Le premier objectif de ce travail a été d’étudier l’implication des lipopeptides de Bacillus spp. dans la colonisation de la rhizosphère de tomates. Alors que seules les souches produisant de la surfactine sont capables de coloniser un milieu synthétique, toutes les souches testées, colonisent la rhizosphère de tomates avec une plus ou moins bonne efficacité quelque soit leur propriété de production de lipopeptide(s). L’efficacité de la colonisation des racines de tomates est principalement espèce-dépendante. Ce n’est que quand une souche est déjà une bonne colonisatrice que la surfactine semble améliorer cette propriété. Le deuxième objectif a été de tester l’effet des lipopeptides surfactine et mycosubtiline contre le phytopathogène obligatoire de la laitue : Bremia lactucae. À l’échelle du laboratoire, la mycosubtiline à 100 mg/L réduit le pourcentage de plantes infestées de 70 %. La surfactine ne montre aucun effet contre le champignon. Un mélange de mycosubtiline et de surfactine à 50 mg/L chacun diminue le pourcentage de plantes infestées de 65 %. Il semble diminuer le nombre de spores par plante infestée alors que cette propriété n’est pas remarquée avec les autres traitements. L’utilisation de la mycosubtiline dans une serre de culture limite la maladie aux symptômes les moins sévères et protège les plantes saines d’une contamination croisée. L’action des lipopeptides dans la colonisation des racines par Bacillus spp. n’avait jamais été validée in situ. De même, c’est la première fois que l’activité des lipopeptides est testée contre un phytopathogène obligatoire. / The first aim of this work was to study the role played by the lipopeptides of Bacillus spp. in the colonization of the tomato rhizosphere. While only the strains producing surfactin are able to colonize a synthetic agar medium, all the strains are able to colonize the rhizosphere of tomatoes with a more or less good efficiency, whatever the lipopeptide(s) they have the capability to produce. The efficiency of the colonization of the tomato rhizosphere is species-dependant. However, surfactine seems to improve the efficiency of only the good colonizing strains. The second aim of this thesis was to test the effect of surfactin and mycosubtilin against a biotrophic parasite of lettuce: Bremia lactucae. Used at 100 mg/L, mycosubtilin reduces the percentage of infested plants of 70 %. Surfactin does not have effect against the fungy. A mixture of mycosubtilin and surfactin at both 50 mg/L decreases the percentage of infested plants of 65 %. This mixture seems to reduce the number of spore per infested plant while this property was not found for the other treatments. The use of mycosubtilin in a greenhouse confines the disease to the lowest classes of severity and protects the healthy plants from a cross contamination.The efficiency of lipopeptides of Bacillus spp. in root colonization by these bacteria was never tested in situ before. Furthermore, this is the first time that the activity of lipopeptides is validated against an obligate phytopathogen.

Les oomycètes représentent un groupe d’organismes très diversifiés responsables de diverses maladies d’animaux et de plantes. En agriculture le mildiou de la pomme de terre, causé par un oomycète phytopathogène, occasionne à lui seul des pertes économiques mondiales annuelles de 3 à 5 milliards de dollars américains. La lutte contre le mildiou de la pomme de terre et de la laitue, causés respectivement par, Phytophthora infestans et Bremia lactucae, repose en grande partie sur l’utilisation de fongicides. Cependant, l’apparition de nouvelles souches résistantes au métalaxyl a réduit de manière substantielle l’efficacité des fongicides de synthèse. De plus, les fongicides doivent être appliqués au moment opportun pour être efficaces contre le mildiou. L’approche par modélisation constitue donc une option intéressante pour améliorer la lutte contre les mildious en offrant la possibilité de prédire les périodes à risque et d’améliorer la régie d’application des fongicides. Toutefois, l’évaluation de ces modèles a montré qu’ils manquent de précision et que leur efficacité varie d’une année à l’autre. Ce manque de précision peut s’expliquer en partie par l’absence de considération de la présence ou de l’abondance de l’inoculum aérien. P. infestans et B. lactucae produisent un inoculum adapté à la dispersion aérienne. Cependant, il existe un manque de connaissance notable dans la littérature sur l’aérobiologie de ces deux oomycètes phytopathogènes. Un modèle de simulation dynamique qui intègrerait l’information sur l’aérobiologie de l’agent pathogène permettrait de prédire plus efficacement les périodes de risque d’infection par le mildiou. Ainsi, l’objectif général de ce projet de doctorat était d’améliorer la connaissance sur l’aérobiologie de deux oomycètes (P. infestans et B. lactucae) dans l’optique de mieux comprendre et prédire les périodes d’infection du mildiou de la pomme de terre et de la laitue. Dans un premier temps, la distribution spatiotemporelle des spores à l’échelle d’une région de production de monoculture de pommes de terre a été déterminée. Les résultats ont montré que la distribution des spores est hétérogène et l’efficacité des mesures prophylactiques peut être évaluée à l’aide de l’aire sous la courbe de progression de l’inoculum aérien. De plus, l’information dérivée de l’implantation d’un réseau de capteur permet de pondérer le risque d’infection estimé par les modèles prévisionnels. Dans un deuxième temps, la relation entre la concentration aérienne de spores et l’intensité du mildiou a été établie. Cette relation a permis de définir des seuils d’intervention basés sur la concentration aérienne de spores. Dans le pathosystème de la pomme de terre, le seuil d’intervention varie en fonction des lignées clonales de P. infestans alors que dans celui de la laitue, ce seuil ne tient pas compte des lignées clonales de B. lactucae. Un outil moléculaire pour le comptage des spores a été développé pour pallier aux inconvénients liés à la quantification des spores au microscope. Les résultats de cette étude ont montré, entre autres, que sous conditions climatiques au Canada deux heures de mouillure sont suffisantes pour l’établissement d’une infection par B. lactucae, contrairement aux trois à quatre heures de mouillure proposées dans la littérature. Dans un troisième temps, un modèle de simulation de la concentration aérienne des spores a été développé. La relation entre le nombre de spores observées à l’heure et le nombre de spores prédit à l’heure est linéaire. Dans plus de 94% des cas, les coefficients de détermination de la régression entre le nombre de spores observées et celui prédit sont supérieurs à 0,7. Même si ce modèle est une première dans la littérature publiée et représente une avancée significative dans l’aérobiologie des oomycètes, il est à améliorer notamment dans l’optique de pouvoir développer un modèle générique comme outil de recherche pour l’étude de l’aérobiologie des oomycètes phytopathogènes. En effet, l’étape à venir sera d’incorporer ce modèle comme module dans un système de support décisionnel pour prédire efficacement l’apparition des symptômes de mildiou. Les auteurs espèrent que ce modèle constituera la base pour le développement d’un modèle générique pour tous les oomycètes phytopathogènes à dispersion aérienne.

La protection des vignes contre les maladies cryptogamiques telles que le mildiou est assurée majoritairement par des fongicides de synthèse dont certains posent des problèmes environnementaux et sanitaires. L’induction de résistance de la vigne par des éliciteurs des réactions de défenses pourrait permettre de réduire leur utilisation. Toutefois, l’efficacité de cette stratégie est avérée en conditions de serres, mais reste plus variable au vignoble. L’efficacité des éliciteurs est conditionnée par le niveau de réponse défensif de la plante, et plus globalement, par son état physiologique. Dans ce contexte et dans le cadre de ce travail intégré au projet FUI IRIS+, l’objectif était de vérifier si des biostimulants, via leurs effets sur la physiologie de la plante, étaient susceptibles d’augmenter son niveau de réponse aux éliciteurs. Ce projet impliquait en amont le criblage d’éliciteurs et de biostimulants efficaces sur vigne. L’activation des défenses par des éliciteurs a un coût métabolique et énergétique que la plante doit assumer. Dans un premier temps, nous avons utilisé le modèle « suspensions cellulaires » afin de comparer l’impact de deux éliciteurs oligosaccharidiques sur le métabolisme primaire de la vigne. Des analyses enzymatiques et métaboliques ont permis de montrer que l’oligogalacturonide, qui a eu la plus forte capacité à activer le métabolisme secondaire associé à la défense, comparé à la laminarine, est également celui qui a eu l’impact le plus marqué sur le métabolisme primaire ; notamment sur certains glucides et acides aminés. Ainsi, l’élicitation mobilise des ressources, impacte le métabolisme primaire de la vigne et son efficacité pourrait être conditionnée par l’état physiologique global de la plante. Dans un second temps, un criblage a été réalisé afin d’identifier de nouveaux éliciteurs potentiels parmi sept fournis par le partenaire industriel. Des tests de protection contre Plasmopara viticola (agent du mildiou) réalisés sur boutures herbacées en conditions de serres, ont permis de retenir un extrait de plante codé SDN3. Les autres ont été écartés car déjà utilisés en laboratoire (l’un d’entre eux), insuffisants en terme d’efficacité, instables ou phytotoxiques. Des études in vitro et in planta ont révélé que l’activité biologique de SDN3 est liée à deux modes d’action : par activation des défenses et par effet direct contre l’agent pathogène. Dans un troisième temps, un criblage de cinq biostimulants potentiellement efficaces sur vigne était à réaliser mais aucune méthodologie de test n’était disponible au laboratoire. Ainsi, quatre dispositifs de complexités différentes ont dû être mis au point, permettant le suivi phénotypique des parties aériennes et/ou racinaires (et dans certains cas physiologique) : systèmes « godets », « rhizotron plan », « tubes » et un autre système appelé « X » (non décrit car lié à une protection industrielle). Seuls deux modèles ont montré un intérêt. En effet, le modèle « tube » a permis de montrer une augmentation du poids frais moyen par racine primaire en réponse à un apport par la voie racinaire de l’un des produits testés, codé BS3. Le modèle « X » a également mis en évidence une accélération de l’ouverture du bourgeon, et une augmentation du nombre de racines primaires en réponse à BS3 appliqué par voie racinaire. La mise au point d’applications d’éliciteurs et d’infection par P. viticola est en cours de finalisation afin de vérifier l’hypothèse de départ à l’aide de la combinaison de BS3 avec SDN3. / The protection of vineyards against cryptogamic diseases such as downy mildew is mainly ensured by synthetic fungicides, which cause serious environmental and health problems. The induction of resistance by elicitors could allow to reduce their use. However, even if their efficacy is demonstrated in greenhouse conditions, it remains quite variable in field conditions. Indeed, the efficacy of an elicitor depends on the plant’s ability to respond, or more generally, on the latter’s physiological status. In this context, part of the FUI project IRIS+, the aim of this present work is to evaluate whether biostimulants, through their effect on the plant’s physiology, would be able to increase their responsiveness to elicitors. The activation of defenses implies a metabolic and energetic cost that the plant must get in charge. First of all, we used a cell suspension model in order to compare two oligosaccharidic elicitors on the primary metabolism of grapevine. Enzymatic and metabolic analyses showed that the oligogalacturonide, which had a stronger impact on secondary metabolism related to defense, compared to laminarin, also showed a more notable impact on primary metabolism, particularly on some sugars and amino acids. The elicitation of grapevine defenses effectively turned out to require resources. Secondly, a screening was carried out to select the most effective elicitor among seven products that were provided by the company. Protection assays against Plasmopara viticola on herbaceous cuttings allowed us to identity SDN3 as the most interesting candidate. In vitro and in planta studies revealed that the mode of action of SDN3 relied on both the activation of defenses and a direct effect against the pathogen. Lastly, as no protocol, nor methodology were available in our laboratory to screen biostimulants, four systems were developed, in order to monitor phenotypic traits of aerial and/or root system: the “pot” model, the “rhizotron” model, the “tubes”, and another termed “X” (no description allowed because of an industrial protection). Only the “X” model showed potential interests, since it allowed to display biostimulating effects such as the acceleration of the bud opening, and the increase of the mean number of primary roots, in response to BS3, applied to the roots. The development of the protocol to apply the elicitor and to infect with P. viticola spores are currently in progress, in order to assess the initial hypothesis by using the combination of BS3 and SDN3.

La simulation à évènements discrets, dans le contexte du formalisme DEVS, est en plein essor depuis quelques années. Face à une demande grandissante en terme de taille de modèles et par conséquent en temps de calcul, il est indispensable de construire des outils tel qu'ils garantissent une optimalité ou au mieux une excellente réponse en terme de temps de simulations. Certes, des outils de parallélisation et de distribution tel que PDEVS existent, mais la répartition des modèles au sein des noeuds de calculs reste entièrement à la charge du modélisateur. L'objectif de cette thèse est de proposer une démarche d'optimisation des temps de simulation parallèle et distribuée, en restructurant la hiérarchie de modèles. La nouvelle hiérarchie ainsi créée doit garantir une exécution simultanée d'un maximum de modèles atomiques, tout en minimisant le nombre d'échanges entre modèles n'appartenant pas au même noeud de calculs (i.e. au même sous-modèle). En effet, l'optimisation des temps de simulation passe par une exécution simultanée d'un maximum de modèles atomiques, mais dans un contexte distribué, il est important de minimiser le transfert d'évènements via le réseau pour éviter les surcoûts liés à son utilisation. Il existe différentes façons de structurer un modèle DEVS : certains utilisent une structure hiérarchique à plusieurs niveaux, d'autres optent pour une structure dite "à plat". Notre approche s'appuie sur cette dernière. En effet, il est possible d'obtenir un unique graphe de modèles, correspondant au réseau de connexions qui lient l'ensemble des modèles atomiques. À partir de ce graphe, la création d'une hiérarchie de modèles optimisée pour la simulation distribuée repose sur le partitionnement de ce graphde de modèles. En effet, la théorie des graphes offre un certain nombre d'outils permettant de partitionner un graphe de façon à satisfaire certaines contraintes. Dans notre cas, la partition de modèles obtenue doit être équilibrée en charge de calcul et doit minimiser le transfert de messages entre les sous-modèles. L'objectif de cette thèse est de présenter la démarche d'optimization, ainsi que les outils de partitionnement et d'apprentissage utilisés pour y parvenir. En effet, le graphe de modèles fournit par la structure à plat ne contient pas toutes les informations nécessaires au partitionnement. C'est pourquoi, il est nécessaire de mettre en place une pondération de celui qui reflète au mieux la dynamique individuelle des modèles qui le compose. Cette pondération est obtenue par apprentissage, à l'aide de chaînes de Markov cachées (HMM). L'utilisation de l'apprentissage dans un contexte DEVS a nécessité quelques modifications pour prendre en compte toutes ces spécificités. Cette thèse présente également toute une phase de validation : à la fois, dans un contexte parallèle dans le but de valider le comportement du noyau de simulation et d'observer les limites liées au comportement des modèles atomiques, et d'autre part, dans un contexte distribué. Pour terminer, cette thèse présente un aspect applicatif lié à la gestion durable du mildiou de la pomme de terre. Le modèle mildiou actuel est conçu pour être utilisé à l'échelle de la parcelle. En collaboration avec des agronomes, nous proposons d'apporter quelques modifications à ce dernier pour étendre son champ d'action et proposer une nouvelle échelle spatiale. / Discrete-event simulation, in a context of DEVS formalism, has been experiencing a boom over the recent years. In a situation of increasing demand in terms of model size and consequently in calculation time, it is necessary to build up tools to ensure optimality, or even better, an excellent response to simulation times.Admittedly, there exist parallelization and distribution tools like PDEVS, but the distribution of models within compute nodes is under the modeler s sole responsability.The Ph.D. main scope is to propose an optimization approach of parallel and distributed simulation times, restructuring the hierarchy of models. The new founded hierarchy can thus guarantee a simultaneous execution of a maximum quantity of atomic models while minimizing the number of exchanges between models, which are not associated with the same calculation node (i.e. with the same sub-model). Accordingly, optimizing simulation time goes through a simultaneous implementation of a maximum quantity of atomic models, but in a distributed context it is highly important to minimize the adaptation transfer via the network to avoid overcharges related to its use. Ther exist deifferent ways of structuring a DEVS model : some scientist use a multi-leveled hierarchical structure, and others opt for a "flat" structure. Our objective focuses on the latter. Indeed, it is possible to obtain a single graph of models, corresponding to the connection network linking all the atomic models. From this graph the creation of a model hierarchy optimized by the distributed simulation focuses on the partitioning of this model graph. In such cases, the graph theory reveals a certain numbers of tools to partition the graph to meet some constraints. In our study, the resulting model partition must not only balance calculation needs but also minimize the message transfer between sub-models. The Ph.D. main scope it to propose not only an optimization approach but also partitioning and learning tools to achieve full compliance in our processing methods. In such cases, the model graph using the flat structure does not provide us with all the necessary information related to partitioning. That is the reason whi it is highly necessary to assign a weighting in the graph that best reflects the individual dynamics of models composing it. This weighting comes from learning, using the Hidden Markov Models (HMM). The use of learning in DEVS context results in some adjustments ti consider all the specificities. The thesis also ensures the complete validation phase, either in a parallel context to validate the simulation node behavior and observe the limits of atomic model behavior, or in a distributed context. This dissertation in its final state also includes a pratice-oriented approach to sustainably manage potato blight. The current fungus Phytophthora infestans simulation model is conceived for a plot scale. In collacoration with agronomists, we provide a few changes to update the Phytophthora infestans model to extend the scope of action and propose a new scale of values.

Le mildiou de la vigne, causé par le pathogène Plasmopara viticola, est une maladie cryptogamique pouvant causer de sérieux dégâts sur les récoltes. Pour éviter ces pertes, il est nécessaire de recourir à des produits phytosanitaires. Outre leur coût financier, les questions sur la santé des viticulteurs et des populations vivant à proximité des vignobles, ainsi que la protection de l’environnement ne peuvent être ignorées. Cependant, toutes les variétés de vigne ne présentent pas la même sensibilité au pathogène. En effet, bien qu’elles soient moins appréciées pour leurs qualités organoleptiques, les variétés américaines sont résistantes à cette maladie. Les combiner par croisement variétal avec des espèces européennes peut constituer une alternative viable aux traitements antifongiques. Cependant, pour piloter effacement ces problèmes de sélection variétal, il est nécessaire de mieux appréhender la relation « hôte-pathogène ». C’est dans ce but que l’analyse par spectrométrie de masse a été employée sous différents aspects / Downy mildew, caused by the Plasmopara viticola pathogen, is a fungal disease which can induce serious harvest damages. To avoid these losses, it is necessary to use phytosanitary treatments. In addition to their financial cost, winegrower’s health issues and the environment protection cannot be ignored. However, all grapevine varieties do not present the same sensitivity to the pathogen. Indeed, despite of poor organoleptic qualities, American varieties are resistant to this disease. Combining them with European species by varietal crossing may be a viable alternative to these treatments. However, to lead efficiently these cross breeding programs, it is necessary to know more about the relationship "host-pathogen". In this context, analysis by mass spectrometry has been used under different aspects

La compréhension du processus d’adaptation des populations de parasites à leur plante-hôte est une question fondamentale en écologie évolutive. C’est également un enjeu majeur de recherche finalisée qui a des retombées pour la protection des cultures. L’oomycète Plasmopara viticola, agent causal du mildiou de la vigne, attaque les espèces du genre Vitis. Dans un contexte où l’enjeu principal des programmes d’amélioration est la durabilité des résistances, des connaissances nouvelles sur l’écologie et l’évolution de l'interaction entre le parasite et son hôte sont nécessaires afin d’évaluer le potentiel du mildiou à surmonter ces résistances. Dans ma thèse, je me suis intéressée au rôle de la plante-hôte comme facteur d’évolution des populations de mildiou, en posant cette question à différentes échelles évolutives : (i) dans le bassin d’origine du pathogène (Amérique du Nord), j’ai cherché à évaluer le degré de spécialisation du parasite sur sa gamme d’hôtes sauvages et cultivés; (ii) en Europe, où le mildiou de la vigne a été introduit récemment, j’ai étudié l’évolution des populations de mildiou soumis à la pression de sélection des résistances des nouvelles variétés de vigne. Pour comprendre la spécialisation plante-hôte dans ce pathosystème où plusieurs espèces cryptiques ont été identifiées, nous avons réalisé des tests d’inoculations croisées entre espèces hôtes (Vitis spp.) et agent pathogène (P. viticola). Les données phénotypiques et morphologiques apportent les preuves d’une spécialisation plante-hôte au sein des populations de P. viticola : les espèces A et D de mildiou sont spécialisées sur leur plante-hôte, tandis que le processus de spécialisation est en cours pour les espèces B et C. Même si aucune différenciation génétique n’a été montrée au sein de l’espèce C, il existe deux groupes distincts au sein de l’espèce B. Les isolats du compartiment cultivé sont en moyenne plus agressifs que les isolats issus des vignes sauvages, indiquant une adaptation des isolats cultivés sur leur plante hôte. A partir d’un large échantillonnage, nous avons étudié la distribution des espèces de mildiou sur leurs plantes-hôtes sauvages et cultivées. Ce travail a permis d’identifier une nouvelle espèce cryptique et a confirmé la spécialisation plante-hôte. En Europe, nos résultats montrent que le déploiement limité de variétés à résistantes partielles a conduit à des modifications des populations de mildiou: apparition d’isolats virulents (i.e. contournant un QTL majeur de résistance), et augmentation de l’agressivité sur Vitis vinifera. Dans le but de comprendre les mécanismes à l’origine de la spécialisation et du contournement des résistances, nous nous sommes intéressés au répertoire d’effecteurs du parasite. Une centaine d’effecteurs candidats ont été identifiés en utilisant les données disponibles sur le génome de P. viticola. L’analyse du polymorphisme de 32 candidats sur une sélection d’isolats montre que trois d’entre eux évoluent sous sélection positive. Ces résultats soulignent l’importance de la plante-hôte comme facteur de diversification des populations de l’agent pathogène et révèlent que le mildiou s’adapte rapidement aux résistances de la vigne. Il est désormais nécessaire de mieux appréhender le déploiement des résistances de la vigne afin qu’elles puissent être durables. / Understanding the process of adaptation of parasite populations to their host-plant is a key issue in evolutionary ecology. It is also a major subject in applied research that has implications for crop protection. The oomycete Plasmopara viticola, the causal agent of downy mildew, attacks the species of the Vitis genus. In a context where the main concern of the breeding programs is the durability of resistance, new knowledge about the ecology and evolution of the interaction between parasite and host is needed in order to evaluate the potential of downy mildew to overcome the resistance. In my thesis, I addressed the role of the host-plant as an evolutionary factor for downy mildew populations, by asking this question at two different evolutionary scales: (i) in the pathogen region of origin (North America) I assessed the degree of specialization of the parasite on its wild and cultivated host range (ii) in Europe, where downy mildew has been introduced recently, I studied the evolution of downy mildew populations subject to the selection pressure imposed by resistant grapevine varieties. To understand the host-plant specialization in this pathosystem, where several cryptic species have been identified, we performed cross inoculations between different host (Vitis spp.) and pathogen (P. viticola) species. Morphological and phenotypic data provide evidence of host-plant specialization in P. viticola populations: downy mildew species A and D are specialized on their host-plant, while the specialization process is ongoing for species B and C. Although no genetic differentiation has been shown inside species C, there are two distinct groups within species B. Isolates from the cultivated compartment are on average more aggressive than isolates from wild vines, indicating an adaptation of isolates growing on cultivated host-plants. Finally, a large-scale study of the distribution of downy mildew species on both their wild and cultivated host-plants resulted in the identification of a new cryptic species and confirmed the host-plant specialization. In Europe, our results show that the limited deployment of resistant varieties has led to changes in downy mildew populations: emergence of virulent isolates (i.e. breakdown of a major QTL for resistance), and increased aggressiveness on Vitis vinifera. In order to understand the mechanisms at the origin of specialization and resistance breakdown, we examined the parasite’s effector repertoire. Over one hundred effector candidates were identified using available data on the P. viticola genome. The polymorphism of 32 candidate genes revealed that three of them evolve under positive selection. Our results reveal the strong ability of downy mildew to adapt to its host plant and to plant resistance. They should be taken into account when devising strategies for the deployment of grapevine resistances in order to guarantee their durability.

La gestion de Phytophthora infestans, agent du mildiou de la pomme de terre, nécessite l’application d’une quinzaine de traitements par saison culturale. Pour réduire l’usage des fongicides, combiner résistance induite et résistance quantitative pourrait être une bonne stratégie. Elle nécessite cependant une meilleure connaissance des interactions entre les réponses physiologiques de Solanum tuberosum et l’écologie de P. infestans. Dans cet objectif, les réponses de défense induites chez la pomme de terre ont été confrontées aux traits d’histoire de vie et effecteurs de P. infestans. Quatre génotypes présentant différents niveaux de résistance ont été traités avec un filtrat de culture concentré (CCF) de P. infestans induisant la PAMP-triggered immunity (PTI). Des folioles détachées ont ensuite été inoculées avec des souches rapides ou lentes de P. infestans. Les expressions de 14 gènes de défense et de 6 effecteurs ont été analysée simultanément par qRT-PCR.Les symptômes de la maladie ont été mesurés classiquement ou par analyse d’images dans le visible et en fluorescence. Les résultats obtenus montrent que la réduction des symptômes après induction de la PTI est fonction du couple génotype-souche. En effet, l’efficacité des défenses induites par le CCF dépend des stratégies d’échappement (vitesse de croissance) ou d’adaptation (effecteurs) de P. infestans et du potentiel d’inductibilité du génotype (expression des protéines PR). Ainsi, pour optimiser l’utilisation de la résistante induite il serait nécessaire de sélectionner des génotypes inductibles et capables de modu / The management of Phytophthora infestans, responsible for potato late blight, requires the application of about 15 fungicide treatments per cropping season. To reduce the use of pesticides, combining induced resistance and quantitative resistance could be a positive strategy. However, this method requires a better understanding of the interactions between Solanum tuberosum physiological responses and P. infestans ecology. To this end, defense responses induced in potato have been opposed to the pathogen life history traits and effectors. Four potato genotypes with different resistance levels were treated with a concentrated culture filtrate (CCF) of P. infestans inducing PAMPtriggered immunity (PTI). Then, detached leaflets were inoculated with fast- or slow-growing strains of P. infestans.The expression of 14 defense genes and the expression of 6 effectors were analyzed simultaneously by qRT-PCR. Disease symptoms were measured either conventionally or by visible and fluorescence image analysis. The results obtained show that the reduction of symptoms after induction of PTI was specific to the genotype-strain pair. Indeed, the effectiveness of induced defenses by CCF depends on either the escape (growth rate) or adaptation (effectors) strategies of P. infestans and on the genotype inductibility potential (expression of PR proteins). Thus, to optimize the use of induced resistance, it would be necessary to breed inducible genotypes that are able to modulate strains growth rate.

Un déploiement optimal de variétés résistantes nécessite une excellente connaissance des relations entre la vigne et P. viticola. Ces connaissances fondamentales pourront ensuite alimenter les stratégies pour le développement de variétés durablement résistantes au vignoble. Bianca est une variété de vigne résistante au mildiou qui possède le gène résistance Rpv3. Cette variété est résistante à la plupart des souches de P. viticola. Cependant, une souche virulente capable de l’infecter a été isolée. Dans ce projet, un pathosystème original, fondé sur la variété Bianca confrontée à une souche avirulente et à une souche virulente de P. viticola, a été utilisé pour obtenir une image complète de l'impact sur la vigne de l'infection par P. viticola en situation compatible et incompatible, en combinant des études de physiopathologie avec des analyses métabolomiques par spectrométrie de masse à haute résolution et par résonance magnétique nucléaire. Parallèlement, l'identification de métabolites et de séquences géniques spécifiques de P. viticola a permis le développement de méthodes de suivi dynamique de l'infection, grâce à la PCR quantitative et à la quantification de lipides caractéristiques de l'agent pathogène. / Optimal deployment of resistant varieties requires an excellent knowledge of the relationship between grapevine and P. viticola. This fundamental knowledge can then feed the strategies for the development of grapevine varieties with sustainable resistance. Bianca is a downy mildew-resistant grapevine variety, due its Rpv3 resistance gene. This variety is resistant to most strains of P. viticola. However, a virulent strain capable of infecting Bianca has recently been isolated. In this project, we use this original pathosystem to obtain a complete picture of the impact P. viticola infection on grapevine, by combining physiopathological studies with metabolomic analyses. In addition, the identification of specific metabolites and gene sequences from P. viticola has allowed the development of original methods for dynamic monitoring of the infection process, through quantitative PCR and quantification of specific lipids.

Les variétés traditionnelles de vigne nécessitent de très nombreux traitements phytosanitaires pour lutter contre les maladies cryptogamiques qui touchent leurs parties herbacées, comme le mildiou et l'oïdium, causés par Plasmopara viticola et Erysiphe necator respectivement. Ces traitements, coûteux et préjudiciables pour l'environnement, pourraient être réduits par l'emploi de variétés résistantes. La vigne cultivée européenne (Vitis vinifera, 2n=38) est très sensible au mildiou et à l'oïdium. En conséquence, la résistance doit être introduite à partir d'autres Vitaceae ayant un niveau de résistance plus élevé à ces maladies. Plusieurs origines de résistance ont déjà été observées et inventoriées, en particulier chez l'espèce d'origine américaine Muscadinia rotundifolia (2n=40). Ces facteurs sont d'un intérêt majeur pour la sélection de variétés résistantes. Cependant, lors du processus d'introgression, des difficultés à obtenir des pépins viables en F1 ainsi que des anomalies phénotypiques dans les descendances en rétrocroisement ont été constatées. Afin d'optimiser la gestion des résistances provenant de cette espèce dans les programmes d'amélioration variétale, il est nécessaire de comprendre l'organisation génétique et génomique de M. rotundifolia, et de compléter la connaissance des facteurs de résistance issus de cette espèce. Dans ce contexte, les objectifs de la thèse sont : (i) de réaliser une analyse comparative des génomes de V. vinifera et M. rotundifolia et (ii) d'identifier de nouveaux facteurs de résistance chez M. rotundifolia utilisables à terme en sélection. Pour cela, une carte génétique de M. rotundifolia a été développée à partir d'une population de 200 individus issue de l'autofécondation de M. rotundifolia cv. Regale. Parallèlement, la même population a été testée pour son niveau de résistance au mildiou et à l'oïdium. Une carte génétique couvrant 950 cM a été réalisée. Elle comprend 191 marqueurs microsatellites répartis sur les 20 chromosomes de M. rotundifolia, et permet de conclure à un niveau de macrosynténie très élevé avec V. vinifera. Le groupe de liaison 20 de M. rotundifolia correspondrait à la partie inférieure du groupe de liaison 7 de V. vinifera. Par ailleurs, un QTL de résistance au mildiou a été détecté sur le groupe de liaison 18 de M. rotundifolia, au niveau d'une région riche en gènes de type NBS-LRR, et un nouveau QTL de résistance majeur à la l'oïdium a été mis en évidence sur le groupe de liaison 14 de M. rotundifolia. Ce QTL, nommé Ren5 pour 'Resistance to Erysiphe necator 5', montre une action précoce dans l'arrêt de la croissance du mycélium du pathogène, dès l'établissement des premiers stades de biotrophie du champignon. De plus, le QTL Ren5 a été confronté à deux souches supplémentaires d'E. necator, appartenant aux deux groupes d'oïdium retrouvés dans vignobles européens, contre lesquelles il reste efficace. Les données de cartographie génétique générées pour M. rotundifolia dans ce travail, ainsi que la mise en évidence de Ren5 et de son mode d'action, permettront d'améliorer la gestion des facteurs de résistance issus de cette espèce pour la sélection de variétés résistantes au mildiou et à l'oïdium.

La vigne est soumise à la pression de nombreux bioagresseurs dont des parasites obligatoires tels que l’oïdium et le mildiou. La lutte contre les maladies causées par les pathogènes biotrophes nécessite une utilisation souvent intensive de fongicides. Le vignoble consomme à lui seul 16% des fongicides commercialisés chaque année en France. Pour réduire leur impact environnemental qui conduit à l’acquisition de la résistance aux pesticides des pathogène et la présence de résidus dans les vins et dans l’atmosphère, des efforts doivent être entrepris pour développer des stratégies de protection innovante de remplacement ou complémentaire permettant de réduire les intrants pesticides.Les stimulateurs des défenses des plantes permettent de limiter le développement des bioagresseurs en conditions contrôlées. Toutefois, leurs efficacités in natura sont variables et souvent décevantes. Suite au grand nombre de produits potentiellement stimulateurs des défenses des plantes, et à l’intérêt que leur portent les viticulteurs, il est nécessaire de disposer de connaissances et d’outils qui permettent d’évaluer leus efficacités et mieux connaitre leurs potentiels de protection du vignoble. Pour ce faire, une méthode d’évaluation de l’efficacité de produits potentialisateurs ou éliciteurs a été développée au niveau biologique, moléculaire (expression de gènes impliqués dans les défenses) et biochimique (analyses qualitatives et quantitatives des polyphénols), nommée "BioMolChem". Cette méthode a permis d’évaluer l’efficacité de deux phosphonates et d’un analogue de l’acide salicylique, sur différents génotypes et phénotypes de mildiou de la vigne et d’oïdium. Cette approche méthodologique "BioMolChem" a permis d’établir des corrélations entre l’expression de gènes de défense, la présence de certains stilbènes et une efficacité des défenses de Vitis vinifera cv. Cabernet-Sauvignon vis-à-vis de l’oïdium et du mildiou. Les modifications des patrons d’expression des 19 gènes suivis dans les feuilles de vigne et les profils HPLC de polyphénols révèlent des mécanismes de défense multigéniques et complexes. Ainsi, les réactions de défense de la plante sont-elles modulées, en fonction de l’éliciteur considéré, mais aussi en fonction de la diversité phénotypique et génétique des agents pathogènes contre lesquels elle se défend. Ces défenses se caractérisent par une sur-expression d’un ensemble de gènes de défense et une accumulation de composés phénoliques spécifiques.Les marqueurs (gènes et molécules) ainsi identifiés, la méthode "BioMolChem" a été appliquée in natura et a conforté, pour partie, les résultats obtenus au laboratoire. Dans des conditions de fortes pressions parasitaires, il est donc possible de protéger les feuilles et les grappes, à l’aide de SDP et des essais d’association ou d’alternance avec des fongicides conventionnels montrent l’intérêt potentiel de l’emploi des SDP au vignoble. Chemin faisant, dans le cadre d’une viticulture innovante et durable, les SDP et la méthode "BioMolChem" ont été appliqués sur des génotypes hybrides (Vitis vinifera x Muscadinia rotundifolia). Nous révélons que selon le niveau de résistance intrinsèque des génotypes (plus ou moins résistants à l’oïdium et au mildiou), il est possible d’augmenter le niveau de la résistance exprimée par élicitation. Ainsi, les SDP pourraient-ils s’avérer des alliés d’intérêt pour l’utilisation de variétés partiellement résistantes et limiter potentiellement le contournement des QTL de résistance. L’ensemble de ce travail, à but appliqué, a conduit à l’obtention de résultats qui nous permettent de mieux comprendre comment la vigne réagit aux SDP dans son environnement agronomique. Leur exploitation et leur finalisation devraient nous permettre d’exploiter et de mettre en place une utilisation des éliciteurs mieux adaptée, à des stratégies alternatives ou complémentaires de la gestion des bioagresseurs de la vigne. / Powdery (Erysiphe necator) and downy mildew (Plasmopara viticola) are very important grapevine diseases (Vitis vinifera). These two biotrophic pathogens, which are native to the United States, infect green vine tissues and cause significant economic loss as well as environmental damage through the repetitive applications of fungicides. To reduce their environmental impact efforts should be made to develop strategies to protect innovative alternative or complementary to reduce pesticide inputs.In this study, the efficacy and the role of Benzothiadiazole (BTH), a salicylic acid analogue, and two phosphonate derivatives strengthen plant defence mechanisms against various isolates of downy and powdery mildews (Plasmopara viticola and Erysiphe necator). These compounds showed differences in their efficacy depending on the variability of mildews and highly dependent on plant genetics, environmental conditions and selection pressure. The plant defense stimulation could be an alternative or additional method to traditional pest management in the grapevine.Tools “BioMolChem” were developed to better assess the defence status of the plant defences in vitro and in natura. Transcript kinetics of selected defence-related genes and polyphenol contents profiles, during Vitis vinifera-biotrophic pathogen interaction, were characterized, and the impact of pathogen diversity was investigated in the absence or presence of elicitation. In vineyard, under strong pathogen pressures, it is thus possible to protect leaves and clusters, with SDP and assays of association or alternation with conventional fungicides show the potential interest of the use of these SDP in the vineyard.The grapevine defense mechanisms are complex, depending on the elicitor, leading to the coordinated accumulation of pathogenesis-related proteins (PR), the production of phytoalexins, and the reinforcement of plant cell walls.On the way, within the framework of an innovative and sustainable viticulture, the SDP was applied to hybrid genotypes (V. vinifera x M. rotundifolia). We reveal that according to the level of intrinsic resistance of the genotypes (more or less resistant to powdery and to downy mildew), it is possible to increase the level of the expressed resistance. The SDP could become allies of interest in the use of partially resistant grapevine varieties.The present findings provide insights into the potential use of transcripts and stilbenes as markers of the defense status of grapevine leaves with or without elicitation or infection, which should allow us to exploit and develop a better use of elicitors in alternative or complementary strategies in grapevine pest management.