La RH est une réaction de défense. L’interaction entre G.hirsutum et Xcm repose sur le concept gène-à-gène. L’infection du cultivar Réba B50 possédant les gènes R B2B3 par Xcm18 conduit à une RH associée à une activité LOX, responsable de la peroxydation des lipides, et à la transcription du GhLOX1. Premièrement, 6 génotypes de G.hirsutum contenant divers gènes R ont été retenus pour analyser la variabilité de la réponse LOX suite à l’infection par Xcm1, 18 ou 20. Notre étude a porté sur plusieurs critères, le phénotype, la perte en eau, l’activité LOX et la transcription du GhLOX1. Les résultats montrent une variabilité du phénotype RH en fonction des sources de résistances. Pour chaque type d’interaction incompatible, l’activité LOX et la transcription du GhLOX1 révèlent une augmentation significative corrélée à l’apparition des symptômes RH et à la diminution de la teneur en eau. La réponse LOX est conservée lors de la RH, quelle que soit la race de Xcm ou le génotype. Le GhLOX1 considère comme un marqueur moléculaire de la résistance spécifique du cotonnier à Xcm. Deuxièmement, le rôle du GhLOX1dans la mise en place de la RH en analysant sa fonction potentielle par surexpression. Des cotylédons ont été transformés avec la séquence codante GhLOX1 fusionnée au CaMV35S. Ces cotylédons transformés ont révélé (i) une activité LOX significativement supérieure à celle des cotylédons témoins montrant que le GhLOX1 code pour une protéine active et (ii) un phénotype sans modifications apparentes par rapport à celui des cotylédons non transformées, sauf dans certains contextes d’interactions cotonnier/Xcm où la surexpression de ce gène induit l’apparition de symptômes de type RH. L’effet de l’agro-infiltration sur l’expression de certains gènes pendant la transformation a révélé l’induction précoce et non spécifique de l’expression de gènes de défense. Ces travaux constituent une première étape dans l’analyse fonctionnelle du GhLOX1 dans la résistance spécifique du cotonnier à Xcm / The HR is a defense strategy. The interaction between G.hirsutum and Xcm is governed by the gene-for-gene concept. The infection of the cultivar Reba B50 that contains B2B3 R genes by race Xcm18 leads to a HR associated with a LOX activity response involved in peroxidation of lipids and with transcription of GhLOX1. First, 6 genotypes of G. hirsutum containing various R genes were tested to analyze the variability of the LOX response following the infection by Xcm1, 18 or 20. Several criteria were investigated including the phenotype, the water loss, the LOX activity and GhLOX1 transcription. The results showed variation in HR phenotype according to the tested R genes. For each type of the incompatible interaction, LOX activity and transcription of GhLOX1 were always significantly increased paralleled the apparition of the HR symptoms and the decrease in the water content. LOX response (enzymatic activity and GhLOX1 transcription) is associated with HR whatever the genotype of both Xcm races and cotton plant. Thus, the GhLOX1 consider as a molecular marker of the cotton specific resistance to Xcm. Second, the role of the GhLOX1 gene in the execution of the cotton HR to Xcm by analyzing its possible function by over-expression, the cotyledons were transformed with the GhLOX1 coding sequence fused to the CaMV35S. These transformed cotyledons revealed (i) a LOX activity significantly higher than that detected in the control, showing that the GhLOX1 encodes for an active protein and (ii) that the phenotype of these cotyledons was indistinguishable as compared to the non transformed cotyledons, except when the HR symptoms were induced in some GhLOX1-over-expressed cotyledons. The effect of agro-infiltration on expression of some plant genes during the transformation revealed early and nonspecific induction of the expression of defense genes. This work constitutes a preliminary investigation for the functional analysis of the GhLOX1 in order to assess its role in the cotton specific resistance to Xcm

La bactériose vasculaire du riz (BLB) et à stries foliaires (BLS) causées respectivement par Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) et X. oryzae pv. oryzicola (Xoc) sont deux maladies émergentes en Afrique de l'Ouest, suite à l'expansion de la culture du riz et à l'introduction de variétés à haut rendement au cours de ces dernières décennies. Trois nouvelles races de Xoo ont été caractérisées en Afrique dont on a montré, sur la base d'une analyse génétique, leur spécificité africaine. En revanche, une étude réalisée sur une dizaine de souches de Xoc isolées au Mali en 2003, démontre qu'elles sont apparentées à des souches de Xoc asiatiques. En Asie, plusieurs gènes de résistance à Xoo ont été identifiés et déployés dans les programmes de lutte contre BLB. Cependant aucun gène de résistance à Xoc n'a été encore identifié chez le riz. Les objectifs de notre étude étaient (i): d'implémenter les collections de souches de Xoo et Xoc Africaines disponibles mais incomplètes, à l'aide de nouvelles campagnes d'échantillonage réalisées de 2009 à 2012 dans différentes zones agroécologiques du Burkina Faso et du Mali, (ii) de déterminer la diversité génétique de ces souches, (iii) d'identifier et caractériser de nouvelles sources de résistance contre BLB et BLS au sein d'accessions de riz cultivées au Burkina Faso. Nos résultats ont montré que les souches africaines de Xoc sont hautement variables tant d'un point de vue génétique que du pouvoir pathogène. L'analyse par PCR de deux effecteurs de types III conservés (xopAJ et xopW) permet de différencier les souches de Xoc en deux groupes, xopAJ étant absent dans la majorité des souches et une insertion de 1050 bp étant détectée dans la séquence codante de xopW de certaines souches. Néanmoins, il apparait que la forte diversité génétique des Xoc n'est pas corrélée à leur origine géographique, ni à la période de collecte, ou à la nature de l'hôte. Les souches de Xoo caractérisées appartiennent toutes à la race A1 qui n'avait pas encore été signalée au Mali. Au regard de la diversité des souches et de leur évolution, il est important d'envisager un plan de surveillance épidémiologique à plus large échelle des populations de Xo dans les régions concernées en Afrique de l'Ouest. Enfin, nous avons montré que certaines variétés de riz cultivées au Burkina Faso présentent un phénotype de résistance spécifique des souches africaines de Xoo et ce, à tous les stades de développement de la plante. Ces données originales contrastent par rapport au phénotype des lignées de riz résistantes de référence (Xa4, xa5 et Xa7 efficaces uniquement au stade de tallage maximum). Eu égard à l'absence de gènes de résistance dans le riz efficaces contre Xoc, ces variétés qui constituent également une source de résistance efficaces contre la diversité des souches de Xoc africaines, offrent potentiellement un nouveau moyen pour assurer le contrôle du BLS au Burkina Faso et éventuellement dans d'autres pays Africains. / Bacterial Leaf Blight (BLB) and Bacterial Leaf Streak (BLS) diseases respectively caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) and X. oryzae. pv oryzicola (Xoc) are two emerging diseases of rice in West Africa, due to the recent expansion of rice cultivation and introduction of improved rice varieties over the last decade. Three news Xoo races were characterized based on genetic analysis, demonstrating their african specificity. In contrast, a study achevied on about ten Xoc strains isolated in Mali in 2003, show that they are related to asian Xoc strains. In Asia, several R genes against Xoo have been identified and deployed in breeding program to control BLB. In contrast, no R gene against Xoc has been identified in rice. The objectives of this PhD thesis are to (i) complete the Xo collections of African isolates upon annual sampling operated from 2009 to 2012 in various agroecological areas of Burkina Faso and Mali, (ii) determine the genetic diversity of these strains , (iii) identify and characterize news sources of resistance genes to BLB and BLS within rice accessions cultivated in Burkina Faso.Our results showed that african Xoc are highly diverse genetically and phenotypically. PCR-based analyse of two conserved type III effector gene (xopAJ and xopW) differentiated two groups of Xoc strains, with xopAJ not detected in a majority of African Xoc strains and 1050 bp insertion detected in xopW gene for few strains. However, the high genetic diversity observed among the Xoc strains is not correlated to geographical origin, sampling data or host plant species. Xoo strains characterized belong all to race A1 previously reported by Gonzalez et al. (2007) in Burkina Faso. Given the diversity of X. oryzae strains and their evolution, it is essential to establish a large scale epidemiological monitoring of Xo populations in concerned regions in west Africa.At last, some accessions cultivated in Burkina Faso showed specific resistance to african Xoo strains at all plant development stages. These original data contrast with rice lines carring Xa4, xa5 and Xa7 resistance genes against BLB, which are only effective at maximun tillering stage.Given no sources of effective resistance genes against BLS is available in rice, these accessions which were also efficient against a set of Xoc strains representative of the diversity in Africa, represent a huge potential source for the control of BLS in Burkina Faso, and eventually in others african countries.

Vers une analyse fonctionnelle du TALome des souches Africaines de Xanthomonas oryzae pv. oryzae : identification d’une nouvelle stratégie de virulence. Les bactéries du genre Xanthomonas injectent à l’intérieure de la cellule hôte des effecteurs de type TAL (Transcription Activator-Like) qui agissent comme des facteurs de transcription spécifiques à l’aide d’un nouveau domaine de liaison à l’ADN qui est programmable. La bactérie pathogène du riz Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) contient un nombre important de gènes TAL (de 9 à 16) dans leur génome. Tandis que un ou deux de ces gènes codent des facteurs de virulence majeurs, la contribution relative de chacun des autres gènes TALs à la pathogénie de Xoo reste encore obscure. Afin d’élucider cela, le génome complet de trois souches Africaines de Xoo a été analysé à l’aide de la technologie de séquençage PacBio. Une analyse phylogénétique des trois TALomes combinée à des prédictions de cibles des TAL in silico montre que les TALomes Africains sont très conservés et génétiquement distants des correspondants asiatiques. Les gènes TAL individuels des souches Africaines de Xoo MAI1 et BAI3 ont été sous-clonés via une nouvelle méthode d’analyse à moyen débit dans un vecteur d’expression compatible avec des tests de pathogénie. Un test systématique de « gain de virulence » de la fonction de chacun des 11 haplotypes TAL a été réalisé en les introduisant dans la souche de Xoo X11-5A qui est peu virulente et ne contient naturellement pas de TALs, révélant Tal2 comme un nouveau facteur de virulence majeur dans les souches Africaines de Xoo. La prédiction in-silico des cibles de Tal2 dans le promoterome de riz associée à des expériences de QRT-PCR ont mis en évidence deux cibles de virulence candidates de Tal2, OsTFX1 qui code un facteur de transcription de type bZIP déjà rapporté comme gène de sensibilité S commun à différentes souches Asiatiques de Xoo, et Os09g39810 (aussi appelé ici OsERF#123), qui code pour un facteur de transcription de la famille des protéines de type « ethylene response factor ». Des test de pathogénie ont confirmé l’induction spécifique de ce dernier obtenue à l’aide de TAL artificiels confère une sensibilité accrue du riz aux souches africaines de Xoo. Des expériences de type 5’-RACE ont montré que Tal2 induisait l’expression d’un transcrit alternatif caractérisé par une séquence « leader » plus longue. Nous faisons l’hypothèse que l’accumulation de ce transcrit alternatif spécifique de Tal2 interfère avec la fonction endogène de ce facteur de transcription de type ERF, dont nous montrons qu’elle est potentiellement impliquée dans l’induction des réponses de défense de la plante.Un autre axe de recherche de cette thèse a été d’initier la caractérisation des bactérioses du riz au Vietnam, qui est l’un des plus grands exportateurs de riz au monde. Tandis que la bactériose vasculaire due à Xoo a été rapportée plusieurs fois dans ce pays, une description formelle de la bactériose à stries foliaires causée par X. oryzae pv. oryzicola faisait défaut. Ici, nous avons confirmé l’occurrence de la BLS au Nord du Vietnam à l’aide d’une PCR-multiplexée. L’échantillonnage a également montré que les deux pathovars étaient présents dans cette région et parfois retrouvés sur la même feuille. Des analyses de la dynamique des populations de Xo et l’analyse fonctionnelle des TALomes serviront de base pour établir de nouvelles stratégies de lutte contre les xanthomonads infectant le riz au Vietnam. / Towards a functional analysis of African Xanthomonas oryzae pv. oryzae TALomes : identification of a novel virulence strategy Bacterial plant-pathogenic Xanthomonas translocate Transcription Activator-Like (TAL) effectors into plant cells to function as specific plant transcription factors via a novel programmable DNA-binding domain. Rice-pathogenic Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) strains contain multiple TAL genes (from 9 to 16) in their genome. While one or two act as major virulence factors, the relative contribution of each of the other members to Xoo pathogenicity remains unclear. To address that question, three African Xoo TALome have been analyzed using whole genome PacBio sequencing data. A phylogenetic analysis of the three TALomes combined to TAL targets in-silico predictions showed that African TALomes are highly conserved and genetically distant from Asian ones.Individual TAL genes from African Xoo strains MAI1 and BAI3 were directly sub-cloned via a self-developing medium-throughput approach into an expression vector suitable for pathogenicity analysis. A systematic “gain-of-virulence” analysis of the function of each of the 11 TAL effector clusters was assessed in Xoo strain X11-5A which has low virulence and is naturally devoid of TAL genes, revealing Tal2 as a novel major virulence factor in African Xoo. In-silico prediction for Tal2 binding sites in the rice promoterome and qRT-PCR analysis highlighted two virulence targets for Tal2, i.e. OsTFX1, which encodes a bZIP transcription factor previously known as a common susceptibility S gene targeted by Asian Xoo, and Os09g39810 (also referred to as OsERF#123), which encodes a putative transcription factor of the ethylene response factor family. Pathogenicity assays further confirmed that designer TALE-mediated specific induction of Os09g39810 confers higher susceptibility of rice to African strains of Xoo. 5’-RACE experiments showed that Tal2 induces the transcription of an alternative Os09g39810 transcript characterized by a longer leader sequence. We hypothesize that accumulation of this Tal2-specific transcript interferes with the endogenous function of this ERF-encoding gene, which is potentially involved with the induction of defense responses. Another project was to initiate the characterization of bacterial diseases of rice in Vietnam, one of the biggest rice exporting country over the world. While the occurrence of bacterial blight which is due to Xoo, was documented in several reports in this country, there was no formal description of bacterial leaf streak which is due to X. oryzae pv. oryzicola. Here, we attempted to confirm the presence of BLS in North Vietnam by using multiplex-PCR assay. The survey also indicated that both pathovars appear in this area and eventually in the same leaf samples. Further analysis of Xo populations dynamic and functional analysis of TALomes will be useful to infer novel strategies to control rice-pathogenic Xanthomonads in this country in the future.

Le manioc (Manihot esculenta L. Crantz) est cultivé dans toute la zone intertropicale. Compte tenu de ses utilisations potentielles, le développement de la culture du manioc a considérablement augmenté au niveau mondial, mais il est encore considéré comme une culture de subsistance en particulier dans les régions pauvres où il est cultivé par les petits producteurs. La production du manioc est fortement contrainte par des facteurs biotiques et abiotiques, dont la bactériose vasculaire du manioc (CBB) et la nécrose bactérienne du manioc (CBN) qui sont deux maladies causées par les bactéries Xanthomonas axonopodis pv. les manihotis (Xam) et X. cassavae (Xc), respectivement. CBB est considérée comme la principale maladie bactérienne, notamment au Venezuela où la CBB a été signalée pour la première fois dans les années 70. Dans les années 90, des études ont été menées pour élucider la variabilité génétique de Xam dans différentes régions du pays, au moyen d’outils moléculaires, mettant en évidence un degré élevé de polymorphisme parmi les souches analysés.Le sujet de cette thèse porte sur la situation de CBB au Venezuela 20 ans après. Quelle est la diversité génétique actuelle de Xam au Venezuela? Quelle est la structure génétique des populations de Xam dans ce pays, et comment diffèrent-elles des souches de Xam recueillies dans les années 90? En outre, étant donné que Xam et Xc provoquent des symptômes semblables sur feuilles de manioc et présentent des caractéristiques physiologiques et morphologiques similaires, nous avons également visé à développer un nouvel outil de diagnostic moléculaire permettant une détection rapide et fiable de Xam et de Xc tout étant capable de les discriminer l’une vis à vis de l’autre.Pour atteindre nos objectifs, nous avons d'abord établi une PCR-duplex comme outil de détection moléculaire des xanthomonades infectant le manioc. Sur la base de l'analyse in silico des séquences du génome de 66 souches de Xam et une de Xc, nous avons pu sélectionner 6 paires d'amorces candidates spécifiques de Xam et six autres pour Xc. Nous avons pu développer un test de PCR-duplex qui a été validé en testant 53 souches de Xam et 25 souches de Xc issues de différents pays, 18 souches non cibles contrôles et cinq souches épiphytes associées au manioc. Cette technique représente un outil utile pour détecter et différencier Xam et Xc provenant de cultures in vitro mais aussi fonctionnelle à partir de tissues de plantes infectés.Deuxièmement, nous avons donc évalué la diversité des populations de Xam à l’aide de l’étude de microsatellites (ou MLVA pour « Multiple loci VNTR analysis »). Une enquête de terrain menée dans six États du Venezuela a permis d'évaluer la présence de la maladie, son statut et nous a permis d'établir une collection de souches de Xam dont l’analyse détaillée de la diversité a pu être réalisée. Au total nous avons isolé 202 souches de Xam issues de six localités situées dans quatre états. À l'aide d'un schéma 14-MVLA, nous avons analysé 12 populations et mis en évidence un indice élevé de la diversité génétique au sein de ces populations et entre elles, et principalement dans l'est du pays.Le développement de ce type de recherche est essentiel pour une gestion raisonnée des cultures dans le monde. Conjugué aux politiques agricoles existantes, il nous permettra de mieux comprendre les agents pathogènes d'importance agricole et les mécanismes impliqués dans leur établissement dans le temps et à travers l’espace. L'objectif à long terme est d'appliquer des mesures de contrôle efficaces et durables, ce qui conduira à des mesures de quarantaine plus efficaces pour prévenir la propagation de la maladie. / Cassava (Manihot esculenta L. Crantz) belongs to the group of roots and tubers and is cultivated in the tropics worldwide. This species is a nutritional alternative in many populations where no optimal crop production, general conditions nor technological support exist. Considering its potential uses, the global development of cassava crop has increased significantly but it is still considered a subsistence crop in poor regions lead by smallholder producers. Cassava is affected by biotic and abiotic factors during its life cycle, which heavily limiting its optimal performance. A variety of pests and diseases are known to affect cassava production. Among them are those caused by Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) and Xanthomonas cassavae (Xc), causal agents of Cassava Bacterial Blight (CBB) and Cassava Bacterial Necrosis (CBN) diseases, respectively. CBB is considered the major bacterial disease that affects cassava crop worldwide which is also the case in Venezuela where it was first reported in the 70s. Since the 90s, studies were conducted to elucidate Xam genetic variability in different regions in the country, by means of different molecular tools available at that time. A high degree of polymorphism among the isolates was reported, whether collected from the same or different fields. The Xam population was distributed into eight clusters and no correlation was observed between genetic diversity and geographic origin.Our questions deal with the situation of CBB in Venezuela 20 years later : what is the current genetic diversity of Xam populations in Venezuela? what is the genetic structure of Xam populations and how do they differ with respect to Xam strains collected in 90s. Moreover, because Xam and Xc cause similar symptoms on cassava leaves and display similar physiological and morphological characteristics, we also aimed at developing a new molecular diagnostic tool allowing for fast and reliable detection of Xam and able to discriminate with Xc.To achieve our goals, we first established a duplex-PCR as a molecular detection tool of cassava-infecting xanthomonads. Based on in silico analysis of the genome sequences of 66 Xam and 1 Xc strains, we were able to select 6 Xam and 6 Xc primers pairs candidates, of which one set of primers for each was selected for further studies. We were able to develop a duplex-PCR assay that was validated upon testing 53 Xam strains and 25 Xc strains from different countries, 18 non-target strains, and 5 epiphytic strains associated to cassava, proving this technique a useful tool to detect and differentiate Xam and Xc from in vitro cultures and in planta.Secondly we assessed the diversity of Xam populations through a variable number of tandem repeat analysis (MLVA). A field survey conducted in six states in Venezuela enabled to evaluate the occurence of the disease, its status and allowed us to establish a strain collection for detailed diversity analysis. We isolated 202 Xam strains from six localities, localized in four states. Using a MVLA14-scheme, we analyzed 12 populations highlighting a high index of genetic diversity among and within populations, mainly in the east of the country.The development of this type of research is essential in the management of crops in the world and coupled with the existing agricultural policies, it will allow us to have a deeper understanding of pathogens of agricultural importance and the mechanisms involved in their establishment over time and across regions. The long-term objective of this is to apply control measures that are effective in time, thus establishing more stringent quarantine measures to prevent the spread of the disease.