Les nématodes à galles du genre Meloidogyne sont des parasites obligatoires des plantes capables d’infecter un large panel de plantes d’intérêt agronomique. Ces parasites ont la capacité d’induire la différenciation de cinq à sept cellules racinaires en cellules géantes, hypertrophiées, métaboliquement actives et multinucléées. Ces cellules géantes constituent le site nourricier indispensable au nématode, et sur lequel il va s’alimenter jusqu’à sa reproduction. Le développement de ces cellules entraine une déformation racinaire appelée « galle » qui va perturber l’absorption de nutriments de la plante et l’affaiblir. Des études transcriptomiques ont montré qu’une vaste reprogrammation transcriptionnelle a lieu lors de la formation de la galle. Cette thèse vise à caractériser le rôle des petits ARN, des ARN non codants, au cours de la formation des galles induites par M. incognita. Les petits ARN non codants sont des régulateurs clés de l’expression génique et comprennent deux grandes familles : les microARN (miARN) et les petits ARN interférents (siARN). Pour cela, les petits ARN de racines de la plante modèle Arabidopsis thaliana saines et infectées par le nématode à galle M. incognita ont été caractérisés par séquençage haut débit à 7 et 14 jours après infection, deux stades importants du développement des cellules géantes. Cette étude a permis d’identifier 24 miARN d’Arabidopsis différentiellement exprimés dans les galles en comparaison aux racines non infectées. L’analyse fonctionnelle de ces miARN a permis de valider le profil d’expression dans les galles de cinq miARN et de démontrer le rôle de miR159 dans la réponse de la plante à M. incognita. De plus, une approche pangénomique a été réalisée afin d’identifier les gènes susceptibles d’être régulés par les siARN lors de l’interaction. En conclusion, ce travail a contribué à démontrer d’une part l’implication des miARN dans l’interaction plante - nématode à galles et a permis l’identification des gènes potentiellement régulés par les siARN lors de l’interaction et impliqués dans la formation des cellules géantes induites par les nématodes à galles. / Root-Knot-Nematodes are obligate plant parasites able to infect a large panel of cultivated plants. These parasites have the ability to induce redifferentiation of five to seven root cells into specialized giant cells, hypertrophied, multinucleated and metabolically overactive. These giant cells form the feeding site upon which nematodes feed continuously until reproduction. Giant cells development leads to a root deformation, named gall, which disturbs plant nutrients absorption causing its weakening. Transcriptomic studies showed that a huge transcriptional reprogramming occurs during gall development. This project aims to characterize the role of small RNAs, non-coding RNAs, during gall development induced by M. incognita. Small non-coding RNAs are key regulators of gene expression and include two major families: microRNAs (miRNAs) and small interfering RNAs (siRNAs). Thus, small RNAs from roots of the model plant Arabidopsis thaliana healthy or infected by M. incognita were characterized by Next Generation Sequencing at 7 and 14 days after infection, two important stages of gall development. This study led to the identification of 24 plant microRNAs differentially expressed in galls compared to uninfected roots. Functional analysis of these miRNAs validated the expression pattern in galls of five miRNAs and demonstrated the role of miR159 in the plant response to M. incognita. In addition, a genome-wide approach was used to identify genes that could be regulated by siRNAs during the interaction. In conclusion, this work contributed todemonstrate, on one hand, the involvement of microRNAs in the plant - RKN interaction and allowed the identification of genes potentially regulated by small interfering and involved in the formation of giant cells induced by root-knot nematodes.

Les nématodes à galles (RKN) du genre Meloidogyne spp. sont des parasites obligatoires des plantes qui induisent la formation d’un site nourricier spécialisé au sein des racines. Mon projet de thèse a pour objectif d’identifier des gènes spécifiques de ces nématodes qui sont impliqués dans le parasitisme en se focalisant sur des protéines sécrétées ou effecteurs. La technologie de séquençage Illumina a été utilisée pour comparer les transcriptomes de M. incognita au cours de son cycle de vie. A partir de 307 gènes surexprimés dans -au moins- un stade du cycle de vie, nous avons sélectionné 14 candidats d’effecteurs. Des expériences de RT-qPCR, d’hybridation in situ et d’ARN interférence ont permis de confirmer le profil d’expression, de localiser l’expression des effecteurs et d’étudier leur rôle dans la pathogénicité. Ce travail a permis de démontrer le rôle important d’une petite protéine, MiSCR1, dans les stades précoces du parasitisme. Parallèlement, nous avons réalisé l’assemblage de novo du transcriptome de M. enterolobii, qui représente une nouvelle menace pour l’agriculture mondiale du fait de sa capacité à se reproduire sur la majorité des plantes résistantes aux autres RKN. Les premières comparaisons avec d'autres RKN nous ont permis d'identifier, non seulement des effecteurs en commun, mais aussi ceux qui sont spécifiques à certaines espèces de RKN et qui pourraient expliquer des différences de gamme d'hôtes. En conclusion, les analyses de transcriptomes de RKN ont permis de caractériser des nouveaux effecteurs candidats impliqués dans la pathogénicité, et d’apporter de nouvelles connaissances pour le développement de méthodes de lutte contre ces bioagresseurs / Root-knot nematodes (RKN) are obligate endoparasites that maintain a biotrophic relationship with their hosts inducing specialized feeding cells. My PhD project aims to identify RKN genes specifically involved in plant parasitism with an emphasis on genes encoding new secreted proteins, named effectors. Using Illumina RNA-seq technologies, we compared transcriptomes of Meloidogyne incognita during its life cycle. From 307 genes over-expressed at -at least- one stage of the life cycle, we selected 14 effector candidates. RT-qPCR, in situ hybridisation and siRNA soaking experiments were carried out to confirm their expression profile, localize the spatial expression of these candidates in the nematode and to study their role in pathogenicity. The silencing of the dorsal gland specific-Minc18876 gene and its paralogues resulted in a significant, reproducible decrease in the number of egg masses, demonstrating a potentially important role for the small cysteine-rich effector, MiSCR1, it encodes in early stages of giant cell formation. In parallel, we perform a de novo assembly of M. enterolobii transcriptome. This RKN species represents a new threat for the agriculture worldwide because of its ability to reproduce on the majority of known RKN-resistant plants. First comparisons with others RKN allowed us to identify, not only the common set of effectors, but also those specific to some RKN species and possibly involved in host range differences. In conclusion, the transcriptome profiling of RKNs allowed the characterisation of new candidate effectors involved in the plant pathogenicity, and provided a better knowledge for the development of new methods to control these pests

Les nématodes à galles (Meloidogyne spp.) sont des pathogènes cosmopolites extrêmement polyphages. L’emploi de la majorité des nématicides chimiques étant désormais interdit, la meilleure alternative repose sur l’utilisation de gènes majeurs de résistance (gènes R). Cependant, il existe un risque de contournement de ceux-ci et les ressources génétiques en termes de gènes R sont limitées. Une gestion qui permette de pérenniser l’utilisation de ces ressources d’intérêt agronomique est donc primordiale. Me1 et Me3 sont deux gènes R à large spectre du piment actuellement utilisés dans les programmes de sélection. La confrontation vis-à-vis de M. incognita de différents génotypes possédant l’un de ces deux gènes a montré que (1) le fond génétique de la plante joue un rôle clé sur l’efficacité de ces gènes R, (2) il n’existe pas d’effet du dosage d’allèles pour ces gènes R. Suite à ces résultats, une recherche de loci à caractère quantitatif (QTLs) a été réalisée afin d’identifier et de localiser des facteurs de résistance partielle susceptibles d’expliquer les différences observées entre les différents fonds génétiques. L’étude de tels facteurs vis-à-vis de M. incognita, M. arenaria et M. javanica, les trois principales espèces de nématodes à galles, a mis en évidence quatre nouveaux QTLs. Tous sont regroupés sur le chromosome P1 du piment, sauf un efficace vis-à-vis de M. javanica situé sur le chromosome P9. C’est la première fois que des facteurs de résistance aux nématodes à galles sont localisés sur le chromosome P1. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives quant à la création de nouvelles variétés avec un potentiel accru en termes de résistance aux Meloidogyne. / Root-knot nematodes (RKNs), Meloidogyne spp., are extremely polyphagous plant parasites worldwide. Since the use of most chemical nematicides is being prohibited, genetic resistance is an efficient alternative way to protect crops against these pests. However, nematode populations proved able to breakdown plant resistance, and genetic resources in terms of resistance genes (R-genes) are limited. Sustainable management of these valuable resources is thus a key point of R-gene durability. In pepper, Me1 and Me3 are two dominant major R-genes, currently used in breeding programs to control M. arenaria, M. incognita and M. javanica, the three main RKN species. Challenging these two genes in different genetic backgrounds against M. incognita demonstrated that (1) the efficiency of the R-genes in reducing the reproductive potential of RKNs is strongly affected by the plant genetic background, (2) the allelic status of the R-genes has no effect on nematode reproduction. According to these first results, a QTL analysis was performed to identify and to localize partial resistance factors against RKNs which could explain the differences observed between the genetic backgrounds. Focusing on M. incognita, M. arenaria and M. javanica, four new major QTLs were localized. They are all regrouped on pepper chromosome P1 except one QTL efficient against M. javanica, which was located on pepper chromosome P9. The cluster on chromosome P1, regrouping most of the newly discovered resistance factors, is described for the first time with respect to RKN resistance. As a conclusion, this work should contribute to the breeding of new pepper varieties with a high level of resistance against RKNs.

Les nématodes à galles demeurent l'un des problèmes les plus graves des ‎agriculteurs de serres du Liban et du Moyen-Orient. Dans le passé, la fumigation du sol au ‎bromure de méthyle a été considérée comme la meilleure mesure de contrôle contre ces ‎nématodes. Toutefois, à la lumière de l'élimination globale du bromure de méthyle, l'accès ‎aux alternatives efficaces et durables est devenu une nécessité essentielle.‎L'objectif de cette étude est d'évaluer l'efficacité des deux engrais verts, le radis ‎huileux (Raphanus sativus oleifera) et à la roquette (Eruca vesicaria sativa) appliquées ‎avec ou sans bâche en plastique, séparément et en combinaison avec Oxamyl, dans la ‎gestion des nématodes à galles en cultures de concombres de serre. En outre, cette étude ‎vise à évaluer la faisabilité financière de la technique de biofumigation avec les deux ‎cultures utilisées et de la rentabilité finale de ces engrais verts en termes de taux coût-profit ‎par rapport au bromure de méthyle.‎A cette fin, trois expériences sur le terrain ont été menées dans des serres ‎commerciales, situées sur la zone côtière du Liban.‎Dans les deux expériences A et B, des résultats cohérents ont été enregistrés en ‎termes de production de rendements significativement plus élevés et de la réduction des ‎populations de nématodes avec les engrais verts‎ utilisés avec ou sans bâche en plastique, ‎par rapport au témoin non traité.‎Quant aux résultats obtenus par les engrais verts‎ par rapport ‎ au bromure de ‎méthyle, dans l'expérience A, le rendement produit par le bromure de méthyle était ‎significativement plus élevé que celui du radis huileux avec bâche en plastique. ‎Cependant, la différence n'était pas significative entre la réduction de la population de ‎nématodes résultant du bromure de méthyle et celle du radis huileux avec bâche en ‎plastique. Les différences du rendement ainsi que la réduction des nématodes étaient ‎significatives entre le bromure de méthyle et le radis huileux sans bâche en plastique.‎Dans l'expérience B, aucune différence significative n'a été observée dans le ‎rendement ni la réduction de la population de nématodes entre aucun des deux engrais ‎verts‎ utilisés avec bâche en plastique et le bromure de méthyle. Ces différences étaient ‎significativement en faveur du bromure de méthyle uniquement lorsque le radis huileux a ‎été utilisé sans bâche en plastique.‎Dans l'expérience C, où Vydate (Oxamyl) a été appliqué à la dose de 1 litre par 1,000 ‎m2 à tous les traitements, il n'y avait pas de différence significative dans le rendement ni la ‎réduction de la population de nématodes entre chacun des deux engrais verts utilisés avec ‎ou sans bâche en plastique et le bromure de méthyle.‎L'analyse coût-profit menée sur tous les traitements appliqués dans les 3 ‎expériences a montré que dans tous les cas, tous les traitements appliqués, qu'ils soient ‎chimiques, non-chimique (avec ou sans bâche en plastique) ou en association ont produit ‎des bénéfices nets supérieurs au bromure de méthyle, même lorsque le rendement produit ‎par le bromure de méthyle était significativement plus élevée.‎L'utilisation du plastique pour couvrir les radis huileux a généralement produit de ‎meilleurs résultats en termes de production de rendements plus élevés, une meilleure ‎réduction des populations de nématodes à galles dans le sol, ainsi conduisant à des ‎augmentations raisonnables des profits nets.‎A la base de ces résultats et à la lumière de l'élimination globale du bromure de ‎méthyle, on peut conclure que l'utilisation du radis huileux et la roquette comme engrais ‎verts avec bâche en plastique peut être considéré comme un outil alternatif pour la gestion ‎des nématodes à galles dans la production de concombres de serre dans les conditions ‎libanaises.‎ / Root-knot nematodes remain one of the most serious problems faced ‎by ‎greenhouse farmers of Lebanon and the Middle East region. In the past, soil fumigation ‎with methyl bromide has been considered as ‎the best control measure against root-knot ‎nematodes. However, in the light of the global phase out of methyl bromide, finding ‎efficient and viable alternatives is an essential necessity.‎The objective of this study is to evaluate the efficacy of the two biofumigation ‎crops ‎Oil Radish (Raphanus sativus oleifera) and Arugula (Eruca vesicaria sativa) applied ‎with ‎and without plastic tarp, separately and in combination with Oxamyl in the ‎management of ‎the root-knot nematodes in greenhouse cucumber crops. Additionally, this ‎study aimed at ‎assessing the financial feasibility of the biofumigation technique with the ‎two cops used ‎and the final profitability of these green manure crops in terms of cost to ‎benefit ratio as ‎compared to methyl bromide.‎For this purpose, three field experiments were carried out in ‎commercial ‎greenhouses situated on the coastal zone of Lebanon.‎In both experiments A & B consistent results were recorded in terms of production ‎of ‎significantly higher yields and reduction of nematode population with the ‎biofumigation ‎crops used whether with or without plastic cover, as compared to untreated ‎fallow.‎As to the results achieved by the biofumigation crops with respect to methyl ‎bromide, ‎in experiment A yield produced by methyl bromide was significantly higher than ‎oil radish ‎with plastic cover. However, no significant difference was found between ‎reduction of ‎nematode population resulting from methyl bromide and oil radish with plastic ‎cover. ‎Difference was significant between methyl bromide and oil radish without plastic ‎cover in ‎both yield and reduction of nematodes.‎In experiment B no significant difference was observed in neither yield nor ‎reduction ‎of nematode population between any of the two biofumigation crops used with ‎plastic ‎cover and methyl bromide. These differences were significantly in favor of methyl ‎bromide ‎only when oil radish was used without plastic cover.‎In experiment C where Vydate (Oxamyl) was incorporated at the rate of 1 liter ‎per ‎‎1,000 m2 to all treatments, there was no significant difference in neither yield nor ‎reduction ‎of nematode population between any of the two biofumigation crops used with or ‎without ‎plastic cover.‎Cost-benefit analysis made on all treatments applied in the 3 experiments ‎showed ‎that in all cases, all treatments applied, whether chemical, non-chemical (with or ‎without ‎plastic cover) or in combination have produced higher net profits than methyl ‎bromide, ‎even when yield produced by methyl bromide was significantly higher.‎Use of plastic for covering oil radish has generally produced ‎better results in terms ‎of ‎production of higher yields, better reduction of soil ‎populations of root-knot nematodes‏‎ ‎and ‎‏leading to ‎‏reasonable increases of net profits.‎Based on these findings and in the light of global phase out of methyl bromide, ‎it ‎can be concluded that the use of oil radish and arugula as biofumigation crops with ‎plastic ‎cover can be considered as ‎an alternative management tool for the root-knot ‎nematode in ‎greenhouse cucumber ‎production under Lebanese conditions.‎