Approche métabolomique pour l’étude du dépérissement de la lavande : application aux composés non-volatils

Metabolomic approach for yellow disease : non-volatile organic compounds application

• Auteur / Autrice : Bénédicte Héral
• Direction : Thomas Michel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 09/03/2021
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Serge Antonczak
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Michel, Serge Antonczak, Alain Muselli, Anne-Emmanuelle Hay, Marie-Virginie Salvia, Xavier Fernandez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Muselli, Anne-Emmanuelle Hay

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métabolomique

Plantes -- Maladies bactériennes

Maladies

Lavandes

Mots clés libres

Lavandula

COnVs

Hyalesthes obsoletus

LC-MS

Phytoplasme

Métabolomique

Lavandula spp.

NVOCs

Hyalesthes obsoletus

LC-MS

Phytoplasma

Metabolomics

Résumé

La lavande et le lavandin sont des plantes à parfums très appréciées des industries cosmétiques et de la parfumerie, et sont un des symboles de la Provence. Seulement, les lavanderaies françaises subissent un fort déclin depuis une quinzaine d’années lié à des épisodes de sécheresse et à une maladie communément appelée « le dépérissement de la lavande ». Cette maladie est provoquée par une bactérie sans paroi le phytoplasme du Stolbur (Candidatus Phytoplasma solani) et véhiculée par un insecte la cicadelle (Hyalestes obsoletus). Cette thèse se propose d’étudier les interactions tripartites entre l’insecte, la plante et la bactérie à travers les modifications induites sur les composés organiques non volatiles (COnVs).Pour répondre à cette problématique, une approche métabolomique non ciblée a été développée et réalisée sur quatre variétés de lavande (7713, maillette) et de lavandin (abrial, grosso). Pour ce faire, une campagne d’échantillonnage a été menée en champs et a conduit au prélèvement de 480 échantillons. Des triplicats d’extraction ont ensuite été réalisés par extraction solide-liquide assistée par ultra-sons avec un mélange eau-éthanol (50:50, v/v). Les analyses ont été conduites sur une UPLC-HRMS (XevoG2 QTOF, Waters). Le traitement des données a été effectué sur la plateforme W4M-Galaxy pour l’extraction des données spectrales, et sur MetaboAnalyst pour les corrections et les tests statistiques (ACP et PLS-DA). Les résultats obtenus ont mis en évidence des différences significatives entre des variétés sensibles et tolérantes au phytoplasme du Stolbur pour chaque organe étudié (parties chlorophylliennes / inflorescences). Des signatures chimiques distinctes en fonction de l’état symptomatique des plants (symptomatique/asymptomatique) ont également pu être révélées pour plusieurs variétés et parties de la plante. En fonction des organes, des composés discriminants du caractère symptomatique communs à plusieurs variétés ont été détectés. Plusieurs dérivées de chlorophylles et des caroténoïdes ont été trouvés comme probables marqueurs de l’état sanitaires des plantes.

Fine lavender and lavandin are historic and emblematic crops of Provence (South-East France). They are cultivated for their aromatic and perfume properties. They represented an important economic value in France. Nevertheless, over the last decades, lavender’s field decline because of the lack of rain fall and a disease name “yellow disease”. This infection lead to phloem-limited bacterial pathogen (Candidatus Phytoplasma solani) and transmitted by a planthopper (Hyalesthes obsoletus). The purpose of this PhD is to study induced chemical defences (i.e. non-volatile organic compounds) in order to better understand interaction between insect, plant and bacteria. To answer this issue, an untargeted metabolomic approach was developed. Four varieties chosen for their sensibility or tolerance against phytoplasma, were used: two lavender (7713, maillette) and two lavandin (abrial, grosso), and 480 samples were collected. Compound extraction was performed by a solid-liquid extraction assisted by ultrasounds with an ethanol-water mixture (50:50, v/v). Afterwards, 1429 extracts were analysed by an UPLC-HRMS (XevoG2 QTOF, Waters). Spectral data was first handle using W4M-Galaxy to obtain a peak table fitting by statistical tools. Next, MetaboAnalyst was conducted to correct data and performed multivariate analyses. PCA was used to visualize trends and outliers. PLS-DA was applied to highlight biological differences between subgroups, to discover the most relevant factors and detected biomarkers. The most discriminant compounds specific to sensitivity/tolerant species as well as to plant symptomatic status (asymptomatic/symptomatic) were annotated. Chlorophyll derivatives, under-expressed in symptomatic plants, are probably health plant status biomarkers.