Modes d’action et classification des fongicides agricoles · 7-8 mars 2017 Classification FRAC...
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7-8 mars 2017
Modes d’action et classification des fongicides agricoles
Danièle DEBIEUUMR Bioger – INRA-APT – Thiverval Grignon
7-8 mars 2017vacuole cytoskeleton
Stérols
ADN
ARN
Acides
aminés
O2
CO2
précurseurs
polyols
Signalisation cellulaire
Division cellulaire
Biosynthèse des stérols
Respiration
Multi-sites
Mitose
Bioynthèse acides
nucléiques
Principaux sites d’action des fongicides
Biosynthèse des parois
7-8 mars 2017
Classification FRAC des fongicides selon leur site et mode
d’action
-Les fongicides de mode d’action inconnu
- Les fongicides multi-sites : les plus anciens, en
association avec des uni-sites
-Les stimulateurs de Défenses des Plantes[P, nomenclature FRAC]
-Les fongicides non classés (huiles, bicarbonate de
potassium, extraits biologiques …….)
-Les fongicides uni-sites : 9 groupes de mode d’action uni-site avec des sous-groupes
[A à I, nomenclature FRAC]
7-8 mars 20177-8 mars 2017
vacuole cytoskeleton
Stérols
ADN
ARN
Acides
aminés
O2
CO2
précurseurs
polyols
Mitose
Fongicides multi-sites
- Produits minéraux à base de cuivre ou de soufre (1-20 kg/ha)
- Produits organiques de synthèse
• Dithiocarbamates (manèbe, mancozèbe, zirame, thirame…)
• Chlorométhylmercapatans (dichlofluanide, folpel…)
• Guanidines (doguadine, guazatine)
• Quinones (dithianon)
• Hydroxyquinoléines (oxyquinoléate de cuivre)
• Aromatiques (chlorothalonil)
• …..
- Utilisés depuis plusieurs décennies,
Cibles : glycolyse, cycle de Krebs, chaîne respiratoire,
β-oxydation des acides gras.
Multi-sites
7-8 mars 2017
- Inhibition de la germination des spores corrélée avec l’inhibition de larespiration due au blocage d’enzymes ou coenzymes à groupement thiols
- Nécessité d’une bonne couverture des végétaux =>Traitements fréquents et doses élevées : >1-2kg/ha
Fongicides multi-sites
• Effets secondaires intéressants (ex : Cu/bactéries ; S/acariens) ou
néfastes (ex : Cu/vers de terre? ; S/phytotoxicité)
• Problèmes toxicologiques liés à leur forte réactivité ?
FongicideContrôle
- Fongicides souvent polyvalents à action essentiellement préventive
7-8 mars 2017vacuole cytoskeleton
Stérols
ADN
ARN
Acides
aminés
O2
CO2
polyols
Respiration
Mitose
Fongicides inhibiteurs de la respiration mitochondriale
SDHIQiI
Cyazofamide
amisulbrom
Amétoctradine
Sucres
Cycle de
Krebs CoQ
Complexe
IVCyt C
Chaîne respiratoire mitochondriale
CO2ATP
synthase
ADP ATP
Phosphorylation oxydative
Lipides
Complexe
I
Complexe
II
Complexe
III
,
O2
H2O
Amétoctradine
QoI-D
QiICyazofamide
amisulbrom
Carboxamides
Benzamides
SDHI
Multisites
Succinate
FADH2
NADH
Alternative oxydase
QoI-P
Strobilurinesfamoxadone, fénamidone
Organno-stanniquesInhibiteurs
Phénolsfluazinam
Découplants
Fongicides inhibiteurs de la respiration mitochondriale
7-8 mars 2017
Ubiquinone pocket
FeHeme b
Fe-S clusterFe
AA
AA involved in ubiquinone fixation
or in enzyme activity
Modified residues in resistant
mutants of several fungi
AA
succinatefumarate
FADSdhA
intermembrane
space
matrix
mitochondrial
membrane
SdhB
SdhD SdhC
UQ/UQH2
pool
UQ
UQH2
Fe1
Fe2
Fe3
P225
H132 H146
H272
Fe
DY
CPSYWWRCHTI
R88Y144S84
CIISdhA
SdhB
SdhC et SdhB
SDHI : inhibiteurs de la succinate déshydrogénase
Acides Aminés interagissant par liaison hydroxyle avec un carbonyle, des SDHIs
7-8 mars 2017
SDHI : inhibiteurs de la succinate déshydrogénase
• Fongicides systémiques ou pénétrants
• Les plus anciens (ex carboxine) sont spécifiques des Basidiomycètes
mais les plus récents sont susceptibles d’être efficaces sur des Ascomycètes
Carboxamides Benzamides
[B] molécule spécifique des Basidiomycètes
[P] molécule à large spectre
Boscalid [P] [Cantus]
(Pyridine-carboxamide)
Carboxine[B](oxathiin-carboxamides)
Fluxapyroxad [P](Pyrazole-4-carboxamide)
Flutolanil[B](phényle-benzamide)
Fluopyram [P] [Luna](pyridinyl-éthyl-Benzamide)
Bixafen [P]Pyrazole-4-carboxamide)
Isofétamid et pydiflumetofen
QoI et QiI : inhibiteurs du complexe mitochondrial III
Face externe [o pour outer side]
Face interne [i pour inner side]
Membrane
mitochondriale
interne
Matrice
UQ/UQH2
pool
UQ
UQH2
Qi
Oxyd.
Fe
UQ
UQH2
Fe
cyt b
[8HTM]
ISP
Rieske
[1HTM]
cyt c1
[1HTM]
Qo
Fe
FeH82
H96
Fe
H181
Site de fixation du coenzyme QFe heme
Hélice transmembranaireHTM
bl
bh
Acides aminés essentiels à l’activité
catalytique
H183
H197
E272
H202 S206
D229
AAGlutamate du cytochrome b
interagissant avec la plupart des QoI
Red..
H161
QoI-P QoI-D
Fe cluster fer-soufre
G143 P
E
W
Y
Histidine de la sous-unité ISP
interagissant avec les QoI-D
QiI
7-8 mars 2017
QoI et QiI : inhibiteurs du complexe mitochondrial III
1.1 – QoI-P
- Strobilurines (azoxystrobine, dimoxyxystrobine, fluoxastrobine, picoxystrobine, pyraclostrobine,trifloxystrobine… et krésoxim-méthyl)
strobilurine A (produit naturel) azoxystrobine
- Autres : famoxadone (Oxazolidinedione), fénamidone (Imidazolinone)
CH3
OCH3
O
OH3C
O
NN
O
CN OOH3C
O
CH3
1– QoI (o pour outer side : face externe du cytochrome b)
1.2 – QoI-D
amétoctradine(Triazolopyrimidine)
[Enervin]
7-8 mars 2017
QoI et QiI : inhibiteurs du complexe mitochondrial III
2 – QiI (i pour inner side : face interne du cytochrome b)
- Diméthyl-sulfonamides
N
N
NCN
CH3
SO2
CH3
Cl
H3C
cyazofamide[Mildicut]
amisulbrom
F
NSO2
CH3
Br
N
NN
SO2 NCH3
CH3
R Les QiI et QoI se fixent à deux endroits différents du cytochrome b, mais ils ne bloquent pas
directement le site actif.
1– QoI(o pour outer side : face externe du cytochrome b)
7-8 mars 2017
QoI et QiI : inhibiteurs du complexe mitochondrial III
Les QoI-P
- Parmi les inhibiteurs respiratoires, fongicides les plus utilisés en agriculture
- Fongicides souvent polyvalents, à action essentiellement préventive
- Bonne persistance d’action et utilisations à des doses modérées(50-250g/ha)
Les QoI-D anti-mildiou strict
Les QiI spécifiques anti-mildiou
7-8 mars 2017
fuseau achromatique
mitose
cils, flagelles mobilité
...
cytosqueletteforme
cellulaire (parois)
MicrotubulesBenzimidazoles : carbendazime
Phénylcarbamates : diéthofencarbe
tubuline
facteurs associés
Dépolymérisation
Polymérisation
a b
a
b
Benzamides : Zoxamide
Fongicides anti-microtubulesUn des composants majeurs de ces microtubules est la
tubuline, un hétérodimère protéique constitué de deux
sous-unités a et b.
La plupart des fongicides anti-microtubules ont la capacité
de se fixer sur la b-tubuline.
7-8 mars 2017
Fongicides anti-microtubules
• Plusieurs familles chimiques (benzimidazoles, phénylcarbamates, benzamides) ;
benzimidazoles les plus utilisés
• Benzimidazoles efficaces sur Ascomycota et Basidiomycota, avec action curative
• Benzamides efficaces sur Oomycota, avec action préventive
• Altérations morphologiques des hyphes mycéliens, corrélées avec une disparition
des microtubules, due à une fixation sur β-tubuline
• Bonne persistance d’action et utilisation à des doses modérées
(100 – 500 g/ha)
Restriction d’usage : Résistance généralisée dans de nombreuses
populations fongiques
7-8 mars 2017
Les fongicides agricoles : inhibiteurs de la biosynthèse des stérols
HO
HO
HO
HO
HO
HO
HO
7
8
14
4
14
HO 4
Acétyl-CoA Lanostérol
Ergostérol
14a déméthylation (e.g. prochloraze, epoxiconazole,
itraconazole…)
IBSI - IDM
∆14-réduction(e.g. fenpropimorphe, fenpropidine …)
IBSII - Amines
∆8->∆7-isomérisation(e.g. fenpropimorphe, fenpropidine …)
IBSII - Amines
C-4 déméthylations :
3-cétoréduction (fenhexamid et fenpyrazamine )
IBSIII
Stérols
Phospholipides
Les IBSI - IDM
Cl
C3H7CH2Cl O CH2
Cl
N
N
C O
N.Cl CH2 CH2 C
OH
CH2
C
CH3
CH3
CH3
N
N
N.
O
CH2
Cl
Br
N
N
N.tébuconazole
(triazole)époxyconazole
(triazole)
.atome d'azote se fixant sur l'hème du cytochrome P450
R La cible des IDM est une monooxygénase à cytochrome P-450 (CYP51),
hémoprotéine dont le site actif comporte un atome de fer
R Les IDM, via un atome d’azote ( ) bloquent ce site actif et par ailleurs se
fixent via des interactions hydrophobes et des ponts hydrogène sur CYP51
prochloraze(imidazole)
Imidazoles-pyridines-pyrimidines-triazoles
Les IBSII - Amines
tridémorphe
(morpholine)
fenpropimorphe
(morpholine)
fenpropidine
(pipéridine)spiroxamine
(spirocétalamine)
R Les IBS « Amines » sous leur forme protonée « ammonium » miment ces
intermédiaires stéroliques et interfèrent avec le site actif des enzymes impliquées.
R La D14 réduction et la D8D7 isomérisation des stérols génèrent des dérivés
carbocationiques instables.
NO CH2
H3C
H3C
CH CH2
CH3
C
CH3
CH3
CH3
O
O
N
CH3H3C
H3C
C
CH3
CH3
NO C13H27
H3C
H3C
N CH2 CH CH2
CH3
CH3
CH3
CH3
C
7-8 mars 2017
Les IBSIII
Fenhexamid
(hydroxyanilide)
[Teldor]
R Spécifiques de Botrytis cinerea et de quelques espèces voisines.
R inhibent la 3-cétoréductase impliquée dans les C4-déméthylations des stérols.
Fenpyrazamine
(amino-pyrazolinone)
7-8 mars 2017
•Altération morphologique des hyphes mycéliens (parois) corrélée avec l’inhibition
de la biosynthèse des stérols.
•Bonne persistance d’action et utilisation à des doses faibles à modérées
(25-750 g/ha)
• Plusieurs familles chimiques
• Fongicides souvent polyvalents (sauf Oomycota), à action curative… àl’exception du fenhexamid spécifique de Botrytis cinerea agent de la pourriture
grise et d’espèces apparentées
Les inhibiteurs de la biosynthèse des stérols[Systhane, Topaze, Corail, Caramba …..]
7-8 mars 2017
Les fongicides inhibiteurs de la signalisation cellulaire
• Action primaire possible sur le métabolisme glucidique
• La cible primaire pourrait être une protéine kinase (histidine kinase Os1) impliquée
dans les cascades de signalisation cellulaire (tolérance stress osmotique, oxydatif ou à
l’intégrité des parois cellulaire)
• Fongicides relativement polyvalents, de surface (voire pénétrants?)
• Ils entraînent des ramifications et des éclatements des apex des hyphes
ON
CNO
HF
F
fludioxonil
_ phenylpyrroles _ dicarboximides
OCl
NN
OCl
C NH
O
CH
CH3
CH3
iprodione
[Géoxe][Rovral]
7-8 mars 2017
MOA inconnu[Scala, Toucan, Switch, Cockpit]
- MOA non encore complètement élucidé; proposé interaction au niveau de la
progression du cycle cellulaire : différent des MOA antérieurement proposés Inhibiteurs
de la biosynthèse de la méthionine, la cible serait la cystathionine b-lyase [autres investigations :
inhibiteurs de l’excrétion d’enzymes impliquées dans le processus infectieux].
cyprodinil pyriméthanil
mépanipyrim
- Fongicides à action préventive, une légère curativité est parfois constatée,
efficaces essentiellement contre des ascomycètes.
- Doses comprises entre 200 et 1000 g/ha
7-8 mars 2017
Phénylamides (PA) anti-oomycètes
• Action primaire sur la biosynthèse des ARN ribosomaux : ARN-polymérase I
• Fongicides systémiques (« apoplastiques ») spécifiques des Oomycètes, à actioncurative (et antisporulante)
• Chez le métalaxyl (et les phénylamides comportant un carbone asymétrique ),l’énantiomère [R] est responsable de la fongitoxicité. Présenté seul, il se nommeméfénoxam
• Certaines phénylamides présentent une action par vapeur
NCO
CH-COO.CH3
CH3
CH2-O-CH3
CH3
CH3
métalaxyl bénalaxyl
[Santhal]
7-8 mars 2017
Quinoxyfène et proquinazid : anti-oïdium
• Le quinoxyfène (Phénoxyquinoléines) est spécifique des oïdiums et agitpréventivement au niveau de la germination des spores et de la formationdes appressoria
• Le quinoxyfène semble interférer avec le fonctionnement des protéines G,impliquées dans les changements d ’ états et le développement deschampignons (signalisation cellulaire). Son mode d’action est inconnu.
• Le proquinazid (Quinazolinones) est spécifique des oïdiums et possède unmode d’action très proche de celui du quinoxyfène. Il possède une très fortepersistance d’action.
quinoxyfène(phénoxyquinoléines)N
O
F
Cl
Cl
proquinazid(quinazolinones) N
N
O
O
CH3
CH3
I
[Legend, Fortresstalendo]
7-8 mars 2017
Métrafénone anti-oïdium
• Cette benzophénone est particulièrement active contre des oïdiums, ainsique le piétin-verse des céréales
• Elle présente des actions préventive, curative et anti-sporulante. Elle secaractérise par une migration apoplastique limitée mais présente un transferttranslaminaire et aussi par voie gazeuse
• Le mode d’action primaire n’est pas élucidé
métrafénone(benzophénones)
OCH3
CH3
O
OH3C
O
Br CH3CH3
OCH3
7-8 mars 2017
Les inhibiteurs de la cellulose synthase anti-mildiou
- Diméthomorphe, iprovalicarbe, valifénalate, mandipropamid sont spécifiques des
anti-mildiou, ils sont appelés CAA, (Carboxylic Acid Amides)
- Ils inhibent les celluloses synthases, enzymes spécifiques des agents du mildiou,
dans la biosynthèse de leur paroi cellulaire.
Diméthomorphe[Forum]
Mandipropamid[Sirbel]
Iprovalicarbe[Valis]
valifénalate
FONGICIDE
CHAMPIGNON PLANTE
Effets directs Stimulation des
réactions de
Défense
des Plantes
Les Stimulateurs de Défense des Plantes
Laminarine
polysaccharides
Acibenzolar-S-méthylBenzo-thiadiazole
Probénazole
Benzisothiazole
Tiadinil, isotianil
Thiadiazole-carboxamides
Chitosaccharides et
oligogalacturonides
Cos-Oga
7-8 mars 2017
Conclusion
- Les IBS et particulièrement les IDM sont largement utilisés en agriculture
- Les QoI sont les plus utilisés des inhibiteurs respiratoires
- Les PA, CAA, QiI et Qoi-D permettent de contrôler les oomycètes
et les agents du mildiou
- Les multi-sites souvent ne sont utilisés qu’en appoint pour consolider
la durabilité des fongicides uni-site.
- Les SDP suscitent de l’intérêt dans le contexte Ecophyto/Agroécologie
7-8 mars 2017
Les partenaires financiers des JÉR 2017:ISVV
Institut des Sciences de la Vigne et du Vin
210 chemin de Leysotte, CS 50008
33882 Villenave d'Ornon
Tél. : +33 (0)5.57.57.58.58
Labex COTE
Labex COTE : Evolution, adaptation et
gouvernance des écosystèmes continentaux et
côtiers
Co-direction : Antoine Kremer (INRA) et Hélène
Budzinski (CNRS,UMR EPOC)
BNIC
Bureau National Interprofessionnel du Cognac
(BNIC)
23 allées Bernard Guionnet
BP 90018
16100 Cognac Cedex
Tel : 05 45 35 60 00
Châteaux Montrose
et Tronquoy-Lalande
33180 Saint-Estèphe
France
Château de Fargues
33210 Fargues
INRA
147 rue de l'université
75338 Cedex 07 Paris
FRANCE
Tel. : +33(0)1 42 75 90 00
ANSES
Agence nationale de sécurité sanitaire de
l’alimentation, de l’environnement et du travail
14, rue Pierre et Marie Curie
Maisons-Alfort cedex
Tél. : 01.49.77.13.00
CIVB
Conseil interprofessionnel du vin de bordeaux
1, Cours du XXX juillet
33075 Bordeaux Cedex
FRANCE
Tél : +33 (0)5 56 00 22 66
RMT Florad
Gestion de la flore adventice en grandes cultures
et en vigne
www.florad.org
Les ODG
Organismes de gestion viticole de:
- Médoc-haut-Médoc, Listrac-Médoc
- Bordeaux-Bordeaux supérieur