Bases moléculaires de la sensibilité du blé tendre (Triticum aestivum) à la fusariose de l'épi causée par le champignon Fusarium graminearum

Molecular basis of the wheat grain susceptibility to Fusarium head blight

• Auteur / Autrice : Chérif Chetouhi
• Direction : Thierry Langin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et Physiologie Moléculaire
• Date : Soutenance le 16/12/2015
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales
• Jury : Président / Présidente : Christophe Tatout
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Langin, Ludovic Bonhomme, Marc-Henri Lebrun
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie Dufresne, Bruno Favery

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fusarioses

Triticum aestivum

Mots clés libres

Fusarium graminearum

Blé

Facteurs de sensibilité

Protéomique

Transcriptomique

Fusarium graminearum

Wheat

Susceptibility factors

Proteomic

Transcriptomic

Résumé

La Fusariose de l’épi (FHB) est une maladie importante des céréales et en particulier du blé tendre. Elle est causée par deux genres fongiques, le genre Fusarium et le genre Microdochium. L’espèce Fusarium graminearum est l’agent principal de cette maladie. Elle affecte non seulement les rendements et la qualité des grains chez le blé, mais elle cause un sérieux problème sanitaire via la production des mycotoxines. L’établissement de cette maladie requiert l’expression de gènes végétaux (facteurs de sensibilité) qui restent encore méconnus. Afin d’étudier les événements moléculaires qui participent à la mise en place de cette maladie sur un grain de blé tendre en développement et sensible au FHB, une cinétique d’infection de cinq points correspondant aux principaux stades développementaux du grain a été réalisée. Ensuite, deux approches, la protéomique comparée et la transcriptomique comparée à l’aide de puces à ADN, ont été utilisées pour répondre à ces questions. L’analyse protéomique a permis d’identifier 73 protéines différentiellement régulées appartenant à 5 grands groupes fonctionnels alors que l’approche transcriptomique a mis en évidence 1309 gènes répartis dans 16 groupes fonctionnels différents. Ces deux approches ont montré que l’infection ne bloque pas le développement du grain, mais elle induit des changements importants dans le métabolisme primaire notamment sur la synthèse de l’amidon et des protéines de réserve. Elle a également montré que la réponse du grain au FHB est liée au stade développemental du grain. Cette étude apporte de nouveaux éléments nécessaires à la compréhension de la sensibilité du blé tendre à la Fusariose de l’épi. Cette sensibilité du grain de blé se caractérise principalement par l’induction des mécanismes de détoxification des mycotoxines, la mise en place des mécanismes du détournement du métabolisme carboné de l’hôte par l’agent pathogène et le contrôle de la mort cellulaire programmée des cellules végétales. Enfin, l’étude a permis d’établir une liste d’au moins 100 gènes candidats potentiellement impliqués dans la sensibilité du blé au FHB.

Fusarium head blight (FHB) is an important disease of cereals, particularly of wheat. It is caused by two fungal genera, the genus Fusarium and genus Microdochium. The species Fusarium graminearum is the principal agent of this disease. This disease affects not only yield and grain quality in wheat, but it causes serious health problem through the production of mycotoxins. The establishment of this disease requires the expression of plant genes (susceptibility factors) that are still unknown. To study the molecular events involved in the development of this disease in the susceptible wheat grain during its development, time course infection of five points corresponding to the main developmental stages of grain was performed. Then two approaches, proteomics and transcriptomics using DNA microarrays were used to answer to this question. Proteomic analysis identified 73 differentially regulated proteins belonging to five major functional groups while the transcriptomics data revealed 1309 genes involved in 16 distinct functional groups. Both approaches have shown that infection does not interrupt grain development, but induces significant changes in primary metabolism, mainly on the synthesis of starch and storage proteins. It also showed a link between FHB response and the grain development. This study provides new evidence necessary to understand the susceptibility response of wheat to FHB. The wheat grain susceptibility is mainly characterized by the induction of detoxifying mechanisms of mycotoxins, the diversion ofcarbon metabolism of the host by the pathogen and control of Programmed Cell Death (PCD) of plant cells. Finally, the study allowed the establishment of a list of at least 100 candidate genes potentially involved in the wheat susceptibility to FHB.