Verticilliose sur lin fibre : avancées sur la compréhension de la maladie et l'élaboration de stratégies de lutte

Verticillium wilt on fiber flax : comprehension of the disease and development of control strategies

• Auteur / Autrice : Adrien Blum
• Direction : Karine Favre, Azeddine Driouich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques, biotechnologies agro-alimentaires
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de glycobiologie et matrice extracellulaire végétale (Mont Saint-Aignan (Seine-Maritime) ; 2009-....) - Agroécologie, Hydrogéochimie, Milieux et Ressources. UP C101 (2016-2022 ; Beauvais - Rouen)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : UniLaSalle (Beauvais - Rouen)
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Simon Hawkins, Catherine Santaella

Mots clés

Mots clés contrôlés

Verticillioses

PCR (génétique)

Microscopie confocale

Bioinformatique

Fibres

Lin

Résumé

Le lin fibre (Linum usitatissimum L. ) est une culture d’importance en région Normandie, plus de la moitié de la production française y est réalisée. Les produits issus de cette culture entrent dans la composition d’applications multiples et innovantes. Cependant, cette culture est fréquemment menacée par la verticilliose, une maladie causée par le champignon pathogène Verticillium dahliae Kleb. La fibre des plantes contaminées devient cassante et par conséquent non commercialisable, entrainant des pertes de rendements non négligeables. Aujourd’hui, aucune méthode de lutte ne parvient à lutter efficacement contre la pathogène. Au cours de cette thèse, les recherches se sont focalisées sur, d’une part la compréhension de la maladie et, d’autre part sur l’élaboration de stratégies de lutte. Le cycle de développement de V. Dahliae sur le lin a été étudié en microscopie confocale et la quantité de pathogène a été mesurée par PCR en temps-réel. Durant la phase asymtpomatique, le pathogène se développe rapidement autour de l’épiderme racinaire puis colonise les vaisseaux du xylème. Entre trois et quatre semaines, les premiers symptômes foliaires sont observés; au cours des semaines suivantes, ces symptômes évoluent de façon acropétale, provoquant ultérieurement défoliations et dessèchement. Entre six et huit semaines, le pathogène se propage dans les parties aériennes par les vaisseaux du xylème mais la fibre n’est pas contaminée. Afin de lutter contre cette maladie destructrice, deux stratégies ont été élaborées. La première vise à détecter si un système de résistance existe chez le lin. La résistance de type Ve1, régulée par le récepteur membranaire Ve1, a déjà été identifiée sur la tomate et d’autre plantes cultivées et stoppe la progression de V. Dahliae race 1. Des homologues de Ve1 ont été sélectionnés dans le protéome du lin. Les analyses in silico ont montré que ces homologues sont proches de Ve1. La seconde stratégie entreprise consiste à quantifier l’inoculum pathogène en sol dans le but de fournir ainsi un diagnostic sanitaire d’une parcelle. Pour cela, des amorces spécifiques à V. Dahliae et sensibles à de faibles concentrations d’ADN ont été conçues. Un protocole utilisable en PCR en temps-réel a été optimisé pour la matrice sol et des analyses ont été réalisées sur différentes parcelles agricoles. L’ensemble de ces travaux ont fait l’objet de publications scientifiques.

Fiber flax (Linum usitatissimum L. ) is an important crop in Normandy, more than half of the French production is performed in this region. The products of this crop are included in the composition of multiple and innovative applications. However, fiber flax cultivation is often compromised by verticillium wilt, a disease caused by the fungal pathogen Verticillium dahliae Kleb. The fiber of infected plants becomes brittle and consequently difficult to upgrade, causing significant yield loss. Currently, there is no efficient method to control the pathogen. In the course of this work, researches were focused on the one hand, on the comprehension of the disease and on the other, on the development of control strategies. The development of V. Dahliae on fiber flax was studied by confocal microscopy and the amount of pathogen was quantified by real-time PCR. During asymtpomatic phase, the pathogen grown rapidly around the root epidermis then, V. Dahliae colonized the xylem vessels of roots. Between three and four weeks, the first foliar symptoms were observed. Over the following weeks, these symptoms progressed acropetally, subsequently causing defoliations and desiccations. Between six and eight weeks, the pathogen was spread in the xylem vessels of the aerial parts but the fibers were not contaminated. To fight against this destructive disease, two strategies have been developed. The first one was to detect if any resistance system exists in flax. Ve1-mediated resistance governed by the membrane receptor Ve1 or homologs has been already identified in tomato and other crops and stops the spread of V. Dahliae race 1. Homologs of tomato Ve1 were identified in the flax proteome. In silico analyses revealed that these homologs were close to Ve1. The second strategy was to supply a diagnosis in crop fields by quantifying the pathogen inoculum in soil. Accordingly, specific primers of V. Dahliae and sensitive at low DNA concentrations were designed. Then, a protocol for real-time PCR was improved for uses in soil. Analyzes in agricultural fields revealed intra-parcel heterogeneity of V. Dahliae and indicated the impact of agricultural practices on inoculum densities.