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