Certains champignons sont très dommageables pour les plantes mais aussi pour la conservation après récolte des produits végétaux. Les restrictions réglementaires concernant l’utilisation des fongicides nécessitent de trouver des solutions alternatives. L'amélioration de la résistance des plantes en utilisant des méthodes physiques, comme les rayonnements UV, peut présenter une alternative prometteuse en association avec d’autres méthodes dans le cadre d’une protection intégrée des cultures. L'objectif de cette thèse a été d’étudier l’effet des rayonnements UV-C sur la sensibilité des plantes aux agents pathogènes. Les rayonnements UV-C ont été appliqués durant la culture, seuls ou en combinaison à des agents de biocontrôle, ou en post-récolte. Les expérimentations ont été menées sur deux espèces végétales : le fraisier et la tomate.Sur fraisier, des traitements UV-C à une dose de 1,70 kJ/m² entraînent une diminution systématique d'environ 20 % de la sensibilité des feuilles à Botrytis cinerea et diminuent jusqu’à 50 % le nombre de feuilles attaquées par Podosphaera aphanis, l’agent causal de l’oïdium. Chez la tomate, la protection des feuilles contre B. cinerea atteint 43 % avec une dose d’UV-C cumulée de 4,0 kJ/m². Ces mêmes traitements UV-C appliqués sur fruits réduisent la sensibilité des fraises vis-à-vis de Rhizopus de 75 % mais aucun effet n’est observé vis-à-vis de B. cinerea. Au contraire, sur fruits de tomate, la sensibilité est diminuée d'environ 63 % contre cet agent pathogène. Parallèlement, des tests biochimiques et gustatifs suggèrent que la qualité des fruits n’est pas significativement améliorée ni altérée par les expositions UV-C. Malgré un effet germicide marqué des rayonnements UV-C sur feuilles de fraisiers, aucun effet bénéfique de l’application de ces rayonnements sur le niveau d’efficacité d’agents de lutte biologique n’a été mis en évidence.Nos observations sont encourageantes pour envisager une utilisation de cette méthode dans un schéma de protection intégrée des cultures. Cependant, une compréhension claire de la façon dont les rayonnements UV-C sont perçus par les plantes et traduits en mécanismes de défense est nécessaire avant que leur utilisation ne soit recommandée sur le terrain. / Some fungi are very damaging during plant cultivation and also in post-harvest storage of products. Regulatory restrictions on fungicide use require alternative solutions. Improving plant resistance using physical methods, such as aplication of UV radiation, can be a promising alternative in association with other methods as part of an integrated pest management strategy. The objective of the present thesis was to study the effect of UV-C aplication on the sensitivity of plants to fungal pathogens. UV-C radiation was applied during plant cultivation, alone or in combination with biocontrol agents, or in post-harvest. Experiments were conducted on two plant species: strawberry and tomato.On strawberry plants, UV-C treatments at 1.70 kJ/m² result in a systematic 20 % decrease in leaves sensitivity to Botrytis cinerea and in a reduction by up to 50 % of the number of leaves infected by Podosphaera aphanis, the causal agent of powdery mildew. In tomato, leaves protection against B. cinerea reaches 43 % with a cumulative dose of 4.0 kJ/m². UV-C treatments applied on fruits reduce the strawberry sensitivity to Rhizopus by 75 % but no effect is observed against B. cinerea. On the contrary, sensitivity against B. cinerea is reduced by 63 % on tomato fruit. Biochemical and taste tests suggest that fruit quality is not significantly improved or altered by UV-C treatment. Despite a marked germicidal effect of UV-C radiation on strawberry leaves, it has no significant effect on the protective efficacy of biocontrol agents.Our observations are encouraging to consider the use of this tool in an integrated crop protection scheme. However, a clear understanding of how UV-C radiations are perceived by plants and their translation into defense mechanisms is necessary before their use is recommended in the field.

L’amélioration de la qualité du fruit de tomate dépend largement de la variation génétique. A la suite de la domestication et de la sélection moderne, la diversité moléculaire chez la tomate a été profondément réduite, limitant les possibilités d’amélioration. De nouveaux marqueurs moléculaires révélant les polymorphismes nucléotidiques (SNP) constituent des outils précieux pour saturer les cartes génétiques et identifier des QTL (quantitative trait loci) et des associations chez une espèce peu polymorphe comme la tomate. Les objectifs de cette étude étaient de caractériser la diversité génétique de la tomate au niveau moléculaire et de tenter d’identifier des QTL, des gènes et des protéines responsables de la variation de caractères de qualité du fruit. Pour cela, trois études indépendantes ont conduit à (1) la découverte de nouveaux marqueurs SNP, (2) leur utilisation en génétique d’association et (3) l’analyse de la diversité du protéome en relation avec des caractères physiologiques du fruit.Dans la première étude, nous avons comparé deux plateformes de reséquençage pour reséquencer des zones ciblées couvrant environ 0.2% du génome de deux accessions contrastées. Plus de 3000 SNP sont été identifiés. Nous avons ensuite validé 64 SNPs en développant des marqueurs CAPS. Nous avons ainsi montré l’intérêt des techniques de reséquençage pour la découverte de SNP chez la tomate et produit des marqueurs simples qui peuvent être utiles pour caractériser de nouvelles ressources.Nous avons ensuite développé un ensemble de 192 SNPs et génotypé une collection de 188 accessions comportant des accessions cultivées, des types “cerise” et des formes sauvages apparentées et recherché des associations avec 10 caractères de qualité du fruit. Une quarantaine d’associations a été détectée dans des régions où des QTL avaient été préalablement identifiés. D’autres associations ont été identifiées dans de nouvelles régions. Nous avons ainsi confirmé le potentiel de la génétique d’association pour la découverte de QTL chez la tomate. Finalement une approche combinant l’analyse du protéome, du métabolome et de traits phénotypiques a été mise en oeuvre pour étudier la variabilité naturelle de la qualité du fruit de huit lignées contrastées et de quatre de leurs hybrides, à deux stades de développement (expansion cellulaire et orange-rouge). Nous avons identifié 424 spots protéiques variables en combinant électrophorèse bidimensionnelle et nano LC MS/MS et construit une carte de référence du protéome de fruit de tomate. En parallèle, nous avons mesuré la variation de teneurs en 34 métabolites, les activités de 26 enzymes et cinq caractères phénotypiques. La variabilité génétique et les modes d’hérédité ont été décrits. L’intégration des données a été réalisée par construction de réseaux de corrélations et régression sPLS. Plusieurs associations ont été détectées intra et inter niveau d’expression, permettant une meilleure compréhension de la variation de la qualité des fruits de tomate / Fruit quality in tomato is highly dependent on genetic variation. Following domestication and modernbreeding, molecular diversity of tomato has been strongly reduced, limiting the possibility to improvetraits of interest. New molecular markers such as single nucleotide polymorphisms (SNP) constituteprecious tools to saturate tomato genetic maps and identify quantitative trait loci (QTL) andassociations in a poorly polymorphic species like tomato. The objectives of this study were tocharacterize tomato genetic diversity at the molecular levels and to try to identify QTLs, genes andproteins responsible for fruit quality traits in tomato. For this purpose, three independent studies wereconducted leading to the discovery of new SNP markers, their use for association study and finally theanalysis of proteome diversity in relation to physiological phenotypes. We first used two nextgenrationsequencing platforms (GA2 Illumina and 454 Roche) to re-sequence targeted sequencescovering about 0.2% of the tomato genome from two contrasted accessions. More than 3000 SNPswere identified between the two accessions. We then validated 64 SNPs by developing CAPS markers.We thus showed the value of NGS for the discovery of SNPs in tomato and we produced low costCAPS markers which could be used to characterize other tomato collections. A SNPlexTM arraycarrying 192 SNPs was then developed and used to genotype a broad collection of 188 accessionsincluding cultivated, cherry type and wild tomato species and to associate these polymorphisms to tenfruit quality traits using association mapping approach. A total of 40 associations were detected andco-localized with previously mapped QTLs. Some other associations were identified in new regions.We showed the potential of using association genetics in tomato. Finally, a new analytical approachcombining proteome, metabolome and phenotypic profiling were applied to study natural geneticvariation of fruit quality traits in eight diverse accessions and their four corresponding F1s at cellexpansion and orange-red stages. We identified 424 variable spots by combining 2-DE and nano LCMS/MS and built the first comprehensive proteome reference map of the tomato fruit pericarp at twodevelopmental stages from the 12 genotypes. In parallel, we measured the variation of 34 metabolites,26 enzyme activities and five phenotypic traits. A large range of variability and several inheritancemodes were described in the four groups of traits. Data integration was achieved through sPLS andcorrelation networks. Many significant associations were detected within level and between levels ofexpression. This systems biology approach provides better understanding of networks of elements(proteins, enzymes, metabolites and phenotypic traits) in tomato fruits

L'amélioration de la qualité du fruit de tomate dépend largement de la variation génétique. A la suite de la domestication et de la sélection moderne, la diversité moléculaire chez la tomate a été profondément réduite, limitant les possibilités d'amélioration. De nouveaux marqueurs moléculaires révélant les polymorphismes nucléotidiques (SNP) constituent des outils précieux pour saturer les cartes génétiques et identifier des QTL (quantitative trait loci) et des associations chez une espèce peu polymorphe comme la tomate. Les objectifs de cette étude étaient de caractériser la diversité génétique de la tomate au niveau moléculaire et de tenter d'identifier des QTL, des gènes et des protéines responsables de la variation de caractères de qualité du fruit. Pour cela, trois études indépendantes ont conduit à (1) la découverte de nouveaux marqueurs SNP, (2) leur utilisation en génétique d'association et (3) l'analyse de la diversité du protéome en relation avec des caractères physiologiques du fruit.Dans la première étude, nous avons comparé deux plateformes de reséquençage pour reséquencer des zones ciblées couvrant environ 0.2% du génome de deux accessions contrastées. Plus de 3000 SNP sont été identifiés. Nous avons ensuite validé 64 SNPs en développant des marqueurs CAPS. Nous avons ainsi montré l'intérêt des techniques de reséquençage pour la découverte de SNP chez la tomate et produit des marqueurs simples qui peuvent être utiles pour caractériser de nouvelles ressources.Nous avons ensuite développé un ensemble de 192 SNPs et génotypé une collection de 188 accessions comportant des accessions cultivées, des types "cerise" et des formes sauvages apparentées et recherché des associations avec 10 caractères de qualité du fruit. Une quarantaine d'associations a été détectée dans des régions où des QTL avaient été préalablement identifiés. D'autres associations ont été identifiées dans de nouvelles régions. Nous avons ainsi confirmé le potentiel de la génétique d'association pour la découverte de QTL chez la tomate. Finalement une approche combinant l'analyse du protéome, du métabolome et de traits phénotypiques a été mise en oeuvre pour étudier la variabilité naturelle de la qualité du fruit de huit lignées contrastées et de quatre de leurs hybrides, à deux stades de développement (expansion cellulaire et orange-rouge). Nous avons identifié 424 spots protéiques variables en combinant électrophorèse bidimensionnelle et nano LC MS/MS et construit une carte de référence du protéome de fruit de tomate. En parallèle, nous avons mesuré la variation de teneurs en 34 métabolites, les activités de 26 enzymes et cinq caractères phénotypiques. La variabilité génétique et les modes d'hérédité ont été décrits. L'intégration des données a été réalisée par construction de réseaux de corrélations et régression sPLS. Plusieurs associations ont été détectées intra et inter niveau d'expression, permettant une meilleure compréhension de la variation de la qualité des fruits de tomate

L’acide ascorbique (AsA) est un antioxydant essentiel à la fois pour l’homme et les végétaux. L’AsA provenant des plantes représente la source principale de vitamine C dans l’alimentation quotidienne. Au-delà de son impact nutritionnel, augmenter la teneur en AsA dans le fruit de tomate serait susceptible d’influencer la qualité des fruits après la récolte, en termes de conservation mais également de résistance à des pathogènes. Bien que le métabolisme de l’AsA soit bien caractérisé, les mécanismes impliqués dans sa régulation restent jusqu'à présent peu compris. Des études récentes menées sur des feuilles d’Arabisdopsis thaliana montrent que certaines protéines seraient capables de réguler la teneur en AsA, en agissant au niveau transcriptionnel ou post-transcriptionnel. A ce jour, ce type de régulation n’a pas été encore décrit chez les fruits. Dans ce but, une approche de génétique directe a été développée afin d’étudier les mécanismes impliqués dans la régulation de la teneur en AsA et ceci dans le fruit de tomate (Solanum lycopersicum). L’analyse d’une population de mutants EMS de tomate Micro-Tom a permis l’identification de lignées de mutants présentant des teneurs en AsA de 2,5 à 4 fois plus importantes que celles observées dans les fruits de tomate sauvage. La caractérisation de ces lignées a conduit à des résultats prometteurs pour l’étude de la qualité des fruits après la récolte. Une stratégie de NGS-mapping a permis l’identification des mutations causales responsables du phénotype AsA observé. Ainsi, le criblage de mutants EMS a permis la découverte de nouvelles protéines inattendues, permettant de confirmer au niveau moléculaire l’existence d’une interaction directe en la signalisation lumineuse et la régulation de la voie de biosynthèse de l’AsA. / The ascorbic acid (AsA) is an essential antioxidant in both plants and humans. Plant-derived AsA is the major source of vitamin C in the human diet. In addition to its effect on tomato nutritional value, increasing tomato AsA content would likely affect postharvest storage and resistance to pathogens of the fruit. While AsA metabolism is well characterized, the mechanisms involved in its regulation remain poorly understood. Recent studies in Arabidopsis leaves indicate that few regulatory proteins can regulate this pathway at transcriptional and post-transcriptional levels. Still nothing equivalent has been described in fruits. In that aim, a forward genetic approach has been carried out to investigate the regulation of AsA in tomato (Solanum lycopersicum) fruit. The screening of an EMS tomato mutant population in the miniature cultivar Micro-Tom for identifying mutant lines with AsA-enriched fruits was done. Among the 500 M2 mutant families screened, four mutant lines with higher AsA content ranging from 2.5 to 4 fold were selected. These mutant lines have been characterized for postharvest traits quality and showed promising results. A method based on NGS-mapping allowed the identification of the putative AsA-enriched related gene. Thus, the screening of EMS mutants led to original findings such as the discovery of new unexpected proteins regulating AsA in plants, and particularly in fruits. Our work confirms at the molecular level the direct interaction between light signaling component and the regulation of the AsA biosynthesis pathway.

Le dernier rapport du GIEC confirme clairement des projections climatiques prévoyant une augmentation des températures et de leur variabilité à la fin du XXIème siècle. Les effets de ces changements sur la production et la qualité des fruits ont été étudiés dans le cadre du projet CAQ40(INRA). Les expérimentations menées sur des pêchers en pot placés sous différents climats (témoin,+2°C et +5°C), ont permis d’identifier les processus (phénologie, développement, croissance,photosynthèse, métabolisme) les plus sensibles à l’élévation des températures et leurs conséquences sur le développement et la composition des fruits et la pérennité de la production.L’élévation de température a augmenté la demande climatique entraînant une diminution du potentiel hydrique des arbres, ce qui a pu entrainer une concentration des composés d’intérêt dans le fruit. La réduction du taux de photosynthèse des feuilles dans des conditions de forte température est liée à une inhibition de la photosynthèse par les températures élevées et à un contrôle stomatique lié au statut hydrique.Après floraison, l’élévation de température accélère la croissance végétative, induisant une mise en place de la surface foliaire anticipée. Cette croissance végétative précoce a eu pour conséquence (i) une dynamique très rapide d’élongation des axes en pousse longue (ii) une dominance apicale plus marquée, (iii) une diminution de la ramification des axes axillaires,contrairement aux traitements thermiques plus tardifs qui ont eu un effet défavorable sur l’initiation et la différenciation des bourgeons floraux réduisant le potentiel de production l’année suivante.En outre, l’augmentation de température après floraison a entraîné un raccourcissement très marqué de la durée de croissance du fruit, avec une date de récolte anticipée de près de 3semaines. Ce raccourcissement de la durée de croissance du fruit a entraîné une diminution du flux entrant de carbone dans le fruit, pénalisant sa croissance et sa qualité. Le climat très différent entre les deux années expérimentales a entrainé une forte variabilité de la composition des fruits entre les deux années d’expérimentation. En 2014, une élévation de température précoce ou continue a conduit à récolter des fruits de petites tailles ayant des concentrations et des teneurs en saccharose plus importantes. En 2015, la durée de développement entre floraison et maturité était encore plus courte qu’en 2014 ce qui pouvait être lié au climat plus chaud de 2015 et les fruits ont été moins sucrés et plus acides que ceux de 2014. Toutefois, l’élévation des températures en fin de développement en 2015 a augmenté les teneurs et les concentrations en hexoses et en sorbitol liées à un effet concentration mais également à un effet sur le métabolisme. L’élévation des températures en milieu et en fin de cycle a également favorisé l’accumulation d’acide malique et citrique. Les fortes températures n’ont pas eu beaucoup d’effet sur la vitamine C et ont soit augmenté ou diminué les teneurs en composés phénoliques. Les effets d’une élévation de la température sur le métabolisme sont donc très dépendants du stade de développement du fruit.L’utilisation de modèle à l’échelle du fruit (Virtual Fruit) et à l’échelle de l’arbre (QualiTree)pourrait permettre de simuler à la fois l’effet de l’environnement et des pratiques culturales sur la croissance et la qualité du fruit, et donner une vision plus intégrée du fonctionnement de la plante sous contraintes environnementales. / The latest IPCC report clearly confirms the climate projections for increasing temperaturesand their variability at the end of the 21st century. The effects of climate changes in fruit yield andquality have been studied in a project funded by INRA (project CAQ40, Metaprogramme ACCAF).Experiments carried out on potted peaches placed in different climates (control, +2 ° C and + 5 ° C),allowed the identification of the processes (phenology, development, growth, photosynthesis,metabolism) most sensitive to rising temperatures and their consequences on the development andcomposition of fruits and the sustainability of production.Higher temperature has increased the demand for water, leading to a decrease in the waterpotential of the trees, which may have led to a concentration of the compounds of interest in thefruit. The reduction of leaf photosynthesis under high temperature conditions was related to theinhibition of photosynthesis by high temperatures and stomatal control related to water status.After flowering, the rise in temperature accelerates the vegetative growth, triggering a more rapidestablishment of leaf area. This early vegetative growth resulted in: (i) very rapid dynamics ofelongation of the axes in long shoot (ii) a more pronounced apical dominance, (iii) a decrease in theaxillary axial branching. In contrast the later heat treatment had an adverse effect on the initiationand differentiation of floral buds reducing the production potential in the following year.In addition, the increase in temperature after flowering resulted in a marked shortening ofthe fruit growth period, with an expected harvest date almost 3 weeks earlier. This shortening offruit growth duration has led to a decrease in the flow of carbon entering the fruit, penalizing itsgrowth and quality. The very different climates between the two experimental years resulted in ahigh variability in fruit composition between the two years of experimentation. In 2014, increasedtemperature during the early stage of fruit development or continuously led to the harvest ofsmaller fruit with higher concentrations and higher sucrose content. In 2015, the time durationbetween flowering and maturity was even shorter than in 2014, which could be linked to thewarmer climate of 2015. In 2015 fruits were less sweet and acidic than those of 2014. However, therise of temperatures at the end of fruit development in 2015 increased the levels andconcentrations of hexoses and sorbitol; this increase was partially due to a concentration effect butalso to an effect on fruit metabolism. Increased temperatures in the middle and at the end of fruitdevelopment also favoured the accumulation of malic and citric acid. The high temperatures did nothave much effect on vitamin C and either increased or decreased the levels of phenolic compounds.The effects of an increase in temperature on the metabolism are therefore very dependent on thestage of fruit development.The use of a Fruit‐scale model and a tree‐level (QualiTree) model could simulate both the effect ofthe environment and cultural practices on the growth and quality of the fruit, and give a moreintegrated view of the plant's functioning under environmental constraints.