'incidence de la maladie, comme

l'utilisation de semences saines (Santerre, 1967 ; Secor et al., 1996), le séchage rapide des

tubercules après la récolte (Hide et Boorer, 1991 ; Firman et Allen, 1993) et la rotation des

cultures (Richard et Boivin, 1994 ; Stevick Haux, 1998). Une gestion appropriée des

conditions d'entreposage est un autre moyen de limiter le développement de la maladie

(Secor et Gudmestad, 1999).

1.3 Éléments essentiels aux champignons

Comme les autres organismes, les champignons ont besoin pour leiir croissance et

leur développement du carbone, de l'azote, des éléments inorganiques (macro- et micro

éléments), de vitaniines et de facteurs de croissance.

1.3.1 Carbone

Le carbone est un élément fondamental de structure et de fonctionnement de toutes

les cellules vivantes. Les champignons utilisent une large gamme de composés carbonés

allant de petites molécules comme les sucres (glucose, fructose, saccharose, mannose), les

acides organiques (acide acétique, acétate d'éthyl, acide oxalique, acide propionique, acide

fiimarique), les alcools (methanol, éthanol, propanol, butanol) jusqu'aux macromolécules

(protéines, lipides, polysaccharides, lignine) (Kirk, 1971 ; Perlman, 1965 ; Sestakova,

1976). Ces différents composés carbonés interviennent dans deux fonctions physiologiques

essentielles aux champignons : (1) ils fournissent le carbone nécessaire pour la synthèse des

constituants importants (hydrates de carbone, protéines, lipides, acides nucléiques), (2) et

leur oxydation fournit une source d'énergie nécessaire au fonctionnement adéquat des

processus vitaux de la cellule fongique (Garraway et Evans, 1991).

12

1.3.2 Azote

L'azote est un élément indispensable pour la croissance et le développement des

champignons. L'azote est nécessaire pour la synthèse des constituants cellulaires

d'importance capitale (acides aminés, protéines, purines, pyrimidines, acides nucléiques,

glucosamine, chitine, différentes vitamines) (Garraway et Evans, 1991). La plupart des

champignons sont capables d'utiliser les sources d'azote inorganique simples (nitrates,

nitrites, ammonium) aussi bien que les sources organiques (urée, acides aminés) (Garraway

et Evans, 1991). À l'exception des protéines, la plupart des composés azotés sont

suffisament petits pour entrer directement dans la cellule sans dégradation extracellulaire

préalable. Ainsi, la membrane cellulaire constitue le premier point au niveau duquel les

champignons peuvent exercer un contrôle d'incorporation de l'azote. Étant donné que les

nitrates et les nitrites entrent apparemment dans les cellules fongiques par diffusion, les

principaux facteurs qui affectent leur utilisation seraient ceux qui impliquent le

métabolisme et non le transport. Ainsi, l'incapacité de certains champignons à croître sur

un milieu de culture contenant des nitrates est souvent due à l'absence de l'enzyme nitrate

reductase, tandis que l'incapacité à croître sur un milieu contenant des nitrites serait plutôt

attribuable à l'absence de l'enzyme nitrite reductase ou à l'action inhibitrice des nitrites

envers certains patrons métaboliques (Garraway et Evans, 1991). L'incorporation de

l'ammonium, de l'urée et des acides aminés est contrôlée au niveau de la surface cellulaire

et au niveau intracellulaire. Ainsi, les facteurs qui affectent la forme et la charge des

molécules de transport (température, pH), la réserve de l'adénosine triphosphate (ATP)

nécessaire pour le transport actif (niveau d'oxygène, pH, source de carbone) et les systèmes

de feed-back intracellulaires (concentration de sulfure et d'azote sous forme d'acides

aminés) affectent aussi l'utilisation de ces sources (Garraway et Evans, 1991).

1.3.3 Éléments inorganiques

Un élément inorganique est considéré comme nutriment essentiel pour les

champignons lorsque son absence dans un milieu de culture conduit à la réduction de leur

croissance et de leur reproduction (Garraway et Evans, 1991). Les champignons ont des

besoins relativement faibles en éléments inorganiques (100 mg/1 pour les phosphates et

moins de 1 mg/1 pour les composés contenant le cuivre) comparativement à leurs besoins en

13

carbone et en oxygène (g/1). Les quantités des différents éléments inorganiques essentiels

pour la croissance des champignons varient selon les espèces, la composition du milieu de

culture et l'environnement (Garraway et Evans, 1991). Les éléments inorganiques sont

groupés en deux catégories : les macro-éléments qui sont nécessaires en grandes quantités

(magnésium, phosphore, potassium, soufre, calcium) et les micro-éléments, aussi appelés

éléments en trace, requis en plus petites quantités (cuivre, fer, manganèse, zinc, molybdène)

(Garraway et Evans, 1991).

1.3.3.1 Macro-éléments

Dans la liste qui suit les rôles connus des différents macro-éléments sont

présentés :

- Magnésium : intervient dans l'activation d'enzyme et dans le métabolisme de l'ATP

(adenosine triphosphate);

- Phosphore : intervient dans la formation des acides nucléiques, dans le transfert d'énergie

et dans le métabolisme intermédiaire;

- Potassium : intervient dans l'activité enzymatique, dans le métabolisme des hydrates de

carbone et dans la balance ionique;

- Soufre : intervient dans la formation des acides aminés, des vitamines et des autres

composés sulfohydriles;

- Calcium : intervient dans l'activité enzymatique, dans la structure des membranes et il

n'est pas universellement requis par tous les champignons (Griffm, 1994).

1.3.3.2 Micro-éléments

Dans la liste qui suit les rôles connus des différents micro-éléments sont

présentés :

- Cuivre : intervient dans l'activité enzymatique et dans la formation des pigments;

- Fer : intervient dans la formation des cytochromes, du hème des apoenzymes et des

pigments;

- Manganèse : intervient dans l'activité enzymatique, dans le cycle de Krebs (acide

tricarboxylique : TCA) et dans la synthèse des acides nucléiques;

14

- Zinc : intervient dans l'activité enzymatique, dans les acides organiques et autres

métabolismes intermédiaires;

- Molybdène : intervient dans l'activité enzymatique, dans le métabolisme des nitrates et la

vitamine B12 (Griffm, 1994).

1.3.4 Vitamines et facteurs de croissance

Les vitamines et les facteurs de croissance sont des composés organiques requis en

quantités minimes pour la croissance des champignons (Griffin, 1994). Les vitamines sont

généralement requises en concentration micromolaire ou moins et jouent le rôle de

coenzymes. Les vitamines généralement essentielles aux champignons sont : la thiamine

(Bi), la biotine (B7), la pyridoxine (BÔ), la riboflavine (B2), la niacine (B3), l'acide p-

aminobenzoïque, l'acide pantothénique (B5), la cyanocobalamine (B12) et l'inositol (Griffin,

1994). Les facteurs de croissance généralement utilisés par les champignons sont: les

acides aminés, les sterols, les purines et les pyrimidines (Griffin, 1994).

1.4 Effet de l'azote, du phosphore, du potassium, du calcium et du magnésium sur le

développement de différentes maladies des cultures

1.4.1 Azote

L'azote a été intensivement étudié dans la relation "nutrition de l'hôte-sévérité de la

maladie" depuis plusieurs années (Huber et Watson, 1974). L'eizote présente différents

effets selon la culture et l'agent pathogène étudié (Tableau 1).

Tableau 1. Effet de l'azote sur différentes maladies des cultures* Maladie

Maladies de semis et fonte de semis

Pourritures racinaires

Hôte

Betterave à sucre

Citronnier

Citronnier

Haricot

Haricot

Pathogène

Rhizoctonia solani

Phytophthora citrophtora Fusarium spp.

R. solani

Fusarium solani f. sp phaseoli

Forme d'azote*"

Nitrate

Diminue

Diminue

ND'=

Diminue

Diminue

Ammonium

Augmente

Augmente

Augmente

Augmente

Augmente

15

Tableau 1. Effet de l'azote sur différentes maladies des cultures^ (suite) Maladie

Pourritures racinaires

Pourriture de la tige

Piétin-verse

Pourriture racinaire

Pourriture de la tige et de la racine

Piétin-échaudage

Rhizoctone ocellé

Racine noire

Taches

Rouille méridionale

Gale commune

Flétrissement

Hôte

Petit pois

Soya

Petit pois

Maïs

Pomme de terre

Maïs

Maïs

Maïs

Pin

Pin

Blé

Blé

Blé

Tabac cultivé (Nicotiana tabacum) Coton

Pomme de terre

Blé

Blé

Betterave à sucre

Gazon

Tomate

Pomme de terre

Oeillet

Coton

Tomate

Pomme de terre

Tomate

Pathogène

Aphanomyces euteiches

Pythium ultimum

A. euteiches

Pythium spp.

Fusarium spp.

Diplodia zeae

Porta weirii

Armillaria mellea

Fusarium spp.

Helminthosporium sativum Cercosporella herpotrichoides Thielaviopsis basicola

Phymatotrichum omnivorum R. solani

Gaeumannomyces graminis Rhizoctonia cerealis

Aphanomyces cochlioides G. graminis

Sclerotium rolfsii

Streptomyces scabies

Phialophora cinerescens F. oxysporum f. sp. vasinfectum F. oxysporum f. sp. lycopersici Verticillium spp.

Forme d'azote''

Nitrate

Diminue

Augmente

Diminue

Augmente

Diminue

Augmente

Diminue

Diminue

Diminue

Diminue

Diminue

Diminue

Augmente

Diminue

Augmente

Diminue

Diminue

ND

Diminue

Augmente

Augmente

Diminue

Diminue

Augmente

Ammonium

Augmente

Diminue

Augmente

Diminue

Augmente

Diminue

Augmente

Augmente

Augmente

ND

Augmente

Augmente

Diminue

Augmente

Diminue

Augmente

Augmente

Diminue

Augmente

Diminue

Diminue

Augmente

Augmente

Diminue

16

Tableau 1. Effet de l'azote sur différentes maladies des cultures^ (suite)

Maladie

Jaunissement

Flétrissement

Chancre

Maladie de Stewart

Pourriture annulaire

Blanc

Pourriture des fruits et racines (anthracnose)

Rouille striée

Rouille de la tige

Taches septentrionales

Piriculariose

Taches chocolatées

Nematode à kystes

Nematode des racines

Chancre

Pourriture de stockage

Virus

Hôte

Chou

Tabac cultivé

Tomate

Tomate

Maïs

Pomme de terre

Blé

Tomate

Blé

Blé

Maïs

Riz

Fève

Soya

Tabac cultivé

Pêcher

Prunier

Patate sucrée

Tabac cultivé

Pomme de terre

Tabac sauvage (Nicotiana glutinosd)

Tabac cultivé

Tabac sauvage

Pomme de terre

Pathogène

F. oxysporum f. sp. conglutinans Pseudomonas solanacearum

Corynebacterium michiganense Envinia stewartii

Corynebacterium sepedonicum Erysiphe graminis f. sp. tritici Colletotrichum phomoides

Puccinia striiformis f. sp. tritici Puccinia graminis f. sp. tritici Helm inthosporium turcicum Piricularia oryzae

Botrytis fabae

Heterodora glycines

Heterodora tabacum

Xanthomonas campestris p.v. pruni

Rhizopus stolonifer

Virus Y de la pomme de terre

Virus Y de la pomme de terre

Mosaïque de la tomate

Mosaïque de la tomate

Mosaïque du tabac

Virus X de la pomme de terre

Forme d'azote''

Nitrate

Diminue

Augmente

Augmente

Augmente

Augmente

Augmente

Augmente

Augmente

Augmente

Diminue

Diminue

Diminue

Augmente

Augmente

Diminue

Diminue

ND

ND

Augmente

Augmente

ND

ND

Ammonium

ND

Diminue

ND

ND

ND

ND

Diminue

Diminue

Diminue

Augmente

Augmente

Augmente

Diminue

Diminue

ND

Augmente

Augmente

Diminue

Diminue

Diminue

Diminue

Diminue

° Tableau adapté de Huber et Watson (1974)

'' L'addition de la forme d'azote (nitrate ou ammonium) diminue ou augmente la sévérité de la maladie.

' ND non déterminé

17

En outre, d'autres études effectuées sur l'azote ont montré qu'une concentration

élevée d'azote (450 ppm) n'a pas significativement augmenté la maladie de chancre

{Clavibacter mishiganense) chez la tomate comparativement à une concentration de 240

ppm d'azote (Berry et ai, 1988). Duffy et Défago (1999) ont montré que la maladie du

pourridié fusarien (Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici) chez la tomate a

augmenté suite à l'augmentation de la concentration d'ammonium [NH4CI ; (NH4)6Mo7024 ;

(NH4)2S04]. Elle a par ailleurs été réduite par une application du nitrate de calcium et de

petites concentrations de nitrate d'ammonium (39 à 79 mg d'azote/1). Cependant, des

concentrations supérieures à 100 mg d'azote/1 ont augmenté la sévérité de cette maladie.

Hoffland et al. (1999) ont montré que l'augmentation de la concentration d'azote appliqué

diminue la sévérité de la moisissure grise causée par Botrytis cinerea chez la tomate. Par

contre, l'azote n'a pas eu d'effet sur le flétrissement fusarien causé par Fusarium

oxysporum f sp. lycopersici chez la tomate alors que l'augmentation de la concentration

d'azote a favorisé l'augmentation de la moucheture (Pseudomonas syringae pv. tomato) et

du blanc (Oïdium lycopersicum) chez la tomate (Hoffland et al., 2000). Nam et al. (2006)

ont montré que des concentrations élevées d'azote dans la solution nutritive ont augmenté

la sévérité de l'anthracnose (Colletotrichum gloeosporioides) chez une culture de fraisier en

système hydroponique fermé.

1.4.2 Phosphore

Woltz et Jones (1973 a, b, c ; 1981) ont montré qu'un niveau élevé de phosphore

augmentait la sévérité du flétrissement fusarien (F. oxysporum f. sp. lycopersici) chez la

tomate cultivée en pots et au champ. SagduUaev et Berezhnova (1974) ont montré que les

amendements en phosphore augmentaient la sévérité du flétrissement fusarien (F.

oxysporum f sp. melonis) chez le cantaloup. Dick et Tisdale (1938) ont montré que

l'augmentation de la dose de phosphore favorise l'augmentation de la sévérité du

flétrissement fusarien {F. oxysporum f. sp. vasinfectum) chez le coton. Brennan (1988) a

montré que les plants de blé cultivés sans phosphore ont été infectés par le piétin-échaudage

{Gaeumannomyces graminis var. tritici) tandis que l'augmentation de la concentration de

phosphore a permis la réduction de cette maladie. Duffy et Défago (1999) ont montré que le

18

pourridié fusarien (F. oxysporum f. sp. radicis-lycopersicî) a augmenté chez la tomate suite

à l'augmentation de la concentration de NaH2P04-H20. Sanogo et Yang (2001) ont montré

que la nutrition phosphatée a un effet sur le syndrome de la mort subite du soya [F. solani î.

sp. glycines {Fsg)\. En effet, le phosphate de calcium a augmenté la sévérité de la maladie

de 21 %, le phosphate de potassium de 32 % et le phosphate de sodium de 43 %. La

germination in vitro des conidies du Fsg n'a pas été affectée de façon significative par les

éléments nutritifs phosphatés ; par contre la croissance mycélienne a été favorisée sur

milieu de culture amendé de phosphate de potassium et de phosphate de sodium (Sanogo et

Yang, 2001).

1.4.3 Potassium

Sanogo et Yang (2001) ont montré que la nutrition potassique a un effet sur le

syndrome de la mort subite du soya \F. solani f. sp. glycines {Fsgy\. L'application du

chlorure de potassium a favorisé une réduction moyenne de 36 % de la sévérité de la

maladie comparativement au traitement témoin. Par contre, la sévérité de la maladie a

connu une augmentation moyenne de 32 % avec l'application du phosphate de potassium,

de 43 % avec le sulfate de potassium et de 45 % avec le nitrate de potassium. La

germination in vitro des conidies du Fsg n'a pas été affectée de façon significative par les

éléments nutritifs potassiques; par contre la croissance mycélienne a été favorisée sur

milieu de culture amendé de nitrate de potassium (Sanogo et Yang, 2001).

1.4.4 Calcium

Les sels de calcium ont montré un effet sur la croissance de Leucostoma persoonii,

agent responsable du chancre du pêcher. La plus grande réduction de la croissance in vitro a

été causée par le propionate de calcium (85 %), puis l'hydroxyde de calcium (76 %) et le

silicate de calcium (73 %). Le trempage des fruits pendant 15 minutes dans des solutions de

silicate de calcium et de propionate de calcium a diminué l'étendue des lésions de 70 %

(Biggs et al, 1995). Une autre étude réalisée par Biggs (1999) a montré que le chlorure de

calcium, le propionate de calcium et le silicate de calcium (1 000 \ig Ca/ml ) n'a eu aucun

effet sur la germination des conidies de deux espèces de Colletotrichum causant la

19

pourriture amère du pommier. Ces trois sels de calcium ont toutefois réduit la croissance de

Colletotrichum spp. en milieu de culture liquide et ont réduit la sévérité de la maladie sur

les fruits traités (Biggs, 1999). Biggs et al. (1997) ont montré que tous les sels de calcium à

l'exception du formate, du pantothenate et du phosphate dibasique de calcium ont réduit la

croissance sur le milieu de culture solide à base de dextrose de pomme de terre (PDA) de

Monilia fructicola, agent responsable de la pourriture brune du pêcher. Le chlorure de

calcium appliqué en post-récolte, a réduit significativement l'incidence et la sévérité de la

pourriture altemarienne (Alternaria spp.) chez la pomme (Biggs et al., 1993). Wisniewski

et al. (1995) ont montré que l'augmentation de la concentration du chlorure de calcium (25-

175 mM) entraîne une diminution de la germination et de la croissance du tube germinatif

in vitro du B. cinerea et du Pénicillium expansum, causant respectivement les moisissures

grise et bleue chez la pomme entreposée. Le chlorure de calcium a inhibé la croissance in

vitro du pathogène Rhizopus stolonifer, agent responsable de la moisissure chevelue des

fruits et des légumes en post-récolte. L'ajout de calcium dans le milieu de culture liquide à

base de dextrose de pomme de terre (PDB) a provoqué une réduction de la germination des

spores et un ralentissement de la croissance du tube germinatif de R. stolonifer (Tian et al.,

2002).

1.4.5 Magnésium

Selon Wisniewski et al. (1995), le chlorure de magnésium (25-175 mM) n'a pas eu

d'effet sur la germination et la croissance du tube germinatif in vitro de B. cinerea et de P.

expansum. La fertilisation avec du chlorure de magnésium a augmenté le flétrissement

fusarien causé par F. oxysporum f. sp. lycopersici chez la tomate (Jones e/ al., 1989) et par

F. oxysporum f. sp. apii chez le céleri (Schneider, 1985). Selon Duffy et Défago (1999), le

sulfate de magnésium n'a pas eu d'effet sur le pourridié fusarien {F. oxysporum f. sp.

radicis-lycopersici) chez la tomate. Taylor (1954) a montré que la susceptibilité du maïs à

la brûlure des feuilles (Helminthosporium maydis) diminue lorsque le niveau de magnésium

augmente dans les tissus foliaires.

20

1.5 Effet des éléments minéraux sur le développement de la gale argentée de la pomme de terre

Adams et al. (1970) ont étudié l'effet des propriétés du sol sur la gale argentée et ont

observé une corrélation négative entre la teneur du sol en nitrates et la sévérité de la gale

argentée chez les tubercules-fils. Martinez et al. (2002) ont pour leur part montré

l'existence d'une corrélation négative entre la sévérité de la gale argentée et les teneurs en

nitrates et fer des sols. Pour faire suite à ces travaux, le présent projet de recherche vise à

étudier in vitro l'effet direct de l'azote et de certains macro-éléments sur la croissance

mycélienne, le nombre de conidies total et le nombre de conidies viables produites par H.

solani, agent responsable de la gale argentée.

1.6 Hypothèse et objectifs de recherche

1.6.1 Hypothèse de recherche

L'azote, le phosphore, le potassium, le calcium et le magnésium ont un effet direct

sur la croissance mycélienne, le nombre total de conidies et le nombre de conidies viables

produites par l'agent pathogène H. solani.

1.6.2 Objectifs de recherche

- Évaluer in vitro l'effet de différentes concentrations et de différentes sources

d'azote, de phosphore, de potassium, de calcium et de magnésium sur la croissance

mycélienne du champignon H. solani.


d'azote, de phosphore, de potassium, de calcium et de magnésium sur le nombre total de

conidies produites par le champignon H. solani.


d'azote, de phosphore, de potassium, de calcium et de magnésium sur le nombre de

conidies viables produites par le champignon H. solani.

21

CHAPITRE 2

MATÉRIEL ET MÉTHODES

2.1 Helminthosporium solani

La souche ULaval-1 de Helminthosporium solani a été employée tout au long de ces

travaux. Elle est disponible sous le numéro DAOM 233452 (Department of Agriculture,

Ottawa, Mycology). Elle a été isolée à partir d'un tubercule de pomme de terre présentant

des symptômes de gale argentée au Laboratoire de mycologie du Centre de recherche en

horticulture de l'Université Laval. Cette souche a été cultivée à 24°C, sous obscurité, en

boîte de Pétri sur le milieu de culture V8 agar. Ce milieu est composé de 200 ml de jus de

V8 clarifié (Campbell's Soup Company Ltd, Toronto, ON), 3 g de CaCOa, 15 g de Bacto

Agar (Difco Laboratories, Becton Dickinson, Sparks, MD) et de 800 ml d'eau distillée. Le

pH a été ajusté à 7,2. La souche était conservée à 4°C (Michaud, 2001).

2.2 Effet des éléments minéraux sur la croissance et le développement de H. solani

Afin d'évaluer l'effet des éléments minéraux sur la croissance et le développemnt de

H. solani, le champignon a été cultivé en plat de Pétri sur gélose nutritive (milieu de base)

dont la composition en azote, phosphore, potassium, calcium et magnésium variait. Le

milieu développé par Singh (1968) légèrement modifié a été utilisé comme milieu de base

pour ces travaux. La composition du milieu était la suivante : 30 g/1 saccharose (EMD

Chemicals, Merck KgaA, Darmstadt, Germany), 15 g/1 agar (Difco Laboratories, Becton

Dickinson, Sparks, MD), 2 g/1 NaNOa (Laboratoire Mat, Québec, Québec), 1 g/1 K2HPO4

(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), 0,5 g/1 MgS04-7H20 (Sigma-Aldrich), 0,5 g/1 KCl (Sigma

Chemical Co., St. Louis, MO), 0,01 g/1 FeS04-7H20 (EM Science, EM Industries, Merck

KgaA, Darmstadt, Germany), 4,6 mg/1 d'acide citrique anhydre (BDH, Toronto, Ontario), 5

mg/1 ZnS04-7H20 (BDH), 0,391 mg/1 CuS04-5H20 (Sigma Chemical Co.), 0,05 mg/1

MnS04-H20 (Sigma Chemical Co.), 0,05 mg/1 H3BO4 (BDH), 0,05 mg/1 Na2Mo04-2H20

(Sigma-Aldrich) et 500 |j,g/l vitamine Bi (thiamine) (Gibco BRL, Life Technologies, Grand

Island, NY) ajoutée stérilement après autoclavage ; le pH était ajusté à 6,8 avec HCl (IN)

(Fisher Scientific, Nepean, Ontario) ou NaOH (IN) (EM Science), après ajout des

22

différentes concentrations de l'élément à l'étude. Les concentrations et les sources de

minéraux testées sont respectivement présentées aux Tableaux 2 et 3. Les différentes

géloses ont été inoculées avec une pastille (0,7 cm de diamètre) de V8 agar portant du

mycélium de H. solani en croissance active et incubées sous obscurité à 25°C pour une

période de huit semaines.

Tableau 2. Concentrations d'azote, de phosphore, de potassium, de calcium et de

magnésium testées dans cette étude

Éléments minéraux Concentrations (ppm)

Azote

Phosphore

Potassium

Calcium

Magnésium

0 0

0

0

0

3,3 1,778

7,1 0,272

0,5

33 17,78

71,1 2,72 5

330 177,8 711,18

27,21

50

3300 1778

7111,8 272,1

500

Tableau 3. Sources d'éléments minéraux testées dans cette étude

Éléments minéraux Sources

Azote

Phosphore

Potassium

Calcium

Magnésium

NaNOa (Laboratoire Mat) NH4CI (Laboratoire Mat) NH4NO3 (Laboratoire Mat) NaNOa (Sigma Chemical) Na2HP047H20 (Sigma Chemical Co.) Na3P04-12H20 (Sigma Chemical Co.) KCl (Sigma Chemical Co.) K2SO4 (Sigma Chemical Co.) CaS04-2H20 (Sigma Chemical Co.) CaCl2-2H20 (Sigma Chemical Co.) MgS04-7H20 (Sigma-Aldrich) MgCl22H20 (Sigma Chemical Co)

23

2.2.1 Détermination de la croissance mycélienne

La croissance mycélienne (CM) a été évaluée hebdomadairement pendant huit

semaines en mesurant la surface de gélose couverte par le mycélium. Elle a été calculée

selon la formule (1) et exprimée en cm . Cette formule destinée à évaluer la surface du

thalle mycélien a été retenue car elle tient compte de la forme elliptique du thalle.

(1 ) C M — omycélium" ^pastille

OÙ Smycéiium = Surfacc totale du mycélium = '/2 C x '/a L x 71

Spastiiie = Sxirface de la pastille = (r pastiiie x 71) = 0,38465 cm^

C : diamètre court du thalle mycélien

L : diamètre long du thalle mycélien

2.2.2 Détermination du nombre de conidies produites

Le dénombrement des conidies a été effectué après la période de culture de huit

semaines. Les conidies ont été récupérées avec 2 ml d'eau distillée stérile par grattage du

mycélium (Section 2.2.1) à l'aide d'une pipette pasteur stérile courbée sous forme de bâton

de hockey. La suspension conidienne a été récupérée dans un tube stérile. Après agitation

de la suspension au vortex, les conidies ont été dénombrées à l'aide d'un hémacytomètre

(Hausser Scientific Company, Horsham, PA). La production conidienne a été exprimée en

nombre de conidies par unité de surface mycélienne (conidies/cm^).

2.2.3 Détermination du nombre de conidies viables

La suspension conidienne obtenue (Section 2.2.2) a été étalée sur un milieu de culture

solide pour dénombrer le nombre d'unités formatrices de colonies (UFC). Ainsi, après

agitation au vortex, 100 |j,l de la suspension ont été prélevés et étalés sur le milieu potato

dextrose agar (PDA, Difco Laboratories). Le dénombrement des UFC a été effectué quatre

jours après l'étalement par comptage des colonies mycéliennes visibles à l'œil nu. Le

24

nombre de conidies viables a été exprimé en UFC par unité de surface mycélienne

(UFC/cm^).

2.3 Dispositif expérimental et analyse statistique

Le dispositif expérimental utilisé était un plan complètement aléatoire comprenant 15

répétitions. Une boîte de Pétri représentait l'unité expérimentale. L'analyse de variance

(ANOVA) a été effectuée et, lorsque significative, les moyennes des traitements étaient

comparées à l'aide du test Least Significant Difference (LSD) protégé (P = 0,05) au moyen

du logiciel JMP version 5.1 (SAS Institute, Cary, NC).

25

CHAPITRE 3

RÉSULTATS

3.1 Effet des éléments minéraux sur la croissance mycélienne de H. solani

3.L1 Effet de l'azote sur la croissance mycélienne de H. solani

L'effet de différentes sources (NaNOs, NH4CI, NaN02, NH4NO3) et différentes

concentrations (0 à 3300 ppm) d'azote a été évalué hebdomadairement pendant une période

de huit semaines sur la croissance mycélienne de H. solani. Il a été remarqué qu'en général

la croissance mycélienne du champignon progresse de façon quasi linéaire au fil des

semaines, peu importe la source et la concentration d'azote (Figures 3 à 6). Une

concentration de 0 ppm d'azote dans le milieu de culture a supporté la croissance du

champignon pendant huit semaines (Figures 3 à 6). Par ailleurs, l'addition au milieu de

culture de NaNOa (Figure 3) ou de NH4CI (Figure 4) a généralement réduit la croissance du

champignon. La croissance était particuhèment affectée par des concentrations de 330 et

3300 ppm. Aucune croissance mycélienne n'a été observée sur le milieu contenant 3300

ppm de NaNOi (Figure 5).

• 0 ppm ■ 3,3 ppm ■ 33 ppm ■ 330 ppm ■ 3300 ppm

Temps (Semaines)

Figure 3. Effet de la concentration d'azote sous forme de NaNOs sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani. Les barres représentent les erreurs-types. Chaque

valeur représente une moyenne de 15 répétitions.

26

iH -

"g 12 -u « 10 -c 0) •5 8 o >> E 6 0) u « 4 -^ 2 ? o ^

0 -

-♦—0 ppm

-o—3,3 ppm

-A— 33 ppm

-o— 330 ppm

- * - 3300 ppm

Temps (semaines)

Figure 4. Effet de la concentration d'azote sous forme de NH4CI sur la croissance


valeur représente une moyerme de 15 répétitions.

-♦—0 ppm

-D—3,3 ppm

-A— 33 ppm

-o— 330 ppm

-m— 3300 ppm

Temps (semaines)

Figure 5. Effet de la concentration d'azote sous forme de NaNOi sur la croissance

mycélierme de Helminthosporium solani. Les barres représentent les erreurs-types. Chaque


27

a -îT 8 -E A 7 ^ 0)

ë 6-0) :â> 5 -, u >« E 4 -o ë 3 ra 8 7-2 , o 1

0 -

-♦—0 ppm

-D—3,3 ppm

-A— 33 ppm

-o—330 ppm

-*—3300 ppm

Temps (semaines)

Figure 6. Effet de la concentration d'azote sous forme de NH4NO3 sur la croissance



Après huit semaines d'incubation, on observe que des concentrations élevées d'azote

réduisent la croissance de H. solani par rapport aux concentrations plus faibles et ce pour

toutes les sources d'azote à l'exception du NaNOa (Figure 7). Plus spécifiquement, des

concentrations supérieures à 33 ppm de NaNOa ont réduit de façon significative la

croissance de H. solani par rapport au traitement 0 ppm. Pour la forme NH4CI, il n'y a pas

eu de différence significative de croissance dans les milieux contenant 0, 3,3 et 33 ppm. Par

contre, dans les milieux contenant 330 et 3300 ppm de NH4CI la croissance était

significativement réduite. L'azote sous forme de NaNOi a également eu un effet significatif

sur la croissance mycélienne du champignon, mais cet effet n'a suivi aucune tendance

particulière en fonction de la concentration utilisée. Une concentration de 3300 ppm de

NaNOi a inhibé complètement la croissance de H. solani. Sous forme de NH4NO3, une

diminution significative de la croissance de H. solani a été observée lorsque la

concentration était de 330 et 3300 ppm.

28

NaN03 NH4C1 NaN02 NH4N03

n o ppm I I 3,3 ppm m33 ppm ■ 330 ppm

■ 3300 ppm

Figure 7. Effet de la concentration d'azote sous différentes formes sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani mesurée après huit semaines d'incubation. Pour

chacune des sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm d'azote. Pour chaque

source, les valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas significativement différentes

selon un test LSD protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15

répétitions.

3.1.2 Effet du phosphore sur la croissance mycélienne de H. solani

L'effet de deux sources (Na2HP04-7H20, Na3P04-12H20) et de différentes

concentrations (0 à 1778 ppm) de phosphore a été évalué hebdomadairement pendant une

période de huit semaines sur la croissance mycélienne de H. solani. Il a été remarqué que la

croissance mycélienne du champignon H. solani progresse rapidement après la quatrième

semaine d'incubation (Figures 8 et 9) ; on note par la suite un début de croissance

logarithmique.

29

-♦—0 ppm -o—1,778 ppm -A—17,78 ppm -o—177,8 ppm -•—1778 ppm

0 2 4 6 8

Temps (semaines)

Figure 8. Effet de la concentration de phosphore sous forme de Na2HP04-7H20 sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani. Les barres représentent les erreurs-

types. Chaque valeur représente une moyenne de 15 répétitions.

-0 ppm -1,778 ppm -17,78 ppm -177,8 ppm -1778 ppm

0 2 4 6 8

Temps (semaines)

Figure 9. Effet de la concentration de phosphore sous forme de Na3P04-12H20 sur la



30

Après huit semaines d'incubation, on note que les concentrations de Na2HP04-7H20

n'ont eu aucun effet significatif sur la croissance de H. solani (Figure 10). Sous forme de

Na3P04-12H20, l'addition des concentrations de 177,8 et 1778 ppm a stimulé la croissance

(Figure 10).

D O ppm □ 1,778 ppm H 17,78 ppm ■ 177,8 ppm ■ 1778 ppm

Na2HP04.7H20 Na3P04.12H20

Figure 10. Effet de la concentration de phosphore sous différentes formes sur la croissance

mycélienne de Helminthosporium solani mesurées après huit semaines d'incubation. Pour

chacune des sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de phosphore. Pour

chaque source, les valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas significativement

différentes selon un test LSD protégé {P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de

15 répétitions.

3.1.3 Effet du potassium sur la croissance mycélienne de H. solani

L'effet de deux sources (KCl, K2SO4) et de différentes concentrations (0 à 7111,8

ppm) de potassium a été évalué hebdomadairement pendant une période de huit semaines

sur la croissance mycélienne de H. solani. Les résultats obtenus ont montré que les fortes

concentrations de KCl et de K2SO4 stimulaient la croissance du champignon (Figures 11 et

12).

31

0 -

s- 2,5 E o "• « c 2 -c .S

.■fl)

^ 1.5 E S s 1 M M S O 0,5

0 ■—

/ 1 / -

/%///-'

jT T v ^ * * ^ y " ^ v ^

— ■ - - a*^^ T 1 1

-♦—0 ppm -a—7,1 ppm -^—71,1 ppm -o—711,18 ppm -•—7111,8 ppm

Temps (semaines)

Figure 11. Effet de la concentration de potassium sous forme de KCl sur la croissance



-♦—0 ppm -o—7,1 ppm -A—71,1 ppm -o—711,18 ppm -•—7111,8 ppm

Temps (semaines)

Figure 12. Effet de la concentration de potassium sous forme de K2SO4 sur la croissance



32

Après huit semaines d'incubation, il n'y a pas eu de différence significative de

croissance entre 0, 7,1 et 71,1 ppm de KCl. Par contre, une concentration de 7111,8 ppm de

KCl a significativement augmenté la croissance mycélienne en comparaison avec 0, 7,1 et

71,1 ppm (Figure 13). La concentration de K2SO4 ajoutée au milieu a également influencé

significativement la croissance du champignon (Figure 13). Une concentration de 7111,8

ppm a permis d'obtenir la croissance mycélienne la plus importante.

nO ppm H 7,1 ppm i l 71,1 ppm ■ 711,18 ppm ■ 7111,8 ppm

KCl K2S04

Figure 13. Effet de la concentration de potassium sous différentes formes sur la croissance


chacune des sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de potassium. Pour


différentes selon un test LSD protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de

15 répétitions.

3.1.4 Effet du calcium sur la croissance mycélienne de Jï. solani

L'effet de deux sources (CaCl2-2H20, CaS04-2H20) et de différentes concentrations

(0 à 272,1 ppm) de calcium a été évalué hebdomadairement pendant une période de huit

semaines sur la croissance mycélienne de H. solani. La croissance mycélienne la plus

importante a été obtenue lorsque le milieu était amendé avec 27,21 ppm de CaCl2-2H20

(Figure 14) et 0,272 ppm de CaS04-2H20 (Figure 15). La concentration de 272,1 ppm

33

semble inhiber la croissance mycélienne de H. solani à partir de la quatrième et la sixième

semaine pour le CaC^^HaO et le CaS04-2H20, respectivement.

-♦—0 ppm

-C3—0,272 ppm

-à—2,72 ppm

-o—27,21 ppm

-•—272,1 ppm

Temps (semaines)

Figure 14. Effet de la concentration de calcium sous forme de CaCl2'2H20 sur la



-♦—0 ppm -0—0,272 ppm -A—2,72 ppm -o—27,21 ppm -•—272,1 ppm

2 4

Temps (semaines)

Figure 15. Effet de la concentration de calcium sous forme de CaS04-2H20 sur la



34

Après huit semaines d'incubation, on a observé que la croissance mycélienne est

significativement supérieure lorsque le milieu contient 27,21 ppm de CaCl2-2H20 en

comparaison à la croissance obtenue sur les milieux contenant 0, 0,272 et 272,1 ppm

(Figure 16). Par ailleurs, il n'y a pas eu de différence significative de croissance lorsque le

champignon était cultivé sur un milieu contenant 0, 0,272, 2,72 et 27,21 ppm de

CaS04-2H20. Par contre, l'addition d'une concentration de 272,1 ppm de CaS04-2H20 a

significativement diminué la croissance mycélienne en comparaison avec les concentrations

de 0 et 0,272 ppm (Figure 16).

D O ppm m 0,272 ppm

2,72 ppm 27,21 ppm 272,1 ppm

CaCI2.2H20 CaS04.2H20

Figure 16. Effet de la concentration de calcium sous différentes formes sur la croissance


chacune des sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de calcium. Pour


différentes selon un test LSD protégé {P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de

15 répétitions.

3.1.5 Effet du magnésium sur la croissance mycélienne de H. solani

L'effet de deux sources (MgS04-7H20, MgCl2-2H20) et de différentes concentrations

(0 à 500 ppm) de magnésium a été évalué hebdomadairement pendant une période de huit

semaines sur la croissance mycélienne de H. solani. On observe que la croissance

mycélienne du champignon progresse de façon quasi linéaire au fil des semaines, peu

35

importe la source et la concentration du magnésium (Figures 17 et 18). La concentration de

500 ppm de magnésium dans le milieu de culture a permis la meilleure croissance

mycélienne pour le MgS04-7H20 (Figure 17) et les concentrations de 0,5, 5 et 50 favorisent

la meilleure croissance mycélienne pour le MgCl2-2H20 (Figure 18).

—♦—0 ppm

—D—0,5 ppm

—*—5 ppm

—o— 50 ppm

—■— 500 ppm

Temps (semaines)

Figure 17. Effet de la concentration de magnésium sous forme de MgS04-7H20 sur la


types. Chaque valeur représente une moyerme de 15 répétitions.

-0 ppm -0,5 ppm -5 ppm - 50 ppm - 500 ppm

0 2 4 6 8

Temps (semaines)

Figure 18. Effet de la concentration de magnésium sous forme de MgCl2-2H20 sur la

croissance mycélierme de Helminthosporium solani. Les barres représentent les erreurs-

types. Chaque valeur représente une moyerme de 15 répétitions.

36

Après huit semaines d'incubation, on observe que la concentration de MgS04-7H20

et de MgCl2-2H20 n'a pas eu d'effet significatif sur la croissance mycélienne de H. solani

(Figure 19).

8

7

6

5

4

3 ^

2

1

0

-

~

^ -

a

a

Wm

a

HpÇa

» \ 'f

a n 0 ppm H 0,5 ppm la 5 ppm ■ 50 ppm ■ 500 ppm

MgS04.7H20 MgCI2.2H20

Figure 19. Effet de la concentration de magnésium sous différentes formes sur la

croissance mycélienne de Helminthosporium solani mesurée après huit semaines

d'incubation. Pour chacune des sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm

de magnésium. Pour chaque source, les valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas

significativement différentes selon un test LSD protégé {P = 0,05) Chaque valeur

représente une moyenne de 15 répétitions.

37

3.2 Effet des éléments minéraux sur le nombre de conidies produites

Les résultats obtenus ont montré qu'à l'exception du MgS04-7H20, la concentration

des éléments minéraux incorporés au milieu de culture a influencé significativement le

nombre de conidies produites par H. solani. Dans le cas des sources d'azote, les travaux ont

montré que l'incorporation de 330 ppm de NaNOs et de NaN02 et de 3300 ppm de NH4CI

et de NH4NO3 a augmenté significativement le nombre de conidies produites (Figure 20).

Tout comme dans le cas de l'azote, l'incorporation de concentrations élevées de

CaS04-2H20, CaCl2-2H20 et de MgCl2-2H20 a favorisé le nombre de conidies produites.

En effet, l'incorporation de 272,1 ppm de CaS04-2H20 (2875,15 conidies/cm^), de 272,1

ppm de CaCl2-2H20 (6997,04 conidies/cm^) (Figure 21) et de 500 ppm MgCl2-2H20

(2228,86 comdies/cm ) (Figure 22) a augmenté significativement le nombre de conidies

produites. À la lecture des résultats concernant l'effet des concentrations de phosphore, il

apparaît évident que l'incorporation de fortes concentrations a réduit le nombre de conidies

produites (Figure 23). Les milieux contenant 177,8 et 1778 ppm de Na2HP04-7H20 ou de

Na3P04l2H20 ont causé une réduction significative du nombre de conidies produites

comparativement aux milieux contenant 0 ppm et 1,778 ppm. Dans le cas des sources de

potassium, les thalles mycéliens cultivés dans un milieu supplémenté avec 7111,8 ppm de

KCl ont produit significativement moins de conidies (875,78 conidies/cm^) que les thalles

mycéliens cultivés sur un milieu amendé avec 71,1 (5526,46 conidies/cm^) ou 711,18 ppm

(4850,07 conidies/cm^) (Figure 24). Enfin, les thalles mycéliens cultivés sur un milieu

supplémenté avec 7111,8 ppm de K2SO4 ont produit significativement moins de conidies

(1184,91 conidies/cm^) que les thalles mycéliens cultivés sur un milieu amendé avec 7,1

ppm de K2SO4 (4255,92 conidies/cm^).

38 25000

E •^ 20000

o 15000 u

Si 10000

NaN03 NH4CI

b a a a H a

NaN02

I 1 1 1 J NH4N03

nO ppm El3,3 ppm ■ 33 ppm ■ 330 ppm ■ 3300 ppm

Figure 20. Effet de la concentration d'azote sous différentes formes sur le nombre de

conidies produites par le champignon Helminthosporium solani. Pour chacune des sources,

les concentrations testées sont exprimées en ppm d'azote. Pour chaque source, les valeurs

surmontées d'une même lettre ne sont pas significativement différentes selon un test LSD

protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15 répétitions.

8000

CaS04.2H20 CaCI2.2H20

nO ppm H 0,272 ppm a 2,72 ppm ■ 27,21 ppm ■ 272,1 ppm

Figure 21. Effet de la concentration de calcium sous différentes formes sur le nombre de


les concentrations testées sont exprimées en ppm de calcium. Pour chaque source, les

valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas signifïcativement différentes selon un

test LSD protégé {P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15 répétitions.

39

zouu -

o 2000 (0

o 1500 -

m

■§ 1000 -

m m

1 500 -o O

0 -

a

a

S Afffii

.f '

a

S

a

a

nO ppm

110,5 ppm

@5 ppm

■ 50 ppm

■ 500 ppm

MgS04.7H20 MgCI2.2H20

Figure 22. Effet de la concentration de magnésium sous différentes formes sur le nombre

de conidies produites par le champignon Helminthosporium solani. Pour chacune des

sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de magnésium. Pour chaque


selon un test LSD protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15

répétitions.

_ 14000

aO ppm 1,778 ppm 17,78 ppm 177,8 ppm 1778 ppm

Na2HP04.7H20 Na3P04.12H20

Figure 23. Effet de la concentration de phosphore sous différentes formes sur le nombre de


les concentrations testées sont exprimées en ppm de phosphore. Pour chaque source, les

valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas significativement différentes selon un

test LSD protégé {P = 0,05). Chaque valeur représente vme moyenne de 15 répétitions.

40

6000

KCl K2S04

nO ppm ■ 7,1 ppm

71,1 ppm 711,18 ppm 7111,8 ppm

Figure 24. Effet de la concentration de potassium sous différentes formes sur le nombre de


les concentrations testées sont exprimées en ppm de potassium. Pour chaque source, les

valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas significativement différentes selon un

test LSD protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15 répétitions.

3.3 Effet des éléments minéraux sur le nombre de conidies viables produites

Dans le cas de l'évaluation de l'effet des éléments minéraux sur le nombre de

conidies viables produites par le champignon, les résultats ont montré qu'à l'exception du

NH4NO3, la concentration d'éléments minéraux incorporée au milieu de culture a eu une

influence significative. Concernant les sources d'azote, l'incorporation de 300 ppm de

NaN03 ou de NaN02 a augmenté significativement le nombre de conidies viables produites

comparativement au traitement 0 ppm pour le NaNOs et aux traitements 0 ppm et 3,3 ppm

pour le NaN02. Pour le NH4CI, il n'y a eu aucune différence significative entre les

concentrations 0, 3,3, 330 et 3300 ppm. Le milieu contenant 33 ppm a réduit

significativement le nombre de conidies viables comparativement au traitement 0 ppm

(Figure 25). Dans le cas des sources de phosphore, la concentration de 1,778 ppm a

augmenté significativement le nombre de conidies viables produites pour les deux sources

testées (Figure 26). L'incorporation de concentrations élevées de KCl ou de K2SO4 a réduit

significativement le nombre de conidies viables produites (Figure 27), La concentration de

41

7111,8 ppm a diminué significativement le nombre de conidies viables produites. Quant à

l'effet des concentrations de calcium, l'incorporation de 272,1 ppm de CaS04-2H20 ou de

CaCl2-2H20 a augmenté significativement le nombre de conidies viables produites (Figure

28). Dans le cas des sources de magnésium, la concentration de 5 ppm de MgS04-7H20 a

augmenté significativement le nombre de conidies viables produites (Figure 29). Quant au

MgCl2-2H20, la concentration de 50 ppm a réduit significativement le nombre de conidies

viables produites comparativement au traitement 0 ppm (Figure 29).

250

NaN03 NH4CI NaN02 NH4N03

nO ppm I l 3,3 ppm B 33 ppm ■ 330 ppm ■ 3300 ppm

Figure 25. Effet de la concentration d'azote sous différentes formes sur le nombre de

conidies viables produites par le champignon Helminthosporium solani. Pour chacune des

sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm d'azote. Pour chaque source, les

valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas significativement différentes selon le test

LSD protégé {P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15 répétitions.

42 1600

nO ppm B 1,778 ppm ■ 17,78 ppm ■ 177,8 ppm ■ 1778 ppm

Na2HP04.7H20 Na3P04.12H20

Figure 26. Effet de la concentration de phosphore sous différentes formes sur le nombre de


sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de phosphore. Pour chaque


selon le test LSD protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15

répétitions.

1800 n 1600 -

1 - , ^

N E 1400 -£ 1200 -O « 1000 -n .5 800 -> o 600 -■o

g 400-o 200 -

n -

a nO ppm H 7,1 ppm 8 71,1 ppm ■ 711,18 ppm ■ 7111,8 ppm

KCl K2S04

Figure 27. Effet de la concentration de potassium sous différentes formes sur le nombre de


sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de potassium. Pour chaque


selon le test LSD protégé {P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15

répétitions.

43

E o

O,

(0

1000

800

600

5 400 (0 .2 1 200 c o O

CaS04.2H20 CaCI2.2H20

nO ppm Q 0,272 ppm a 2,72 ppm ■ 27,21 ppm ■ 272,1 ppm

Figure 28. Effet de la concentration de calcium sous différentes formes sur le nombre de


sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de calcium. Pour chaque source,

les valeurs surmontées d'une même lettre ne sont pas significativement différentes selon le

test LSD protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15 répétitions.

1200

MgS04.7H20

nO ppm H 0,5 ppm ■ 5 ppm ■ 50 ppm ■ 500 ppm

MgCI2.2H20

Figure 29. Effet de la concentration de magnésium sous différentes formes sur le nombre

de conidies viables produites par le champignon Helminthosporium solani. Pour chacune

des sources, les concentrations testées sont exprimées en ppm de magnésium. Pour chaque


selon le test LSD protégé (P = 0,05). Chaque valeur représente une moyenne de 15

répétitions.

44

CHAPITRE 4

DISCUSSION

Les éléments minéraux sont essentiels à la croissance et au développement des

champignons. Les résultats obtenus ont démontré que la source et la concentration

d'éléments minéraux étudiés avaient une influence sur la croissance mycélienne, la

production totale de conidies et la production de conidies viables chez le champignon H.

solani.

Les résultats relatifs à l'effet de l'azote sont résumés au Tableau 4. Ils montrent qu'il

y a en général, une diminution de la croissance mycélienne et une augmentation du nombre

de conidies produites en présence de concentrations plus élevées. Le nombre de conidies

viables diminue avec l'augmentation de la concentration de NaNOa et de NaN02. Cette

diminution de la croissance mycélienne combinée à la diminution du nombre de conidies

viables produites avec des concentrations élevées de NaNOs pourrait revêtir un intérêt

particulier dans le contexte de la lutte contre le champignon H. solani. Ces résultats vont

dans le même sens que les travaux de Martinez et al. (2002) qui ont montré l'existence

d'une corrélation négative entre le contenu en nitrates du sol et la sévérité de la gale

argentée.

Tableau 4. Effet de l'azote sur le champignon Helminthosporium solani

Paramètres

Croissance mycélienne

Conidies produites

Conidies viables produites

NaNOj

Diminue avec l'augmentation de la concentration Augmentent légèrement avec l'augmentation de la concentration Diminuent avec l'augmentation de la concentration

Sources d'azote

NH4CI

Diminue avec l'augmentation de la concentration Augmentent avec l'augmentation de la concentration

Augmentent avec l'augmentation de la concentration

NaNOî

Non concluant

Augmentent légèrement avec l'augmentation de la concentration Diminuent avec l'augmentation de la concentration

NH4NO3

Diminue avec l'augmentation de la concentration Augmentent avec l'augmentation de la concentration

Aucun effet

45

La plupart des champignons peuvent utiliser les nitrates comme source d'azote. La

seule voie du métabolisme d'assimilation de l'azote sous forme des nitrates est leur

réduction en nitrites en présence de l'enzyme nitrate reductase, suivie d'une réduction en

ammonium (Pateman et Kinghorn, 1976 ; Deacon, 2006). Le nitrate reductase est un

enzyme qui catalyse le transfert d'électron du NADPH aux nitrates et il requiert le

molybdène et le fer comme cofacteurs. Certains groupes de champignons comme les

basidiomycètes, les saprolegniaceae et les blastocladiales sont incapables d'utiliser les

nitrates comme source d'azote puisqu'ils sont incapables de synthétiser le nitrate reductase

(Whitaker, 1976). Ceci ne semble pas être le cas de H. solani qui croît relativement bien sur

un milieu contenant des nitrates.

L'ammonium peut généralement être utilisé comme source d'azote par la majorité

des champignons. On attribue à l'ion ammonium un rôle de régulateur de croissance. Par

exemple, la présence de l'ammonium en milieu de culture est très importante pour la

formation de périthèces fertiles; la formation des périthèces infertiles étant attribuable à la

présence des nitrates ou des nitrites chez Calonectria camelliae (Shipton, 1977). Par contre,

la sporulation chez Saccharomyces cerevisiae est inhibée par l'ion ammonium. Cette

inhibition est accompagnée d'une perte de viabilité. Par exemple, 2 mM de (NH4)2S04

inhibent complètement la sporulation et réduisent la viabilité des spores à 50 % (Pinon,

1977). Le principal site d'action de l'ion ammonium chez cette espèce est l'ADN. L'ion

ammonium inhibe la méiose et la phase pré-méiotique de la synthèse d'ADN. La présence

de l'ion ammonium cause une dégradation massive de l'ADN au cours d'une incubation

prolongée du champignon (Pinon, 1977). De plus, l'ammonium inhibe la synthèse et la

dégradation des protéines chez S. cerevisiae au cours de la formation des asques (Croes et

al., 1978). Par ailleurs, Morton et MacMillan (1954) ont montré que l'utilisation de

l'ammonium par la plupart des champignons est accompagnée d'une chute de pH du milieu

de culture. Le pH du milieu de culture du champignon Scopulariopsis brevicaulis décroît

jusqu'à 2,7 en présence de l'ammonium, il en résulte une faible assimilation de l'azote et

une mauvaise croissance du champignon (Morton et MacMillan, 1954).

Bien que les nitrites soient utilisés par quelques champignons comme source d'azote,

ils sont toxiques pour plusieurs espèces. La croissance du champignon Neurospora crassa

est inhibée par des fortes concentrations des nitrites (Nicholas, 1965), comme c'est le cas

46

pour le champignon H. solani avec l'inhibition totale de la croissance à une forte

concentration de NaN02. Cette toxicité des nitrites peut être attribuable à leur capacité de

désamination des acides aminés et à une interférence avec le métabolisme des sulfures

(Pateman et Kinghom, 1976). La mauvaise croissance des champignons en présence des

nitrites est souvent associée à l'effet du pH. Il a été démontré que la croissance de

VAspergillus niger sur les nitrites est accélérée par l'ajustement du pH du milieu de culture

de 5,6 à 7,5 (Agnihotri, 1968). Les nitrites sont convertis en ammonium sous l'action de

l'enzyme nitrite reductase, enzyme catalysant le transfert des électrons du NADPH vers les

nitrites (Pateman et Kinghom, 1976). D'autres études ont montré que Sderotium rolfsii

croît en présence de niveaux extrêmement élevés de NH4NO3, (NH4)2S04 et NaNOs

(Avizohar-Hershenzon et Shacked, 1969 ; Chaudhuri et Maiti, 1978 ; Johnson, 1953).

De façon surprenante, il est à noter qu'une concentration de 0 ppm d'azote dans le

milieu de culture a supporté la croissance radiale du champignon pendant huit semaines et

ce pour les quatre sources d'azote. À cet effet, des travaux complémentaires devraient être

menés afin de comprendre ce phénomène. Il est possible que le champignon croisse en

longs filaments minces puisqu'il est en déficit d'azote. Ceci pourrait expliquer que la

croissance radiale devient importante puisqu'il est à la recherche de l'azote dans son

environnement immédiat. Pour mieux comprendre ce phénomène, il est souhaitable

d'étudier l'effet des éléments étudiés sur le poids sec du champignon H. solani en milieu

liquide afin d'avoir une autre mesure de la croissance mycélienne. Des tests préliminaires

ont cependant montré que le milieu de culture employé lors de ce travail mais sous forme

liquide ne supporte pas la croissance de H. solani. Un autre milieu de culture synthétique

devra donc être développé pour étudier la croissance mycélierme en culture liquide.

Alternativement, des essais in vitro sur une membrane perméable (cellophane) recouvrant

le milieu gélose pourraient être réalisés. Le champignon pourrait être cultivé sur cette

membrane et le mycélium pourrait être facilement récupéré afin de déterminer le poids sec.

Une autre possibilité pouvant expliquer le fait que la concentration de 0 ppm d'azote dans

le milieu de culture ait supporté la croissance radiale serait qu'une composante du milieu de

culture (inoculum, agar, sucres, éléments minéraux) contienne de l'azote. Les deux sources

les plus susceptibles seraient l'agar et la pastille d'inoculation. Une expérience préliminaire

a montré que l'agar seul (15 g/1 ; sans additif) supporte la croissance radiale de H. solani.

47

Lorsqu'un gélifiant purifié (le Phytagel) a été employé, la croissance du champignon était

nulle. Dans ce contexte, des essais complémentaires devront être réalisés en remplaçant

l'agar par le Phytagel.

Les résultats relatifs à l'effet du phosphore sont résumés dans le Tableau 5.

Tableau 5. Effet du phosphore sur le champignon Helmînthosporium solani

Paramètres Sources de phosphore Na2HP04-7H20 Na3P04l2H20

Croissance mycélienne Aucun effet

Conidies produites Diminuent avec l'augmentation de la concentration

Conidies viables produites Diminuent à haute concentration

Augmente avec l'augmentation de la concentration Diminuent avec l'augmentation de la concentration

Diminuent à haute concentration

Les résultats obtenus par Sanogo et Yang (2001) sur l'effet des éléments nutritifs

phosphatés sur la croissance mycélienne et sur la germination in vitro de Fusarium solani

(Mart) Sacc. f sp. glycines (Fsg), agent responsable du syndrome de la mort subite du soya,

ont montré que la croissance mycélierme a été améliorée sur un milieu de culture amendé

de K2HPO4 et de Na2HP04 comme H. solani en présence de Na3P04-12H20. Le même

phénomène a été observé chez Candida sp., où la croissance a significativement augmenté

en présence d'une variété de sources organiques et inorganiques de phosphore (Shamis et

ai, 1968). La même croissance a toutefois été obtenue chez Alternaria tenuis, lorsqu'on

ajoutait le phosphate de calcium, le phosphate de sodium, le phosphate de potassium et le

phosphate d'ammonium dans un milieu de culture sans phosphore (Singh et Tandon,

1967a,b). Contrairement à H. solani, l'augmentation de la concentration de 125 à 150

Hg/ml du KH2PO4 a entraîné une diminution de 50 % de la sporulation chez Claviceps

purpurea (Kybal et al., 1968). Les niveaux très élevés de phosphore ont entraîné une

inhibition des enzymes importants dans le processus de sporulation chez ce champignon.

Ceci montre que les concentrations de phosphore qui sont optimales pour certains processus

sont inhibitrices pour certains autres (Garraway et Evans, 1984). Cela est évident pour le

48

champignon H. solani avec le Na3P04-12H20 comme source de phosphore, puisque les

concentrations élevées de phosphore qui favorisent la croissance mycélienne diminuent la

production totale de conidies et la production de conidies viables.

Les résultats relatifs à l'effet du potassium sont résumés dans le Tableau 6. Le

potassium sous forme de KCl et de K2SO4 augmente la croissance mycélienne et diminue la

production de conidies totale et la production de conidies viables à des concentrations

élevées.

Tableau 6. Effet du potassium sur le champignon Helminthosporium solani

Paramètres Sources de potassium KCl K2SO4


Conidies produites

Augmente avec l'augmentation de la concentration Diminuent à haute concentration

Augmente avec l'augmentation de la concentration

Diminuent à haute concentration

Conidies viables produites Diminuent à concentration Diminuent à haute concentration élevée

Contrairement à H. solani, la croissance mycélienne de Fsg n'a pas été favorisée par

le KCl et le K2SO4 (Sanogo et Yang, 2001). Ces mêmes auteurs ont également montré que

la germination in vitro n'a pas été affectée de façon significative par des éléments nutritifs

potassiques.

Les résultats relatifs à l'effet du calcium et du magnésium sont résumés dans les

Tableaux 7 et 8 respectivement. La croissance mycélienne du champignon H. solani

diminue avec l'augmentation de la concentration de calcium. La production totale de

conidies et la production de conidies viables ont, quant à elles, augmenté avec une

augmentation de la concentration peu importe la source de calcium. Le magnésium sous

forme de MgS04-7H20 a diminué le nombre de conidies viables à des concentrations

supérieures à 5 ppm sans toutefois affecter la croissance mycélienne et la production totale

de conidies.

49

Tableau 7. Effet du calcium sur le champignon Helminthosporium solani

Paramètres Sources de calcium

CaCl2-2H20 CaS04-2H20


Conidies produites


Diminue à haute concentration Diminue à haute concentration Augmentent à haute concentration

Augmentent à haute concentration



Tableau 8. Effet du magnésium sur le champignon Helminthosporium solani

Paramètres Sources de magnésium

MgS04-7H20 MgCl2-2H20


Conidies produites


Aucun effet

Aucun effet

Diminuent à des concentrations supérieures à 5 ppm

Aucun effet

Augmentent à haute concentration Non concluant

Les effets du calcium ont été examinés sur la croissance mycélienne, la germination

et la viabilité des sclérotes de Sclerotium rolfsii en utilisant différentes sources à savoir, le

Ca(N03)2 (Leach et Davey, 1942 ; Punja et Grogan, 1981 ; 1982), le Ca(0H)2 (Davey et

Leach, 1941), le CaCb (Punja et Grogan, 1982) et le CaCOa (Leach et Davey, 1941).

Contrairement à ce qui a été observé chez H. solani, le calcium sous ces différentes formes

n'a eu aucun effet significatif sur la croissance du champignon pathogène ou sur la

germination des sclérotes (Punja, 1989). Les sels de calcium ont par ailleurs montré un effet

significatif sur la croissance de Leucostoma persoonii, agent responsable du chancre du

pêcher. Biggs et al. (1997) ont montré que tous les sels de calcium testés (excepté le

formate, le panthothénate et le phosphate dibasique de calcium) ont réduit la croissance de

Monilia fructicola, agent responsable de la pourriture brune du pêcher sur le milieu PDA

enrichi. La croissance in vitro du Rhizopus stolonifer (champignon responsable de la

50

pourriture des fruits et légumes en post-récolte) a été inhibée par le chlorure de calcium

(Tian et al, 2002) comme c'est le cas pour H. solani. Comme on peut le constater et selon

les différentes études réalisées, l'effet du calcium sur la croissance fongique dépend de la

source de calcium utilisée et du pathogène à l'étude.

Tout comme les travaux de Wisniewski et al. (1995) montrant que le chlorure de

magnésium (25-175 mM) n'a pas eu d'effet significatif sur la croissance du tube germinatif

de B. cinerea et de P. expansum, les résultats obtenus ont montré que ce sel n'a pas eu

d'effet sur la croissance mycélienne de H. solani.

51

CONCLUSION GÉNÉRALE

Ce projet qui s'inscrit dans un programme de recherche destiné à élaborer une

méthode respectueuse de l'environnement pour lutter contre la gale argentée {H. solanï) de

la pomme de terre avait pour objectif d'évaluer in vitro l'effet de l'azote, du phosphore, du

potassium, du calcium et du magnésium sur la croissance mycélienne et la production de

conidies chez le champignon H. solani. Les résultats obtenus ont permis de démontrer

l'influence de ces éléments minéraux sur le développement du champignon.

L'augmentation des concentrations d'azote et de calcium a généralement diminué la

croissance mycélienne, mais stimulé la production de conidies viables, tandis que

l'augmentation des concentrations de phosphore et de potassium a eu l'effet contraire.

À la lumière des résultats obtenus, il apparaît évident que ces travaux pourraient

trouver des applications dans la mise au point de milieux de culture favorables au

développement de ce champignon. Ils pourraient également présenter un intérêt pour

l'élaboration de substrats répressifs envers la gale argentée de la pomme de terre. À cet

effet, d'une part l'azote (NaNOs, NH4CI, NaN02 et NH4NO3) avec son fort effet inhibiteur

sur la croissance mycélienne et d'autre part le potassium (KCl et K2SO4) avec son effet

inhibiteur sur la production de conidies viables, semblent particulièrment intéressemts.

Dans les travaux fiiturs, il serait intéressant de faire une étude plus approfondie en

utilisant des concentrations sélectionnées selon une échelle plus restreinte (par exemple par

100 ppm) et de tester d'autres sources des éléments étudiés. Il serait également intéressant

d'évaluer l'effet de ces éléments sur le développement de la gale argentée et le

développement de H. solani in vivo, dans un premier temps sur un tubercule de pomme de

terre détaché et dans un deuxième temps en système de culture (en serre ou au champ).

Ainsi, les informations qui en découleront et celles obtenues in vitro pourront

éventuellement servir pour élaborer des plans stratégiques de fertilisation ou de

modification des propriétés telluriques afin de mieux contrôler la gale argentée.

52

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