Phytotoxine

Définition

Une phytotoxine est un toxine végétale, par opposition à une zootoxine animale; elle est une substance toxique dont l'origine est végétale. Les phytotoxines peuvent être des poisons, des toxines ou des venins caractéristiques produits par diverses plantes phytotoxiques. Les phytotoxines sont étudiées en phytopathologie.

En comparaison, les phycotoxines, d'autres biotoxines, sont exclusivement produites par des algues, et les mycotoxines sont des produits toxiques des champignons.

La convallatoxine est une phytotoxine :

La convallatoxine est une des trois phytotoxines du muguet (avec la convallarine et la convallamarine), comme avec le muguet de Mai Convallaria majalis. Cette phytotoxine est similaire à la digitaline, et est principalement utilisée pour l'insuffisance cardiaque aiguë et chronique.

Explications et subtilités

Une phytotoxine fait référence aux produits chimiques produits par des plantes qui sont toxiques pour d'autres plantes et/ou animaux. Elle est une une molécule non enzymatique qui perturbe le métabolisme ou détruit des structures cellulaires.

Une phytotoxine est un terme général qui fait référence à toutes ces substances (connues sous le nom de substances phytotoxiques) qui inhibent la croissance ou sont toxiques pour les plantes. Les substances phytotoxiques peuvent être le résultat de l'activité humaine, comme les herbicides, ou peuvent être produites par les plantes elles-mêmes, par des micro-organismes ou par des réactions chimiques naturelles.

Souvent, un bon sol nutritif protégera les plantes contre les concentrations toxiques de ces substances en évacuant les gaz, en décomposant ou en adsorbant les toxines organiques, ou en supprimant les organismes producteurs de toxines.

Les phytotoxines présentent les propriétés des contaminants biologiques.

Le terme est également parfois utilisé, au contraire, pour décrire les produits chimiques toxiques produits par les plantes elles-mêmes, qui agissent comme des agents défensifs contre leurs prédateurs. La plupart des exemples liés à cette définition des phytotoxines sont des membres de diverses classes de métabolites secondaires, y compris les alcaloïdes, les terpènes et en particulier les phénols, bien que tous ces composés ne soient pas toxiques ou aient des objectifs défensifs.

Les phytotoxines peuvent également être toxiques pour les humains. Toutes les phytotoxines représentent dans une certaine mesure un danger pour la santé et la vie humaines.

Les phytotoxines sont des toxines qui sont formées et produites par les plantes. Habituellement, ces plantes sont généralement appelées vénéneuses.

Étant des produits du métabolisme végétal, les phytotoxines exercent parfois des fonctions protectrices, effrayant ainsi les consommateurs ("prédateurs") potentiels (elles protègent contre la consommation).

Les phytotoxines comprennent un grand groupe de composés organiques divers, à faible et à haut poids moléculaire : acides aminés non protéinogènes, glycosides, alcaloïdes, stéroïdes, isoprénoïdes, composés phénoliques, lectines, etc. Mais les alcaloïdes sont considérés comme les plus communs et les plus divers.

Toxines produites par les plantes

Les toxines produites par les plantes elles-même sont :

• Les alcaloïdes : sont dérivés d'acides aminés et contiennent de l'azote. Ils sont médicalement importants dans l'interférence avec les composants du système nerveux qui affectent le transport membranaire, la synthèse des protéines, et les activités enzymatiques. Habituellement, ils ont un goût amer. Les alcaloïdes se terminent habituellement en "-ine" (caféine, nicotine, cocaïne, morphine, éphédrine).
• Les terpènes : sont constitués de lipides insolubles dans l'eau et synthétisés à partir d'acétyl-CoA ou d'intermédiaires basiques de la glycolyse. Ils se terminent souvent en "-ol" (menthol) et comprennent la plupart des huiles essentielles de plantes.
  • Les monoterpènes se trouvent dans les Gymnospermes et s'accumulent dans les conduits de résine et peuvent être relâchés lorsqu'un insecte commence à se nourrir pour attirer les ennemis naturels de l'insecte.
  • Les sesquiterpènes ont un goût amer pour les humains et se trouvent dans les poils glandulaires ou les pigments sous-dermiques.
  • Les diterpènes sont contenus dans la résine et le bloc et empêchent l'alimentation des insectes. Le taxol, un médicament anticancéreux important, se trouve dans ce groupe.
  • Les triterpènes imitent l'hormone ecdysone des insectes, qui altère la mue et le développement, et est souvent létale. Ils sont généralement trouvés dans les agrumes, et produisent une substance amère appelée limonoïde qui empêche l'alimentation des insectes.
  • Les glycosides sont composés d'un ou plusieurs sucres combinés à un aglycone non-sucre, ce qui détermine généralement le niveau de toxicité. Les glycosides cyanogéniques sont présents dans de nombreuses graines de plantes telles que les cerises, les pommes et les prunes. Les glycosides cyanogéniques produisent du cyanure et sont extrêmement toxiques. Les cardénolides ont un goût amer et influencent le coeur humain, ils peuvent ralentir ou renforcer la fréquence cardiaque. Les saponines ont des composants liposolubles et de l'eau avec des propriétés détergentes. Les saponines forment des complexes avec les stérols et interfèrent avec leur absorption.
• Les phénols ou les composés phénoliques sont composés d'un groupe hydroxyle lié à un hydrocarbure aromatique. La furanocoumarine (coumarine) est phénolique et n'est pas toxique tant qu'elle n'est pas activée par la lumière. La furanocoumarine bloque la transcription et la réparation de l'ADN. Les tanins sont un autre groupe de composés phénoliques importants dans le tannage du cuir. Les lignines, également un groupe de composés phénoliques, sont les composés les plus communs sur Terre et aident à conduire l'eau dans les tiges des plantes et à remplir les espaces dans la cellule.

Substances phytotoxiques pour les plantes

Deux grandes catégories de substances sont phytotoxiques :

• Les herbicides interfèrent généralement avec la croissance des plantes et imitent souvent les hormones végétales :
  • Les inhibiteurs d'ACCase éliminent les herbes et inhibent la première étape de la synthèse des lipides, l'acétyl-CoA carboxylase, qui affecte la création de la membrane cellulaire dans les méristèmes. Ils n'affectent pas les plantes dicotylédones.
  • Les inhibiteurs de l'ALS affectent les graminées et les dicotylédones en inhibant la première étape de la synthèse de certains acides aminés, la synthèse de l'acétolactate. Les plantes sont lentement privées de ces acides aminés et la synthèse d'ADN est finalement arrêtée.
  • Les inhibiteurs de l'ESPS affectent les graminées et les dicotylédones en inhibant la première étape de la synthèse de l'enzyme tryptophane, phénylalanine et tyrosine.
  • Les inhibiteurs du photosystème II réduisent le flux d'électrons de l'eau vers NADPH2+, ce qui provoque l'accumulation d'électrons dans les molécules de chlorophylle et la production d'un excès d'oxydation. La plante finira par mourir.
  • L'auxine synthétique imite les hormones végétales et peut affecter la membrane cellulaire de la plante.
• Les phytotoxines bactériennes :
  • La tabtoxine est produite par Pseudomonas syringae pv. tabaci qui peut provoquer l'accumulation de concentrations toxiques d'ammoniac. Cette accumulation d'ammoniaque provoque la chlorose des feuilles.
  • Les glycopeptides sont produits par plusieurs bactéries et sont impliqués dans le développement de maladies. Un glyptoptide de Corynebacterium sepedonicum provoque une flétrissure rapide et une nécrose marginale. Une toxine de Corynebacterium insidiosum provoque le blocage de la tige de la plante qui interfère avec le mouvement de l'eau entre les cellules. L'amylovorine est un polysaccharide d'Erwinia amylovora et provoque le flétrissement sur les plantes Rosacées. Un polysaccharide de Xanthomonas campestris obstrue l'écoulement de l'eau à travers le phloème.
  • La phaséolotoxine est un tripeptide modifié produit par certaines souches de Pseudomonas syringae pv. phaseolicola, Pseudomonas syringae pv. actinidiae et souche CFBP 3388 de Pseudomonas syringae pv. syringae. Une phaseolotoxine est un inhibiteur réversible de l'enzyme ornithine carbamoyltransferase (OCTase, EC 2.1.3.3), qui catalyse la formation de citrulline d'ornithine et de carbamoylphosphate dans la voie biosynthétique de l'arginine. La phaséolotoxine est un inhibiteur efficace de l'activité de l'OCTase d'origine végétale, mammifère et bactérienne et entraîne une exigence phénotypique pour l'arginine. De plus, la phaséolotoxine inhibe l'enzyme ornithine décarboxylase (EC 4.1.1.17), qui est impliquée dans la biosynthèse des polyamines.
  • La rhizobiotoxine, produite par rhizobium japonicum, provoque la chlorose des nodosités racinaires de certaines plantes de soja.

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