Dans le royaume végétal, les plantes doivent faire face à de nombreux facteurs de stress environnementaux abiotiques et biotiques. La diversité des agents pathogènes conduit encore aujourd’hui à des pertes économiques importantes en impactant le rendement et la qualité des fruits des plantes cultivées. Si pour certains agents pathogènes les traitements chimiques sont adaptés, ils restent inopérants contre les virus menant à l’utilisation de moyen empirique fastidieux à mettre en place et souvent onéreux. La tomate est une plante d’intérêt agricole majeur dont l’un des challenges les plus importants consiste à lutter contre les maladies et ravageurs pouvant provoquer de graves dégâts industriels. Parmi ces fléaux, le PepMV fait partie d’un groupe de virus émergeants dont les connaissances générales sont encore très limitées et méritent d’être approfondies compte tenu de son impact agronomique important. Puisqu’aucune résistance naturelle n’a encore été identifiée chez la tomate vis-à-vis du PepMV, il devient urgent de développer des moyens de lutte efficace afin d’améliorer la production maraichère. Les études développées lors de ce doctorat se sont donc concentrées sur les nouvelles stratégies d’amélioration des plantes en identifiant dans un premier temps des mécanismes d’interaction du pathosystème PepMV/tomate par la mise en place d’une stratégie sans a priori en levure. Cette étape a permis de déterminer des gènes candidats de tomate dont certains potentiellement indispensables au cycle viral du PepMV. Des cribles par la méthode TILLING ont été réalisés avec les facteurs hôtes de sensibilité afin d’acquérir, si possible, des plantes possédant une résistance durable, à large spectre vis-à-vis de nombreux virus ou agents pathogènes et commercialisables en Europe car non OGM. D’autres candidats ne pouvant pas être exploités par une perte de fonction, qui conduirait à une sensibilité accrue des plantes suite à l’infection du PepMV, ont alors fait l’objet d’une étude scientifique plus fondamentale. Ces études ont permis de souligner le mécanisme et le rôle de résistance de plusieurs candidats dans le pathosystème PepMV/tomate. / Within the plant kingdom, crops struggle with numerous abiotic and biotic stresses. The fabulous diversity of pathogens still leads to dramatic economic losses by impairing yield and fruit quality. Chemical treatments are available and effective against some pathogens but unfortunately drive to critic environmental damage and remain useless to face viruses. Nowadays, best ways to eradicate or at least to restrain viruses are empirical and expensive. Tomato is one of the most cultivated plants among vegetable crops in agriculture and the major challenge consists in a intense battle against serious damages on industrial benefits caused by pathogens diseases. The emergent virus PepMV is a worldwide scourge and the limited knowledge deserves to be explored. Unfortunately, natural resistance in tomato has not been identified yet and consequently, it appears as an emergency to develop effective strategies in order to improve tomato production. At first, this study has been based on new crops improvement strategies and focused on identifying mechanisms involved in the PepMV/tomato pathosystem by a yeast two hybrid strategy. This approach leads to the determination of tomato candidate genes potentially essential for the viral cycle of PepMV. TILLING screening method has been used for host susceptible factors to possibly acquire marketable non OGM and sustainable resistant plants to a wide range of pathogens. To go one step further with other candidates for which a loss of function strateg might lead to amplified plant susceptibility following by PepMV infection, fundamental investigation has been pursued. Mechanisms and implications of a few candidates in the PepMV/tomato pathosystem have been unraveled.

El Pepino mosaic virus (PepMV) es un Potexvirus que fue descrito por primera vez en pepino dulce (Solanum muricatum Ait.) en Perú (Jones et. Al., 1980). En 1999 se detectó en Holanda, infectando a tomate (Van der Vlugt et al., 2000) mostrando una variada sintomatología. Desde entonces, el PepMV se ha expandido rápidamente por las principales áreas productoras de tomate del Mundo. Este virus se ha convertido en uno de los principales problemas en la producción de tomate en Europa donde produce importantes pérdidas económicas. La rápida expansión del PepMV en las zonas afectadas ha estado facilitada por su eficaz transmisión mecánica con las operaciones de cultivo y mediante los insectos polinizadores (Lacasa et al., 2003), sin embargo no se ha detectado la existencia de ninguna especie de insecto capaz de actuar como vector del mismo. El PepMV podría permaneces en el campo de una cosecha a la siguiente infectando a la flora arvense que podría actuar como reservorio de la enfermedad. Asimismo se ha comprobado la transmisión por semilla que podría constituir la forma de dispersión del virus a la larga distancia (Córdoba et. A., 2007). Actualmente se conocen diferentes aislados del virus que afectan al tomate. En primer momento, debido a las diferencias biológicas y moleculares observadas entre el aislado del PepMV que infectaba a tomate y el original de pepino dulce, distintos autores consideraron el aislado de tomate como un aislado diferente, denominándolo aislado tipo tomate (Van der Vlugt y Beredsen, 2002). Estudios posteriores demostraron que los aislados de PepMV de Europa, América del Norte y Canadá comparados con el aislado original de pepino dulce presentaban diferencias evidentes en sintomología, así como estructura poblacional del PepMV en cultivo de tomate en España, analizando y secuenciando tres zonas distintas del genoma del virus. / Alfaro Fernández, AO. (2009). Epidemiología y variabilidad patogénica del virus del mosaico del pepino dulce (Pepino mosaic virus). Nuevas enfermedades asociadas a su presencia (torrao o cribado) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7027

Die Tomate ist weltweit eines der am meist konsumierten Gemüse, doch der hohe Verzehr erhöht auch das Risiko einer allergischen Reaktion. Zu den Allergenen zählen viele Proteine der Pflanzenabwehr, welche durch verschiedenste biotische und abiotische Stressoren induziert werden. Allerdings ist bis heute der Einfluss biotischer Faktoren auf die Allergenität von Obst und Gemüse weitestgehend unbekannt. Diese Dissertation befasst sich mit den Auswirkungen der symbiontischen Mykorrhiza und des pathogenen Pepino Mosaikvirus auf die Allergenität von Tomaten. Früchte von mykorrhizierten Tomatenpflanzen wiesen eine höhere Expression allergenkodierender Gene auf als die nicht mykorrhizierten Kontrollen, allerdings übertrug sich dies nicht auf die Allergenität der Tomaten. Pepino Mosaikvirus-infizierte Tomatenpflanzen zeigten keine generelle Aktivierung der Allergenexpression und auch keine erhöhte Allergenität. Aufgrund großer individueller Reaktionsunterschiede der Probanden in den klinischen Allergietests konnten einzeln auftretende Unterschiede nicht über die Gesamtheit der getesteten Allergiker abgesichert werden. Die individuellen Reaktionen der Probanden konnten wiederum nicht auf die Anzahl und Identität der Allergene von Tomatenpflanzen mit unterschiedlichen genetischen Hintergründen oder aus verschiedenen Anbauweisen zurückgeführt werden. Während der Experimente wurden 13 neue putative Tomatenallergene identifiziert unter denen das Cyclophilin rekombinant in Escherichia coli hergestellt und seine allergene Aktivität bestätigt wurde. Schlussfolgernd nahmen biotische Faktoren keinen nennenswerten Einfluss auf die Allergenität von kommerziell angebauten Tomaten. Über dies hinaus wurden neue Erkenntnisse über persistente Virus-Pflanzen Interaktionen gewonnen. Schließlich konnte die Liste der putativen Tomatenallergene um einige Kandidaten erweitert werden, von denen das Cyclophilin als Allergen bestätigt wurde. / Tomatoes are now among most consumed vegetables worldwide; unfortunately accompanied by an increasing risk of allergic reactions. Pathogenesis-related proteins can act as allergens and are induced by various biotic and abiotic stresses. Up to now nearly nothing is known about the impact of biotic factors on allergenic potentials. This thesis investigates the allergenicity of symbiotically mycorrhized and Pepino mosaic virus-infected tomato fruits. Although induced allergen-encoding gene expression was detected in the fruits of mycorrhizal tomato plants, there was no impact on allergenicity. In contrast, general induction of defence-related allergens in Pepino mosaic virus-infected tomato fruits was not observed. Consequently, clinical allergy tests did not reveal any generally increased allergenic potential of Pepino mosaic virus-infected tomato fruits. High inter-individual differences in clinical allergy tests made it difficult to make statistically confirmed statements about the allergenicity of colonised tomato fruits. However, the hypothesis that such individual variability is based on differential reactions of individual subjects to particular allergens in tomato fruits, from plants with certain genetic backgrounds or cultivated under distinct conditions, had to be rejected. During these investigations, 13 new putative tomato allergens were identified. One of the candidates, cyclophilin, was recombinantly produced in Escherichia coli and its allergenic activity was confirmed in different clinical allergy tests with tomato-allergic subjects. In conclusion, this study demonstrates that biotic factors are only of minor importance for the allergenic potential of commercially produced tomatoes. Moreover, the experiments revealed new insights into persistent plant-virus interactions. In particular, these extended the list of putative tomato allergens to include new candidates, and confirmed the allergenic activity of one of these, namely cyclophilin.

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