Etude comparative des communautés fongiques et bactériennes colonisant le bois de ceps de vigne ayant exprimé ou non des symptômes d’esca

Comparative study of fungal and bacterial communities colonizing the woody tissues of grapevines which had expressed or not the esca symptoms

• Auteur / Autrice : Emilie Bruez
• Direction : Patrice F. Rey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Biologie végétale
• Date : Soutenance le 25/01/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Françoise Adam-Blondon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice F. Rey, Kendra Baumgartner, Lucia Guerin-Dubrana, Laura Mugnai
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Josep Armengol, Georges Barbier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champignons microscopiques

Maladies de la vigne

Mots clés libres

Vigne

Esca

Microflore fongique

Microflore bactérienne

Empreinte moléculaire

Pyroséquençage

Grapevine

Esca

Fungal microflora

Bacterial microflora

Molecular fingerprinting method

Pyrosequencing

Résumé

L’esca est une maladie de dépérissement du bois de la vigne conduisant à la mort des ceps. Actuellement le vignoble mondial est atteint, et au niveau français, cette maladie ne cesse de progresser. Ainsi, 8% des ceps dans le Jura et 4,5% dans la région de Bordeaux manifestent des symptômes d’esca, selon les parcelles des chiffres beaucoup plus élevés sont obtenus, certains cépages sont aussi beaucoup plus sensibles que d’autres. Plusieurs champignons seraient impliqués dans l’esca mais leur rôle ainsi que la détermination de la microflore responsable de cette maladie est encore sujette à interrogation. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été de caractériser et de comparer les microflores fongiques et bactériennes colonisant le bois de ceps de vigne ayant exprimé ou non des symptômes foliaires d’esca. Dans un premier temps, nous avons prélevé des ceps (cultivar Cabernet Sauvignon) relativement jeunes (10 ans d’âge) car ils présentaient l’intérêt d’être peu dégradés au niveau du bois du tronc, les symptômes foliaires étant associés à la présence d’amadou (une nécrose typique de l’esca) uniquement dans les bras. Une grande diversité dans les communautés fongiques (674 OTUs) et bactériennes (222 OTUs) colonisant le bois a été observée. Cette diversité est plus importante dans le bois sain de la vigne que dans celui partiellement ou totalement nécrosé. Les techniques utilisées, i.e. isolement/séquençage de souches, empreinte moléculaire (Single Strand Conformation Polymorphism, SSCP) et pyroséquençage 454, ont montré que les communautés bactériennes ou fongiques étaient différentes dans les tissus dégradés comparés à ceux qui ne l’étaient pas. Des changements de microflores en fonction du temps (expérimentation durant 1 année) ont aussi été observés. D’une façon générale, les espèces de champignons impliquées dans l’esca sont déjà présentes dans le bois apparemment sain de ceps esca-foliaires symptomatiques mais aussi des asymptomatiques. Il n’a pas été possible de différencier ces 2 types de microflores au niveau du bois sain des plants, cette différentiation se faisant au niveau des nécroses, qui sont plus abondantes dans les ceps esca-symptomatiques. Pour la première fois nous avons montré que des communautés bactériennes spécifiques étaient associées à l’esca, leurs aptitudes trophiques étant différentes selon les tissus où elles étaient prélevées. Les espèces isolées suggèrent que certaines pourraient avoir un rôle dans la protection du végétal, d’autres dans la dégradation des structures du bois, e.g. de la lignine, préparant ainsi le terrain aux champignons dégradateurs des tissus ligneux, déjà présents à l’intérieur des ceps. Nous avons aussi étudiés des ceps plus âgés (cultivar Baco blanc), de 42 et 58 ans, qui avaient un rendement acceptable et n’avaient pas manifesté de symptômes d’esca ou eutypiose (une autre maladie du bois) l’année du prélèvement. Au niveau des tissus fonctionnels du bois, les communautés fongiques étaient caractéristiques de plants atteints par l’eutypiose (ceps de 42 ans) ou de l’esca (ceux de 58 ans). La non expression par les ceps de ces 2 maladies pourrait cependant être associée à la forte présence de champignons mycoparasites et protecteur du végétal, comme Trichoderma spp., dans ces tissus fonctionnels. Les interactions au sein des communautés fongiques créant un équilibre où le pathogène ne se développerait pas de façon extensive. Les caractéristiques du Baco blanc, un hybride, moins sensible à certaines maladies de la vigne, pourrait aussi expliquer ce résultat. Ainsi la présence d’une microflore bénéfique naturellement présente dans le bois des ceps associée à des plants ayant une tolérance à ces maladies pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour lutter l’esca, voire l’eutypiose, pour lesquelles aucun moyen de protection n’existe aujourd’hui.

Esca is a Grapevine Trunk Disease (GTD) that induces a decline in grapevine vigour that generally leads up with the death of the plants. Nowadays, vineyards worldwide are attacked by esca and, in France this disease increases steadily. In the Jura, 8% of the grapevines are esca-foliar symptomatic and approximately 4.5% in the Bordeaux region. However, some vineyards are more severely attacked by esca, and certain cultivars are more susceptible than others. Although several pathogenic fungi are associated with esca, their individual roles and their interaction with other microorganisms for the esca have still to be determined. In this context, the objective of the present PhD study is to characterize and compare the bacterial and fungal microflora that colonize the wood tissues of esca-foliar symptomatic and asymptomatic grapevines. First, we sampled young (10 year-old) grapevines (Cabernet Sauvignon cultivar) because they had only few necroses in the trunk and white-rot (also called amadou) was only present in the cordons of symptomatic plants. Great diversity in the fungal (674 OTUs) and bacterial (222 OTUs) communities was observed. This diversity was higher in the apparently healthy wood than in the partially or totally necrotic wood tissues. The methods used isolation/sequencing of microbial strains, a molecular fingerprinting method (Single Strand Conformation Polymorphism, SSCP) and 454 pyrosequencing showed that the fungal and bacterial communities of the necrotic and healthy wood tissues were different. Changes in the microflora over time (over a one-year period) have been observed. Fungal species involved in esca are already present in the apparently healthy wood of esca-foliar symptomatic plants but also in the asymptomatic ones. It was not possible to differentiate these 2 microflora. Only microflora from the necroses differed from those of the healthy wood with these necroses being more developed in the esca-foliar symptomatic grapevines. For the first time, we were able to determine that specific bacterial communities are associated with esca. Depending on the wood tissues, different types of bacteria were isolated, with different trophic behaviour. Two roles could be assigned to the species isolated from the various wood tissues: (i) a positive role, due to the biocontrol potential that many species have; (ii) a negative one, by predisposing the wood of grapevines to fungal attacks. We also studied, old (42 and 58 year-old) grapevines of the cultivar, Baco blanc, that produced regular harvests. The plants had no expressed foliar symptoms of esca or eutypa dieback during the sampling year. Many plant pathogens colonized the functional wood tissues, but in 58 year-old plants they were associated with esca, and in 42 year-old plants, with eutypa dieback. The absence of GTDs expression could be linked to the numerous plant protectant mycoparasites, such as Trichoderma spp., that colonized the functional wood tissues. Interactions between species within the fungal communities may create a balance that is unfavourable to the development of the pathogens. The use of Baco blanc, a hybrid less susceptible to certain grapevine diseases could also explain this result. So, because no means of protection are currently available, the combination of beneficial microflora within the garpevine wood tissues with plants that are tolerant to esca, or even eutypa dieback, could be helpful to control those diseases.