Il est actuellement estimé qu’environ 13% du vignoble français est improductif suite aux pathologies affectant le bois des ceps, la principale d’entre elles étant l’esca. Parmi les moyens de lutte mis en œuvre, le biocontrôle, via l’utilisation d’un oomycète, Pythium oligandrum, est actuellement développé pour protéger les plants de vigne contre un agent pathogène pionnier de l’esca, Phaeomoniella chlamydospora. La sélection de souches de P. oligandrum, isolées du vignoble, et produisant in vitro des quantités importantes d’une protéine élicitrice, l’oligandrine, des systèmes de défense des végétaux a d’abord été réalisée. Trois essais en serre ont montré qu’une réduction significative (40 à 50%) des nécroses dues P. chlamydospora était observée après application d’inocula de l’oomycète sur les racines des plants de vigne pied-francs Au niveau de la tige, le niveau d’expression de 22 gènes impliqués dans les mécanismes de défenses de Vitis vinifera a été mesuré par PCR quantitative et des réponses spécifiques du végétal ont été observées selon les traitements. Six gènes (protéines PR, voie des phenylpropanoïdes, oxylipines et le système d’oxydo-réduction) ont été fortement induits lorsque les plants ont été pré-inoculés par P. oligandrum puis infectés par P. chlamydospora. Afin de mettre en évidence les mécanismes spécifiques mis en place lors de cette interaction tripartite, l'analyse de la réponse transcriptomique globale de la vigne (par microarray et RNAseq), au niveau de la tige, a été réalisée chez ces plants qui manifestent une résistance induite systémique (ISR). Plusieurs gènes impliqués dans la synthèse de l’éthylène et des jasmonates sont fortement induits, chez les plants pré-traités par l’oomycète puis infectés par l’agent pathogène. Plusieurs facteurs de transcription régulant ces voies de signalisation sont également fortement induits. Suite à l’analyse des populations de messagers (mRNA) de P. chlamydospora, il a été observé que les niveaux d’expression de gènes impliqués dans la synthèse des métabolites secondaires, des facteurs de transcription impliquées dans la régulation de différentes voies chez les champignons et certaines Carbohydrates Actives enZymes étaient modulés en présence de P. oligandrum au niveau racinaire. Ces résultats montrent que la colonisation du végétal par l’oomycète, même à distance de P. chlamydospora, induit un stress indirect important chez celui-ci. Afin d’optimiser l’implantation de cet agent de biocontrôle en pépinière et au vignoble, l’aptitude de P. oligandrum à coloniser les racines de plants de vignes greffés et à les protéger contre P. chlamydospora a été étudiée. Trois portes-greffes (SO4, 3309 et 101-14) greffés sur des cépages (Cabernet Sauvignon et Sauvignon Blanc) ont été inoculés ou non par P. oligandrum. L’oomycète s’implantait sur les différents systèmes racinaires, mais en proportion variable selon les associations cépage/porte-greffe utilisées. Les analyses par empreintes moléculaires (Single Strand Conformation Polymorphism) ont montré que des microflores fongiques et bactériennes complexes et diversifiées colonisaient les feuilles et les racines, mais que l’introduction de P. oligandrum sur la plante n’induisait pas de bouleversements directs ou indirects notables au niveau de ces microflores indigènes. Une protection des jeunes plants de vigne greffés (SO4 + Cabernet Sauvignon) semble être induite par P. oligandrum contre l’agent pathogène, P. chlamydospora. / Approximately 13% of French vineyards are currently considered unproductive due to trunk diseases, mainly Esca, a particularly destructive disease that affects grapevines worldwide. Accordingly, biological control of a pathogen implicated in Esca, Phaeomoniella chlamydospora, was developed using the oomycete, Pythium oligandrum. The selection of P. oligandrum strains, isolated from vineyards, which produced in vitro large quantities of oligandrin, an elicitin-like protein inducing plant defences, was carried out. Three greenhouse assays showed that the necroses caused by P. chlamydospora were significantly reduced (40 to 50%) when P. oligandrum colonized the root system of vine cuttings. At stem level, the expression of a set of 22 genes involved in Vitis vinifera defence mechanisms was measured by quantitative PCR. Depending on the treatments employed, significant differences in grapevine responses were observed. Six of the genes (PR proteins, phenyl-propanoid pathway, oxylipins and the oxydo-reduction system) were strongly induced in plants pre-treated with P. oligandrum, and subsequently infected by P. chlamydospora. In order to characterize the mechanisms occurring during this tri-partite interaction, the global transcriptomic grapevine responses at stem level were analysed, using microarray and RNAseq, in plants in which induced systemic resistance (ISR) had taken place. Several genes involved in ethylene and jasmonate biosynthesis were strongly induced in plants that were pre-treated with P. oligandrum, and subsequently infected by P. chlamydospora. The transcription factors involved in the regulation of these signalisation pathways were also induced. Analysis of the P. chlamydospora RNA messenger (mRNA), showed that certain genes involved in secondary metabolite synthesis, transcription factors implicated in pathway regulations, and certain Carbohydrate Active enZymes, were modulated, when P. oligandrum colonised the roots. These results demonstrated that root inoculation with P. oligandrum induced indirect stress on P. chlamydospora responses. In order to promote P. oligandrum implantation in nurseries and vineyards, the capacity of this biocontrol agent to colonize the roots of grafted-plants, and to protect them against P. chlamydospora attacks, was studied. Three rootstocks (SO4, 3309 and 101-14), grafted on two scion varieties (Cabernet Sauvignon and Sauvignon Blanc), were inoculated or not with P. oligandrum. Depending on the particular scion/rootstock associations, the oomycete colonized the various root systems differently. Single Strand Conformation Polymorphism (SSCP) analyses revealed complex and diverse fungal and bacterial communities in both the rhizosphere and the phyllosphere. These microflora, which were organ-dependent, were not direcly or indirectly affected by the root inoculation of P. oligandrum. Protection of grafted vines (SO4 + Cabernet Sauvignon) was probably induced by P. oligandrum against the pathogen, P. chlamydospora.

L'esca de la vigne fait partie des maladies de dépérissement incurables dont l'étiologie n'est pas complément élucidée. Elle représente un des problèmes majeurs en viticulture. L'objectif général de cette thèse est d'améliorer la compréhension des processus épidémiques et des facteurs de risque. Pour ce faire, nous avons mené une étude quantitative du développement spatio-temporel de l'esca à l'échelle de la parcelle. Dans un premier temps, pour détecter d'éventuelles corrélations spatiales entre les cas de maladie, des tests statistiques non paramétriques sont appliqués aux données spatio-temporelles d'expression foliaires de l'esca pour 15 parcelles du bordelais. Une diversité de profils spatiaux, allant d'une distribution aléatoire à fortement structurée est trouvée. Dans le cas de structures très agrégées, les tests n'ont pas montré d'augmentation significative de la taille des foyers, ni de propagation secondaire locale à partir de ceps symptomatiques, suggérant un effet de l'environnement dans l'explication de cette agrégation. Dans le but de modéliser l'occurrence des symptômes foliaires, nous avons développé des modèles logistiques hiérarchiques intégrant à la fois des covariables exogènes liées à l'environnement et des covariables de voisinage de ceps déjà malades mais aussi un processus latent pour l'auto-corrélation spatio-temporelle. Les inférences bayésiennes sont réalisées en utilisant la méthode INLA (Inverse Nested Laplace Approximation). Les résultats permettent de conforter l'hypothèse du rôle significatif des facteurs environnementaux dans l'augmentation du risque d'occurrence des symptômes. L'effet de propagation de l'esca à petite échelle à partir de ceps déjà atteints situés sur le rang ou hors rang n'est pas montré. Un modèle autologistique de régression, deux fois centré, qui prend en compte de façon plus explicite la structure spatio-temporelle de voisinage, est également développé. Enfin, une méthode géostatistique d'interpolation de données de nature anisotropique atypique est proposée. Elle permet d'interpoler la variable auxiliaire de résistivité électrique du sol pour estimer à l'échelle de chaque plante de la parcelle, la réserve en eau du sol disponible pour la vigne. Les méthodes géostatistique et spatio-temporelles développées dans cette thèse ouvrent des perspectives pour identifier les facteurs de risques et prédire le développement de l'esca de la vigne dans des contextes agronomiques variés. / Esca grapevine disease is one of the incurable dieback disease with the etiology not completely elucidated. It represents one of the major threats for viticulture around the world. To better understand the underlying process of esca spread and the risk factors of this disease, we carried out quantitative analyses of the spatio-temporal development of esca at vineyard scale. In order to detect the spatial correlation among the diseased vines, the non-parametric statistical tests were applied to the spatio-temporal data of esca foliar symptom expression for 15 vineyards in Bordeaux region. Among vineyards, a large range of spatial patterns, from random to strongly structured, were found. In the vineyards with strongly aggregated patterns, no significant increase in the size of cluster and local spread from symptomatic vines was shown, suggesting an effect of the environment in the explanation of this aggregation. To model the foliar symptom occurrence, we developed hierarchical logistic regression models by integrating exogenous covariates, covariates of neighboring symptomatic vines already diseased, and also a latent process with spatio-temporal auto-correlation. The Bayesian inferences of these models were performed by INLA (Inverse Nested Laplace Approximation) approach. The results confirmed the effect of environmental factors on the occurrence risk of esca symptom. The secondary locally spread of esca from symptomatic vines located on the same row or out of row was not shown. A two-step centered auto-logistic regression model, which explicitly integrated the spatio-temporal neighboring structure, was also developed. At last, a geostatistical method was proposed to interpolate data with a particular anisotropic structure. It allowed interpolating the ancillary variable, electrical resistivity of soil, which were used to estimate the available soil water content at vine-scale. These geostatistical methods and spatio-temporal statistical methods developed in this thesis offered outlook to identify risk factors, and thereafter to predict the development of esca grapevine disease in different agronomical contexts.

Les maladies du bois de la vigne, causées par des champignons nécrotrophes, ont un impact considérable sur l'économie viticole au niveau mondial. En effet, tous les cépages Vitis vinifera cultivés actuellement présentent une sensibilité plus ou moins forte à ces champignons.Dans le but d'établir un test rapide d'évaluation de la sensibilité de clones de vigne (nouvellement sélectionnés ou futures obtentions variétales) à Eutypa lata, le champignon responsable de l'Eutypiose, une recherche de marqueurs moléculaires de tolérance a été réalisée. Suite à l'infection in vivo et in vitro d'une douzaine de cépages de sensibilité différente par E. lata, plusieurs gènes candidats ont été identifiés comme marqueurs potentiels de la tolérance à la maladie à partir d'une étude transcriptomique.A l'aide d'un système innovant d'infection in vitro, le dialogue moléculaire sans contact physique entre des disques foliaires de V. vinifera et le mycélium d’E. lata a également été étudié chez les douze cépages. Cette étude a permis de mettre en évidence le rôle potentiel d'éliciteurs dans la mise en place des réponses de défenses. De plus, l'infection par E. lata régule différentiellement l'expression des gènes codant pour un transporteur d'hexoses et des invertases, ainsi que les activités invertasiques associées, chez les cépages de sensibilités variables.Les travaux de recherche présentées dans cette thèse ont ainsi permis l'identification des marqueurs de tolérance à l'Eutypiose et la mise au point d'un test d'infection in vitro efficace et fiable, permettant de diagnostiquer la sensibilité des futures créations variétales. De plus les résultats obtenus démontrent l'importance des éliciteurs dans la mise en place des défenses, de la régulation du transport et du métabolisme des sucres au cours de l'infection par E. lata. / Nowadays, grapevine wood decay diseases cause significant economic losses for the most sensitive varieties and represent a threat to the sustainability of the wine industry.This research focuses on the identification of molecular markers for sensitivity to Eutypa lata, responsible for Eutypiosis that could be used to diagnose the sensitivity of new grapevine clones or cultivars. Using an in vivo and in vitro infection assay, several potential markers genes for tolerance to Eutypiosis have been identified from a gene expression study on twelve different cultivars.Using an innovative in vitro infection system, the molecular dialogue (without physical contact) between Vitis vinfera foliars discs of and Eutypa lata was studied, leading to the identification of elicitors that could potentially play a role in the induction of defense responses in the cultivars. In addition, the expression of several sugar transport and invertase genes and their associated activities were demonstrated to be differentially regulated by the infection in tolerant and susceptible cultivars.Altogether, this research work led to the identification of several tolerance markers genes to Eutypiosis and to the development of a new, efficient and reliable in vitro infection system that could be used to diagnose new cultivar susceptibility. Furthermore, the results obtained demonstrated the importance of sugar transport and defense metabolism regulation during the infection of grapevine by Eutypa lata.