Déterminisme de la sensibilité du blé tendre à la Fusariose de l'épi

Wheat susceptibility determinism to Fusarium head blight

• Auteur / Autrice : Francis Fabre
• Direction : Thierry Langin, Ludovic Bonhomme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et Biologie Moléculaire Végétales
• Date : Soutenance le 11/03/2020
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• 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 : Isabelle Fudal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria Manzanares-Dauleux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Favery, Elodie Gaulin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fusarium

Triticum aestivum

Mots clés libres

Sensibilité

Dual-protéome

Blé

Fusarium graminearum

Dialogue moléculaire

Susceptibility

Dual-proteome

Wheat

Fusarium graminearum

Molecular dialogue

Résumé

Les cultures de blé sont régulièrement exposées à une forte pression parasitaire exercée par un cortège complexe d’agents pathogènes capables d’attaquer les différentes parties de la plante. La fusariose de l'épi ou FHB (Fusarium head blight), principalement causée par le champignon ascomycète Fusarium graminearum, représente une préoccupation majeure, car cette maladie affecte non seulement le rendement et la qualité des grains, mais également leur état sanitaire via la production in planta de mycotoxines. À ce jour, les méthodes de lutte reposent sur l’utilisation combinée de pratiques culturales adaptées, de traitements fongicides et de cultivars génétiquement plus résistants. Toutefois, lors d’épisodes climatiques favorables et de fortes pressions parasitaires, ces méthodes s’avèrent incapables de contrôler efficacement le développement d’épidémies dommageables pour les cultures, la raison étant la faible efficacité de la grande majorité des sources de résistance présentes dans les variétés cultivées. Identifier des sources de résistance plus efficaces et surtout plus durables représente aujourd’hui un objectif majeur. Une des alternatives à la recherche de source de résistance classiques repose sur l’identification des facteurs clefs contrôlant la sensibilité de la plante à un agent pathogène, et leur utilisation pour générer des résistances considérées comme potentiellement plus durables. De façon à identifier des gènes de sensibilité du blé au champignon F. graminearum, agent principal de la fusariose de l’épi chez le blé tendre, nous avons mis en place, une stratégie exploratoire à large échelle tenant compte de la diversité, de la dynamique et des spécificités des évènements moléculaires protéiques imputables aux deux protagonistes. Cette stratégie nous a donné accès pour la première fois aux ajustements simultanés des protéomes végétal et fongique au cours des étapes précoces de l’interaction, et plus spécifiquement lors de la transition 48 – 72 hpi. Ces résultats suggèrent que la stratégie fongique s’ajuste de manière dynamique au contexte du développement du grain. De plus, la surreprésentation de motifs d’adressage chloroplastique retrouvée au niveau des séquences protéiques des effecteurs fongiques, associée aux variations d’abondances des protéines du chloroplaste, suggèrent que cet organite pourrait être une des cibles principales des effecteurs fongiques et un élément clé du processus de manipulation parasitaire. Enfin, l’analyse fine du dialogue moléculaire contrôlant le développement de l’interaction entre différents cultivars de blé avec différentes souches fongiques a permis de mettre en évidence l’existence d’un core dual-protéome dont les seules variations quantitatives de ces composantes permettent d’expliquer les différents niveaux de sensibilité ou d’agressivité observés. Ce corpus de résultats permet de proposer la sensibilité comme étant issue de processus moléculaires communs entre différents fonds génétiques de blé et servira de base pour l’élaboration de nouvelles sources de résistance.

Wheat crops are regularly exposed to high parasitic pressure from a complex procession of pathogens that can infect different parts of the plant. Fusarium head blight, caused mainly by the fungus Fusarium graminearum, is a major concern as it affects not only the yield and quality of grains but also their health status through the production of mycotoxins. Currently, the most effective control methods are based on the combined use of genetically more resistant cultivars, adapted cultivation practices and fungicide treatments. However, during favourable climatic episodes and high parasitic pressure, these methods are all unable to effectively control the development of damaging crop epidemics, largely due to the relatively low efficacy of the sources of resistance present in cultivated varieties. Identifying more effective and, above all, more sustainable sources of resistance is now a major objective. One of the alternatives to the search for classical sources of resistance is based on the identification of key factors controlling the plant's susceptibility to a pathogen, and their use to generate resistances that are considered potentially more durable. In order to identify wheat susceptibility genes to the fungus F. graminearum, the main agent of Fusarium head blight in wheat, we have developed a large-scale exploratory strategy taking into account the diversity, dynamics and specificities of the protein molecular events attributable to the two protagonists. This strategy allowed to access for the first time to simultaneous adjustments of the plant and fungal proteomes during the early stages of the interaction, and more specifically during the 48 – 72 hpi transition. These results suggest that the fungal strategy adjusts dynamically to the context of grain development. Moreover, the over-representation of chloroplast addressing motifs found in the protein sequences of fungal effectors, associated with variations in the abundance of chloroplast proteins, suggest that this organelle could be one of the main targets of fungal effectors and a key element in the parasite manipulation process. Finally, the analysis of the molecular dialogue controlling the development of the interaction between different wheat cultivars with different fungal strains revealed the existence of a core dual-proteome whose only quantitative variations in these components explain the different levels of susceptibility or aggressiveness observed. This corpus of results makes it possible to propose susceptibility as resulting from common molecular processes between different wheat genetic backgrounds and will serve as a basis for the development of new sources of resistance.