La production de vanille (Vanilla planifolia, Orchidaceae) est limitée par la pourriture des racines et des tiges (PRT) provoquée par des champignons telluriques du genre Fusarium contre lesquels la lutte chimique ou prophylactique est inefficace. Ce travail décrit finement l'interaction entre les vanilliers et les Fusarium dans le but de développer la lutte génétique. L'analyse moléculaire (gène EF1α et IGS) et la détermination du pouvoir pathogène de 365 souches de Fusarium isolées de vanilliers à La Réunion et à Madagascar ont démontré que les souches pathogènes sur vanillier appartiennent presque toutes au complexe d'espèce F. oxysporum et ont une origine polyphylétique. Les observations en microscopie à champ large et multi-photons démontrent que la colonisation des racines débute au niveau des poils absorbants puis gagne le cortex, mais que le système vasculaire est épargné. Cela conduit à renommer l'agent pathogène en F. oxysporum f. sp. radicis-vanillae (Forv). Dans les interactions incompatibles (souche pathogène et vanillier résistant), l'épaississement et la lignification des parois de l'hypoderme, constitutive et induite par le champignon, joue un rôle significatif dans le blocage de l'invasion mycélienne. Le rôle important des composés phénoliques dans la résistance des vanilliers a été confirmé par les analyses d'expression différentielle de transcrits obtenus de novo par RNA-seq Illumina. Enfin, un test robuste de détermination in-vitro de la résistance à Forv a été validé et de nouvelles sources de résistance génétique à la PRT ont été identifiées. Nos résultats ouvrent des perspectives prometteuses pour la sélection de variétés améliorées de vanilliers. / Vanilla is a high value cash crop that is continuously demanded by the agri-food and cosmetics industries for its incomparable flavor. Most of vanilla comes from the cured fruits of V. planifolia G. Jackson, a hemi-epiphytic climbing orchid cultivated in the humid tropics. In all the countries were it is cultivated, the vanilla vines suffer from a root and stem rot (RSR) caused by the soil borne fungus Fusarium oxysporum which dramatically reduces plant production and the durability of plantations. No efficient control method is currently available for this disease. Sources of genetic resistance to RSR exist in few vanilla relatives, but so far no commercial resistant variety has been produced. The purpose of this thesis was to better describe the diversity and histopathology of the causal agent of RSR and to evaluate the potential sources of genetic resistance that could be used in breeding programs. In a first step, a collection of 377 single-spored Fusarium isolates recovered from rotten roots and stems during surveys conducted in 52 vanilla plots from Reunion Island, Madagascar and French Polynesia were characterised. Representative subsets of isolates were genotyped using the Elongation Factor 1α and Intergenic Spacer gene sequences. Their pathogenicity was assayed by root dip inoculation on the susceptible V. planifolia accession pla0001. Results showed that F. oxysporum was the principal species responsible for the disease in the field, although a few F. solani isolates showing slight pathogenicity were also isolated. Fusarium oxysporum isolates were highly polyphyletic regardless of geographic origin or pathogenicity. Remarkably, their pathogenicity varied in gradient between non- pathogenic (about 42% of isolates) to highly pathogenic (14%). In a second step, 254 vanilla accessions comprising 18 species and six types of hybrids were assessed for resistance to RSR in the field (natural inoculum) and in the lab (in-vitro plants inoculated with Fo072). The strong resistance to RSR of all V. pompona accessions and hybrids of V. planifolia X V. pompona or V. phaeantha, were confirmed, and novel sources of resistance to RSR were added including, V. bahiana, V. costariciensis and V. crenulata. Most of the V. planifolia accessions, V. ×tahitensis and V. odorata were susceptible to RSR. However, three inbreeds of V. planifolia showed a high level of resistance to Forv. To our knowledge this is the first report of resistance to RSR in V. planifolia accessions. For the 26 accessions evaluated in both conditions, a strong correlation was observed between long term (9 years) evaluation in the field and ratings on in-vitro plants at 15dpi. Thirdly, we monitored by wide field and multiphoton microscopy the root infection process and the responses of one susceptible accession (V. planifolia pla0001) and two resistant accessions (V. planifolia pla0020 and V. pompona pom0018) to challenge inoculation with the severe isolate Fo072. In the compatible interaction (Fo072 – pla0001) invasion started from penetration of hyphae emitted from germinated conidia in the hairy region of root rapidly colonizing the cortex but never expanded to the vascular bundles up to the 9th dpi. It was therefore suggested to prefix the forma specialis name of the causal agent of RSR with radicis to point out its non-vascular pathogenicity in vanilla. In the two incompatible interactions, the important role played by hypodermis cells for impeding the invasion of the cortex by Fo072 was demonstrated by specific staining and spectral analysis of lignin precursors. Both constitutive and pathogen induced defense mechanism were described in pla0020 and pom0018. The mechanisms included the deposition of lignin in the hypodermal cell wall, entrapment of hyphae in specific hypodemal cells and polyphenolics secretion in intercellular spaces. Further, a de novo transcriptome analysis was experimentedon 8 pooled samples.

Pour lutter contre les agents phytopathogènes, la sélection de plantes résistantes est la stratégie la plus rentable et la plus écologique. Les résistances quantitatives, basées sur des mécanismes de résistances complexes, sont connues pour être sujettes à l’érosion, en cas d’évolution de l’agressivité des agents pathogènes. L’objectif de ce travail basé sur le pathosystème peuplier – rouille du peuplier (Melampsora larici-populina) est d’évaluer le potentiel évolutif des caractères d’agressivité et morphologiques du parasite par des approches de génétique quantitative et d'identifier les bases génétiques par génétique d'association. Pour estimer la plasticité, l’héritabilité et les compromis évolutifs d’un ensemble de caractères quantitatifs, nous avons précisément mesuré leurs variations dans quatre populations contrastées du champignon. Nous avons montré que le volume des spores est un caractère héritable qui évolue rapidement. La quantité de mycélium in planta est aussi héritable mais très conservée car sous sélection stabilisante dans les populations étudiées. Le temps de latence, la taille des lésions et le taux de sporulation présentent une héritabilité faible, ce qui explique l’absence d’évolution observées au cours du temps pour ces trois caractères. Les caractères liés à la fonction de sporulation semblent être les plus plastiques le long d’un gradient de maturité foliaire. Cependant, l’absence de mise en évidence de compromis évolutifs ne nous a pas permis d’identifier des caractères d’agressivité qui seraient les meilleures cibles pour les résistances quantitatives chez le peuplier. Si aucune base génétique de ces caractères quantitatifs n’a été mise en évidence, nous avons localisé un locus d’avirulence potentiel (Avr7) sur lequel une caractérisation fonctionnelle est envisagée / To control plant pathogens, breeding resistant plants is the most cost-effective and ecological strategy. Quantitative resistances, which are based on complex plant mechanisms, are known to be exposed to erosion through an increase of pathogens aggressiveness. Through the study the poplar – poplar rust (Melampsora larici-populina) pathosystem, this work aims to estimate the evolutionary potential of aggressiveness and morphological traits using quantitative genetic approaches and to identify molecular bases through genome-wide association study. To estimate plasticity, heritability, and trade-offs for a set of quantitative traits, we precisely measured their variation in four contrasted pathogen populations. It appeared that spore volume is highly heritable and evolved rapidly. In planta mycelium quantity is also heritable but constant because of stabilizing selection occurring in the studied populations. Latent period, lesion size and sporulation rate exhibit low heritability, which explains the absence of evolution during the studied time period. Traits involved in the sporulating function seem to be the most plastic ones along a leaf maturity gradient. However, the lack of evidence of trade-offs did not allow us to identify aggressiveness traits that would be the best targets for the construction of durable resistance in poplar. No genetic underpinning has been found for quantitative traits, but we have identified a potential avirulence locus (Avr7), opening the way for its functional characterization

La bactérie phytopathogène E. amylovora, est l'agent responsable du Feu bactérien des Spiraeoideae (pommier, poirier, pyracantha), une maladie caractérisée par l'apparition de symptômes nécrotiques des tissus infectés. Le pouvoir pathogène d’E. amylovora repose entre autre sur un système de sécrétion de type III (SSTT) qui permet la sécrétion et l'injection d'effecteurs dans la cellule hôte végétale. Parmi les protéines injectées par le T3SS d'E. amylovora, DspA est essentielle au pouvoir pathogène de la bactérie puisqu’un mutant dspA est non pathogène sur plante (Gaudriault et al., 1997). Le rôle de DspA est dual, d’une part, l’expression de dspA est suffisante pour provoquer des symptômes nécrotiques sur plante et une toxicité chez la levure, d’autre part, DspA est impliquée dans la suppression des réactions de défense telles que la déposition de callose (Degrave et al., 2008; Boureau et al., 2006; Oh et al., 2007; DebRoy et al., 2004). DspA appartient à la famille des effecteurs AvrE qui sont répandus chez les bactéries phytopathogènes et semblent posséder une fonction similaire. Cependant, peu de connaissance existe sur la structure ainsi que la fonction de DspA. L'objectif de ce travail de thèse était de déterminer les domaines ou motifs importants pour la fonction de DspA. Pour cela nous avons choisi d'effectuer une analyse in silico et fonctionnelle de la protéine DspA. L'analyse in silico révèle la présence d'un domaine bêta-propeller au sein de la protéine DspA ainsi que de tous les homologues analysés. De plus, l'analyse fonctionnelle indique que ce domaine est important pour la structure et la fonction de DspA. Dans un second temps, j'ai étudié le mécanisme d'action de DspA dans la levure Saccharomyces cerevisiae. J'ai pu mettre en évidence que l'expression de dspA chez la levure induit un arrêt de croissance et une forte altération du trafic cellulaire. L'étude de mutants de levure suppresseurs de la toxicité de DspA, effectuée avant mon arrivée au laboratoire, montre que les suppresseurs les plus forts sont affectés dans la voie de biosynthèse des sphingolipides, je me suis donc plus particulièrement intéressée au rôle des sphingolipides dans la toxicité générée par DspA. Nos résultats montrent que DspA inhibe la biosynthèse des sphingolipides indirectement via les régulateurs négatifs de la voie, les protéines Orms. / Erwinia amylovora is the causative agent of fire blight of Spiraeoideae (apple, pear, pyracantha), a disease characterized by the apparition of necrotic symptoms on infected tissues. The pathogenicity of E. amylovora relies on a functional type III secretion system (T3SS) that allows secretion and injection of effector proteins into the host plant cell. Among these effector proteins injected by the T3SS of E. amylovora, DspA is essential to the bacteria disease process since a dspA mutant is nonpathogenic on plants (Gaudriault et al., 1997). DspA has a dual role; on the one hand dspA expression is sufficient to induce cell death on plants and toxicity on yeast, on the other hand, DspA is involved on suppression of defense reactions like callose deposition (Degrave et al., 2008; Boureau et al., 2006; Oh et al., 2007; DebRoy et al., 2004). DspA belongs to the AvrE familly of type III effectors which are widespread on phytopathogenic bacteria and likely possess a similar function. However, the structure and function of DspA remain unknown. In the first part of my thesis, I attempted to characterize domains or motifs important for the function of DspA. We performed an in silico and a functional analysis of the DspA protein. In silico analysis predicted a bêta-propeller domain in DspA and all the analysed effectors. In the second part of my thesis, I analysed the mechanism of function of DspA in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Results showed that expression of dspA in yeast inhibits cell growth and alters the actin cytoskeleton and endocytosis. Screening of the Euroscarf library for mutants resistant to DspA induced toxicity revealed that mutants impaired in the sphingolipid biosynthetic pathway are the best suppressors. Based on this results, I attempted to determine the role of sphingolipids in the toxicity induced by DspA. Results showed that DspA inhibits indirectly the sphingolipid biosynthetic pathway via the negative regulators, Orm proteins.