La tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE), Choristoneura fumiferana (Clem.), est le ravageur le plus important des forêts de l’Amérique du Nord. L’éclaircie a été souvent recommandée pour réduire les pertes ligneuses causées par les épidémies de TBE. Ceci est basé sur l’hypothèse que l’impact positif de cet outil sylvicole sur la vigueur des arbres résiduels devrait les rendre plus résistants aux défoliations de TBE. Cependant, les résultats de différentes études sont contradictoires. Le but de cette étude consiste à mieux cerner les impacts de ce traitement sylvicole sur l’insecte et sur ses hôtes selon diverses situations et de suivre ces impacts dans le temps. Pour y parvenir, des élevages sur le terrain de TBE et des analyses chimiques foliaires des essences hôtes ont été effectués selon un gradient d’éclaircie (réduction de 0, 25 et 40% de la surface terrière du peuplement) et de qualité de drainage du site (mésique avec drainage oblique, subhygric, hydrique). Des élevages ont aussi été effectués sur des sites à drainage rapide. L’ensemble des travaux a été conduit dans le domaine de la sapinière à bouleau blanc. Les résultats de cette étude démontrent que l’éclaircie réduit à court terme la résistance des sapins à la TBE et que ce phénomène est lié à des baisses significatives de certains monoterpènes dont les concentrations dépendent fortement de la qualité de drainage du site. Cependant trois ans après le traitement, celui-ci entraîne une forte augmentation de la résistance des sapins baumiers à l’insecte. Cette augmentation de résistance est essentiellement due à une augmentation de production foliaire (accroissement de la tolérance) et est particulièrement marquée dans les peuplements évoluant sur des sites hydriques soumis à des intensités d’éclaircie de 40% de réduction de surface terrière. Cette résistance accrue se maintient pour au moins 6 ans après l’application du traitement. Ces résultats suggèrent que cette technique sylvicole pourrait être utilisée comme mesure préventive visant à réduire l’impact négatif de TBE sur les forêts québécoises. / Spruce budworm (Choristoneura fumiferana (Clem.)) is the most destructive insect pest in the maritime and boreal forests of North America. Thinning has been recommended to reduce damage caused by spruce budworm. The positive impact of this silvicultural procedure on the vigour of the residual trees should, in theory, render them more resistant to budworm defoliation. However, various research projects focused upon effects of this silvicultural tool on host tree resistance have yielded equivocal results. The main objective of this project was to clarify the real effect of thinning on host tree resistance to spruce budworm attacks. Field-rearing experiments with spruce budworm were conducted, together with foliar chemical analyses, along a gradient of stand thinning density (0%, 25%, and 40% stand basal area reduction) and drainage class (mesic with seepage, class 3; subhygric, class 4; hydric, class 5) in balsam fir–paper birch association stands. Rearing experiments were also conducted in rapidly drained sites (class 2). The results showed that resistance to spruce budworm of balsam fir, unlike white and black spruce, was significantly reduced one year after thinning. This response was likely due to increased defoliation linked to reduction in certain monoterpene concentrations and to decreased foliage production, except on drainage class 5, where the treatment increased fir resistance. However, three years after treatment we observed the opposite response. High thinning intensity (40%) positively affected balsam fir and white spruce tolerance to damage and, therefore, tree resistance by increasing foliage production and the amount that remained after budworm feeding. This increased resistance persists for at least 6 years after the treatment was conducted. These results suggest that this silvicultural technique could be used as a preventive control measure to reduce the negative impact of spruce budworm on Quebec's forests.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 septembre 2023) / Le soja (Glycine max; L. Merr.) est, d'un point de vue économique et agronomique, la plus importante légumineuse au monde dont l'attrait principal résulte de sa capacité à produire de fortes teneurs en protéines et en lipides. Ses caractéristiques agronomiques et nutritionnelles précieuses ont induit une forte augmentation de la demande et ainsi des surfaces allouées à sa culture créant une nouvelle niche écologique qui favorise l'émergence d'agents pathogènes. Parmi eux, Phytophthora sojae (Kaufmann and Gerdemann), causant la pourriture phytophthoréenne du soja (PRR), est l'un des facteurs les plus limitants au Canada et ailleurs dans le monde. L'introgression de gènes de résistance à P. sojae (Rps), dans des cultivars à haut rendement, fut la méthode de lutte favorisée par les semenciers pour réprimer la PRR. Ce type de résistance, dite verticale, se caractérise par la capacité d'un unique gène Rps à conférer une immunité totale contre les souches de P. sojae possédant le gène d'avirulence (Avr) complémentaire. Cependant, le déploiement massif des gènes Rps dans des cultivars de soja a imposé une forte pression de sélection sur les populations de P. sojae qui ont ainsi évolué vers des pathotypes plus complexes et capables de contourner ce type de résistance. Une approche alternative serait d'exploiter la résistance horizontale (RH) conférée par plusieurs gènes ou loci à caractères quantitatifs (QTL). Étant multigénique, ce type de résistance, par rapport à la résistance verticale, est plus durable et efficace contre un large spectre de pathotypes. Utilisés en synergie, ces deux types de résistance sont indispensables pour maintenir l'efficacité de la lutte génétique contre la PRR à long terme et ainsi assurer une meilleure gestion de la culture du soja. L'objectif principal de cette thèse est d'identifier des marqueurs génétiques associés à la RH du soja contre P. sojae afin de permettre aux semenciers de développer des variétés de soja à haut rendement, adaptées aux conditions canadiennes et résistantes contre P. sojae. Afin d'y parvenir, trois études, qui font intervenir les derniers outils de génotypage du soja et de phénotypage du niveau de résistance à la PRR, ont été réalisées. La première étude est une cartographie génétique sur une population formée de lignées pures recombinantes (RIL) issues du croisement entre PI 449459 et Misty, deux lignées adaptées aux conditions canadiennes mais contrastées pour le niveau de RH contre P. sojae. Une approche de génotypage-par-séquençage (GBS) a permis de comparer les RILs sur la base de marqueurs génétiques hérités des parents. En parallèle, le phénotypage des RILs pour le niveau de RH a été réalisé à l'aide d'une nouvelle technique d'inoculation en hydroponie. Ceci a permis d'identifier deux QTLs associés à la RH contre P. sojae. Une analyse transcriptomique (RNA-seq) complémentaire a identifié des variations transcriptionnelles et nucléotidiques entre les deux parents, permettant ainsi de raffiner le nombre de gènes candidats à un seul par QTL identifié. À l'instar de la première étude, la seconde est aussi une cartographie génétique sur une population de RILs faisant usage d'un GBS et du phénotypage de la RH en hydroponie. En revanche, la population de RILs est issue du croisement entre les lignées PI 449459 et QS5091.50J qui ne sont pas contrastées pour le niveau de RH. La distribution des RILs et des parents pour le niveau de RH a suggéré qu'une nouvelle source de résistance, non exprimée chez les parents, a été générée durant la création de la population. Une analyse comparative des variations structurales et nucléotidiques des parents et de RILs a conduit à l'identification de deux SNP pouvant justifier l'amélioration de la résistance chez les RILs. Enfin, la troisième étude en est une d'association pangénomique (GWAS) de la RH du soja contre P. sojae. Un séquençage complet du génome de 357 accessions a permis de produire un génotypage offrant une couverture génomique inédite pour une étude de la résistance du soja. En parallèle, le phénotypage de la RH de ces 357 accessions a été réalisé en hydroponie. Les différents modèles statistiques utilisés, pour réaliser le GWAS, ont communément identifié un unique QTL ayant un impact majeur sur le niveau de RH. Ensuite, un unique gène candidat a été identifié et sa pertinence fut confirmée par une analyse d'expression par qRT-PCR entre des lignées sensibles et résistantes contrastées pour l'allèle au SNP le plus fortement associé. / Soybean (Glycine max L. Merr.) is, from an economic and agronomic point of view, the most important legume in the world. The interest for this crop results from its capacity to produce high levels of proteins and lipids. Its valuable agronomic and nutritional characteristics have led to a strong increase in demand and thus in the areas allocated to its production, creating a new ecological niche that favors the emergence of pathogens. Among them, Phytophthora sojae (Kaufmann and Gerdemann), causing Phytophthora root rot (PRR), is one of the most limiting factors in Canada and elsewhere in the world. The introgression of P. sojae resistance (Rps) genes into high-yielding cultivars has been the favored strategy by breeders to control PRR. This type of resistance, known as vertical, is characterized by the capacity of a single Rps gene to confer total immunity against isolates of P. sojae possessing the complementary avirulence (Avr) gene. However, the massive deployment of Rps genes in soybean cultivars has imposed a strong selection pressure on populations of P. sojae, which has led to the development of more complex pathotypes capable of by passing this type of resistance. An alternative approach would be to exploit the horizontal resistance (HR) conferred by several genes or quantitative trait loci (QTLs). Being multigenic, this type of resistance, compared to vertical resistance, is more durable and effective against a broad spectrum of pathotypes. Used in synergy, these two types of resistance are essential to maintain the long-term effectiveness of the genetic control against PRR and thus ensure better management of soybean crops. The main objective of this thesis is to identify genetic markers associated with soybean HR against P. sojae in order to allow breeders to develop high-yielding soybean varieties, adapted to Canadian conditions and resistant to P. sojae. In order to achieve this, three studies, exploiting the latest tools for soybean genotyping and phenotyping, were carried out. The first study is a genetic mapping analysis on a population of recombinant in bred lines (RILs) resulting from the cross between PI 449459 and Misty, two lines adapted to Canadian conditions but contrasted for their level of HR against P. sojae. A genotyping-by-sequencing (GBS) approach was used to compare the RILs on the basis of genetic markers in herited from the parents. In parallel, the phenotyping of RILs for the level of HR was performed using a new hydroponic inoculation assay. This allowed the identification of two QTLs associated with HR against P. sojae. A complementary RNA-seq analysis identified both expression and nucleotide variations between the two parents, thus refining the number of candidate genes to one per QTL identified. As in the first study, the second one also reports on genetic mapping on a population of RILs using GBS and HR phenotyping in hydroponic systems. Un like the first study, the population of RILs resulted from the cross between the lines PI 449459 and QS5091.50J, both exhibiting a high level of HR. The distribution of RILs and parents for their resistance to P. sojae suggested that a new source of resistance, not expressed in the parents, was generated during the creation of RILs. A comparative analysis of the structural and nucleotide variations between the parents and the more resistant RILs led to the identification of two SNPs that could explain the improvement in resistance. Finally, the third study is a genome-wide association analysis (GWAS) for HR of soybean against P. sojae. A whole-genome sequencing of 357 accessions was performed and provided data offering an unprecedented genome coverage compared to previous GWA analyses performed for disease resistance in soybean. In parallel, the phenotyping of these 357 accessions for the level of HR was carried out with the hydroponic assay. The different statistical models used to perform the GWAS have convergently identified a single QTL having a major impact on the level of HR. Within this QTL, a single candidate gene was identified and its relevance was confirmed by qRT-PCR analysis between the sensitive and resistant lines contrasted for the allele at the peak SNP.

Titre de l'écran-titre (visionné le 15 décembre 2023) / Les forêts, les agents pathogènes et leurs interactions sont de plus en plus affectés par des facteurs liés au changement climatique et à la mondialisation. Ces changements influencent la répartition géographique des agents pathogènes, la gravité de leurs dommages et les impacts de leurs origines indigènes ou invasives. Dothistroma septosporum est un champignon ascomycète présent sur plusieurs continents (Europe, Afrique, Amériques); cet agent pathogène était auparavant considéré comme étant endémique sur les pins dans l'ouest de l'Amérique du Nord. Des épidémies récentes de cette maladie dans l'hémisphère nord ont été observées et semblent être directement liées au changement climatique, qui favorise la propagation de l'agent pathogène et la gravité de la maladie. Par conséquent, l'expansion des connaissances quantitatives sur la façon dont le changement climatique entraîne le développement de D. septosporum est cruciale. Dans le premier chapitre, nous analysons les gènes différentiellement exprimés de D. septosporum au cours de l'infection et comparons les interactions sensibles et tolérantes avec son hôte, Pinus contorta. On a inoculé D. septosporum à des individus de P. contorta et des échantillons du tissu infecté ont été prélevés au cours des stades précoce, moyen et tardif de l'infection. L'expression de gènes différentiellement exprimés a été comparée entre les hôtes sensibles et tolérants à la maladie. Nous avons identifié de nombreux gènes candidats qui sont différentiellement exprimés, dont ceux qui jouent un rôle dans la virulence, notamment de nombreux gènes encodant des transporteurs, facteurs de transcription et CAZymes. Ces gènes ont également été précédemment observés dans d'autres interactions pathogènes. Pour le chapitre deux, nous avons identifié les gènes et les SNPs liés à la croissance de D. septosporum à différentes températures à l'aide d'une analyse d'association à l'échelle du génome (GWA). La croissance de chaque isolat de D. septosporum provenant de l'ouest de l'Amérique du Nord a été mesurée sur une gélose à l'extrait de malt à 3 % pendant 5 semaines et le taux de croissance calculé. La contribution des SNPs a été évaluée par une analyse de régression avec un modèle linéaire. Nous avons identifié des gènes d'intérêt, associés au taux de croissance; les produits de ces gènes sont dans des classes bien connues, comme des transporteurs et la régulation du métabolisme. Les gènes candidats identifiés par GWA qui jouaient un rôle dans la croissance étaient plus répandus à des températures plus élevées (20ºC et 25ºC) en raison du meilleur ajustement des modèles par rapport à 15ºC. Une population « à risque » recueillie à Vancouver, en Colombie-Britannique, qui a un génotypage européen, a été identifiée à partir des données phénotypiques. La population de Vancouver surpasse les autres populations à toutes les températures de 15ºC, 20ºC et 25ºC. Enfin, le chapitre trois utilise des modèles de distribution des espèces (SDM) pour projeter la probabilité de propagation de D. septosporum selon plusieurs scénarios de changement climatique. La méthode « Ensemble » a été utilisée pour prendre en compte plusieurs modèles uniques, ce qui augmente la puissance de prédiction. Les données d'occurrence de l'agent pathogène ont été divisées en deux populations génétiquement distinctes, représentant les populations côtières et intérieures de l'ouest de l'Amérique du Nord. La population côtière a montré une plus grande probabilité de propagation par rapport à son homologue de l'intérieur, mais les deux semblent augmenter avec le temps et se déplacer vers le sud-est sous les climats futurs. Dans l'ensemble, les cartes de prédiction des distributions futures ont montré une augmentation de la superficie totale pour les deux populations au milieu et à la fin du siècle, 2050 et 2100, respectivement. / Forests, pathogens, and their interactions are increasingly affected by factors related to climate change and globalization. These changes are influencing geographical distribution of pathogens, the severity of their damages and the impacts that pathogens have on their native or invasive ranges. Dothistroma septosporum is an ascomycete fungus that is endemic on pines in Western North America and a pathogen with worldwide distribution. Recent outbreaks of this disease in the Northern hemisphere have been observed and appear to be directly linked to the changing climate, which aids the spread and severity of the pathogen. Therefore, the expansion of quantitative knowledge on how climate change drives the development D. septosporum is crucial. In the first chapter, we analyse differentially expressed genes of D. septosporum during infection and compare both susceptible and tolerant interactions with its host, Pinus contorta. Susceptible and tolerant P. contorta were artificially inoculated with D. septosporum and samples of the infected tissue were collected during its early, middle, and late stages of infection. The expression of differentially expressed genes for susceptible hosts were analysed at each time point and further investigated. We identified many candidate genes that play a role in virulence, including many transporters, transcription factors, and CAZymes. These genes have also been previously observed in other pathogenic interactions. For Chapter Two, we use genome-wide association (GWA) analysis to identify genes and SNPs related to growth of D. septosporum at three different temperatures: 15ºC, 20ºC and 25ºC. We monitored the growth of D. septosporum isolates from across Western North America on 3% malt extract agar for 5 weeks and extracted the growth rate by fitting the observations on a linear model. A « risk » population collected from Vancouver, BC, which has a European genotyping, was identified from the phenotypic data. The Vancouver population outperforms other populations at all three temperatures tested. The GWA showed that candidate genes involved in growth were more prevalent at higher temperatures (20oC and 25ºC) compared to 15ºC. These candidate genes include transporters and genes involved with regulation of metabolism. Finally, Chapter Three discusses our use of species distribution models (SDM) to project the likelihood of D. septosporum spread under several climate change scenarios. Ensemble forecasting techniques were used as opposed to single models to improve prediction power. Occurrence data of the pathogen was divided into two genetically distinct populations, representing the coastal and interior populations of Western North America. The coastal population showed a higher likelihood.

La sclérotiniose, causée par le champignon Sclerotinia sclerotiorum, est une des maladies les plus importantes de la culture du soya dans l’est du Canada. L’utilisation de cultivars résistants est la manière la plus efficace et économique pour lutter contre l’agent pathogène. Or, la pression de maladie au champ varie considérablement d’une année à l’autre selon les conditions climatiques, ce qui complique l’identification de matériel résistant. Nous avons donc développé une méthode d’inoculation artificielle fiable et reproductible pour évaluer la résistance à la sclérotiniose du soya en serre et au champ. Appelée méthode «du coton», elle consiste à appliquer des morceaux de tampon à démaquiller, trempés dans une suspension de mycélium broyé, sur un bourgeon floral, et à mesurer la longueur de la lésion qui se développe sur la tige après une semaine. Cette méthode simple et rapide donne des résultats comparables à la méthode de référence utilisée au Québec tout en départageant la résistance vraie des mécanismes d’évitement. Nous avons ensuite utilisé la méthode du coton pour caractériser le degré de résistance au sein d’une collection de 130 lignées de soya représentative de l’étendue de la diversité génétique présente chez cette espèce au Québec. En parallèle, nous avons mis au point une méthode de génotypage par séquençage à haut débit pour le soya et l’avons utilisée pour génotyper la collection. Le séquençage a produit 266,7 millions de séquences distinctes qui, après différents filtres, ont révélé 7 864 marqueurs SNP répartis sur les 20 chromosomes du soya. Des analyses d’association entre le degré de résistance et le génotype des lignées de la collection ont révélé la présence de quatre locus de caractère quantitatif (QTL) conférant une résistance accrue à l’agent pathogène. L’association la plus forte a été validée chez une population issue d’un croisement entre deux parents contrastés à ce locus. De plus, aucun des génotypes les plus résistants ne porte tous les allèles de résistance, ce qui indique qu’on peut développer du matériel présentant une résistance accrue à la sclérotiniose. Ces résultats ouvrent des perspectives prometteuses pour la sélection assistée de marqueurs ou la sélection génomique. / Sclerotinia stem rot (SSR), caused by the fungus Sclerotinia sclerotiorum, is one of the most important soybean diseases in Eastern Canada. Using resistant varieties is the most efficient and economic way to repress this disease. However disease pressure in the field fluctuates considerably from year to year according to climatic conditions, thus impeding the identification of resistant material. We developed a reliable and reproducible artificial inoculation method to assess resistance in the greenhouse and in the field. Named the «cotton pad method», it relies upon applying a piece of cotton pad soaked in a mycelial suspension on a floral bud and to measure the ensuing lesion length one week after inoculation. This quick and easy method provides disease ratings similar to the reference method used in Québec and is able to distinguish true resistance from disease avoidance mechanisms. We then used the cotton pad method to evaluate the degree of resistance in a panel of 130 soybean lines representing the genetic diversity present in this species in Quebec. In parallel, we developed a high-throughput genotyping by sequencing method for soybean and used it to genotype the collection. Sequencing provided 266.7 million distinct sequences, which yielded 7,864 SNPs on the 20 soybean chromosomes after several filtering steps. Association mapping performed between the genotype of the lines and their resistance level revealed the presence of four quantitative trait loci (QTLs) associated with SSR resistance. The strongest association was validated in a biparental population generated from a cross between two parents contrasted at this locus. Furthermore, none of the most resistant lines developed so far carries all of the resistance alleles, which suggests that it is possible to develop lines presenting increased SSR resistance. These results are promising for marker assisted or genomic selection.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Le but de ce travail était de mettre en évidence la production de composés antifongiques chez le blé (Triticum aestivum) infecté par le blanc (Blumeria graminis f. sp. tritici) en relation avec un traitement à la silice soluble (Si). À cette fin, trois objectifs ont été définis : (1) mise en évidence de la résistance du blé induite par la silice et de la production de composés antifongiques suite à l'élaboration des procédés d'extraction; (2) mise au point d'une méthode d'extraction et de purification à grande échelle de composés putativement impliqués dans la résistance, vérification de la fongitoxicité et identification structurale des composés purifiés; (3) étude de la cinétique de production des composés identifiés chez le blé dans les jours suivant l'infection afin d'établir une relation entre cette production et la résistance à la maladie. Il a été montré que, comparés aux plants témoins, les plants de blé traités à la silice présentaient une meilleure résistance au blanc. De surcroît et suite à des analyses en microscopie, cette résistance semblait liée à la production de composés antifongiques nouvellement formés. Pour l'étude de ces composés, la mise au point de différents procédés d'extraction a permis la purification et la caractérisation de l'acide 5,6-O-methyl frans-aconitique, un composé antifongique fortement induit par la silice en réponse à l'infection chez le blé. Des études complémentaires ont aussi mis en évidence la présence d'autres dérivés méthylés ou encore de la forme non méthylée de cet acide aconitique chez le blé. Dans le cadre de l'étude de la cinétique, alors que les formes non méthylées de l'acide aconitique se sont accumulées dans la plante saine au cours de sa croissance, la quantité d'acide aconitique a suivi un profil inverse chez les plants infectés par le blanc. Parallèlement à cette diminution des formes non méthylées, la concentration en formes méthylées a augmenté et cet effet était plus marqué chez les plants ayant reçu un traitement à la silice. Fort de ces résultats, l'hypothèse de l'utilisation de l'acide aconitique en tant que précurseur pour produire des formes méthylées antifongiques de l'acide aconitique a été formulée. Une corrélation a également été observée entre l'augmentation de ces formes antifongiques méthylées de l'acide aconitique et une meilleure résistance au blanc chez le blé. L'ensemble de ces travaux a ainsi démontré pour la première fois la production de formes méthylées de l'acide aconitique chez le blé en lien avec la résistance contre le blanc et le traitement prophylactique par la silice. / The main goal of this project was to highlight the production of antifungal compounds in wheat (Triticum aestivum) infected with the powdery mildew fungus (Blumeria graminis f. sp. tritici) in relation with a treatment with soluble silicon (Si). To this end, the objectives of this study were threefold: (1) to establish a link between examination of Si-induced wheat resistance and antifungal compounds production following extraction processes; (2) to develop a bulk extraction and purification procedure of compounds putatively involved in disease resistance in wheat and to determine the antifungal activity and structural identity of such compounds; (3) to conduct a kinetic study of identified compounds produced in wheat following the infection and establish how their production could relate to disease resistance. Our results consistently showed that Si-treated wheat plants displayed a better resistance against powdery mildew than control plants. Based on microscopic observations, this resistance appeared to be linked with the production of neo-synthesized antifungal compounds in wheat. In an effort to identify these compounds, different extraction processes were developed and tested which led to the purification and the characterization of 5,6- O-methyl frans-aconitic acid, an antifungal compound strongly induced by Si in response to infection in wheat. In addition, the presence of mono-methylated and non-methylated forms of aconitic acid in wheat was recorded. When studied over time, aconitic acid concentration increased steadily in healthy plants but decreased slightly in infected plants. Concomitant with this decrease, the concentration of methylated forms of aconitic acid augmented, a phenomenon more prevalent in Si-amended plants. This suggests that aconitic acid can act as a precursor to methylated antifungal forms. A relationship between the presence of methylated forms of aconitic acid and a higher resistance to powdery mildew in wheat was also observed.

Les moyens mis en oeuvre chez les animaux domestiques pour lutter contre les maladies dépendent de leur vitesse de propagation, de leur virulence et surtout de leur capacité à passer la barrière d'espèce. Certaines maladies entraînent des pertes économiques importantes chez l'animal(des centaines de milliers de vaches ont été abattues pendant l'épidémie de BSE). Bien plus, dans le cas des zoonoses, maladies transmissibles à l'homme, il convient d'appliquer des mesures de lutte extrêmement onéreuses s'organisant dans les élevages mais aussi à l'échelle des populations. Plusieurs stratégies de prévention et/ou de traitement des maladies infectieuses sont possibles: les traitements chimiques, la vaccination, la désinfection des bâtiments d'élevage et la conduite des troupeaux, le contrôle sanitaire et la traçabilité des produits alimentaires,l'abattage partiel ou total des troupeaux infectés. Ces mesures peuvent être très onéreuses et parfois peu efficaces. Ces maladies peuvent être mono ou multifactorielles. Quand une maladie est en partie régulée par une prédisposition génétique, il est possible de choisir des reproducteurs les plus résistants et diminuer ainsi l'incidence de la maladie. Si cette prédisposition est monogénique, ou pour le moins sous l'influence d'un gène à effet majeur, comme par exemple dans la tremblante ovine,la sélection assistée par gène peut être une stratégie complémentaire aux stratégies déjà existantes. Mais cette sélection ne peut se faire indépendamment de celle des caractères traditionnels de production qui ont permis d'améliorer par exemple la quantité de lait en races laitières ou le nombre et la croissance des animaux en races bouchères. La question qui se pose alors est d'arriver le plus rapidement possible à une incidence quasi nulle de la maladie en créant une population essentiellement porteuse des allèles de résistance au gène sélectionné tout en évitant de perdre le gain génétique acquis sur les caractères traditionnels de production. L'objectif de cette thèse a été de répondre à cette question en proposant une approche paramétrique permettant de modéliser et d'optimiser la stratégie de sélection. Le paramétrage du modèle permet de décrire de manière détaillée les caractéristiques du/des gène(s) de résistance sélectionné(s) et celles du schéma de sélection sur les caractères de production, souvent complexes chez les animaux domestiques. Les sorties du modèle sont l'évolution des distributions des caractères de production (moyennes, variabilités) et des fréquences des allèles de résistance / sensibilité. Afin de prendre en compte le processus de sélection, une modélisation dynamique a été utilisée. Des approches déterministe et stochastique ont été développées et ont été optimisées à l'aide d'un algorithme génétique. La stratégie optimale difficile à promouvoir sur le terrain a été alors considérée comme référence pour la mise en place de stratégies de sélection acceptables et efficaces. Il est possible ainsi d'évaluer différents scénarios concernant par exemple l'organisation du génotypage (pour le gène de résistance) dans la population sélectionnée, le choix des conjoints selon leur génotype, ainsi que la méthode de diffusion des reproducteurs vers les élevages de production. La méthodologie développée lors de ce travail a été appliquée au cas de la tremblante du mouton, un exemple possible parmi d'autres maladies. Différentes stratégies proches de l'optimale ont été combinée à un modèle épidémiologique afin d'analyser l'impact de ces dernières sur l'évolution de la maladie. / The resources to be used in domestic animals to fight against the diseases depend on their diffusion speed, their virulence and especially their ability to pass the species barrier. Some diseases cause significant economic losses in animals (hundreds of thousands of cows were culled during the BSE epidemic). Moreover, in the zoonotic case, diseases transmissible to humans, measures to be implemented are generally extremely expensive both at the farm and population levels. Several strategies for the prevention and / or treatment of infectious diseases are possible : chemical treatments, vaccination, disinfection of livestock buildings and herd management, health monitoring and traceability of food products, or partial or full slaughtering of herds . These measures can be very costly and sometimes ineffective. These diseases can be mono or multifactorial. In the case of genetic diseases (most often single gene such as sheep scrapie), gene-assisted selection can be a complementary strategy to existing strategies. But this selection can not be done independently of the selection of the traditional production traits such as the quantity of milk in dairy breeds or the number and the growth of animals in beef breeds. The question that arises is how to reach as quickly as possible an almost zero incidence of the disease by creating a population displaying a high proportion of the resistant allele at the gene of interest while minimizing the loss of genetic progress on traditional production traits. The objective of this thesis was to answer this question by proposing a parametric approach to model and optimize the selection strategy. The parametrization of the model allowed to describe in detail the characteristics of the gene (s) selected for resistance (s) and those of the breeding scheme on production traits, often complex in domestic animals. The model outputs were the evolution of distributions of production traits (means, variability) and allele frequencies of resistance / sensitivity. To take into account the selection process, a dynamic model was used. Deterministic and stochastic approaches have been developed and have been optimized using a genetic algorithm. The optimal strategy may be difficult to apply. The optimal strategy may be taken as a reference for the development of selection strategies. It is thus possible to evaluate different scenarios such as the genotyping organization (for the resistance gene) in the selected population, the choice of the mating according to their genotype, the method of dissemination of reproducers to the production farms. The methodology developed in this work has been applied to the scrapie case, a possible example among other diseases. Different strategies close to optimal have been combined with an epidemiological model to analyze their impact of the spread of the disease.

L'inflammasome est complexe protéique intracellulaire de l'immunité innée permettant la reconnaissance de pathogènes intracellulaires. NLRC4, un Nod-like récepteur permettant l'activation de l'inflammasome est impliqué dans la reconnaissance du flagelle ainsi que du système de sécrétion de type 3 (SST3) de Pseudomonas aeruginosa, une bactérie majoritairement extracellulaire. Nous avons donc déterminer l'impact de la reconnaissance de P. aeruginosa par le NLRC4-inflammasome in vivo dans un modèle murin de pneumonie aiguë. De façon surprenante, l'activation du NLRC4-inflammasome par le SST3 de P. aeruginosa contribue à diminuer la survie de l'hôte en diminuant la clairance bactérienne pulmonaire et en augmentant la lésion pulmonaire induite. En effet, la perte de l'activation de l'inflammasome chez les souris NLRC4/- permet d'une part, une réponse précoce méfiée par l'IL-17A. Cette réponse dépendant de l'IL-17A conduit à une expression majeure de peptides antimicrobiens par l'épithélium pulmonaire et diminue la lésion pulmonaire en diminuant le recrutement des cellules immunitaires inflammatoires. L'administration d'IL-18 recombinante murine ou l'inhibition de cette voie par un anticorps anti-IL-17A inhibe cette réponse IL-17A dépendante. Ces résultats mettent en évidence un nouveau rôle du SST3 de P. aeruginosa, qui en plus de son effet cytotoxique et de la translocation d'exotoxines, permet d'activer l'inflammasome pour échapper à la réponse immunitaire innée de l'hôte en inhibant une voie IL-17 dépendante.

La résistance au PVY chez des lignées transgéniques exprimant un inhibiteur de protéase est due en partie à des changements physiologiques occasionnés par l'inhibiteur recombinant exprimé dans la plante. Après clonage et expression hétérologue des protéases de maturation du PVY, nous avons étudié les interactions entre ces protéases et différentes cystatines végétales, démontrant par des tests in vitro que les protéases du PVY ne sont pas sensibles à l'action des inhibiteurs testés. Nous avons ensuite inoculé le virus sur des lignées transgéniques de pomme de terre exprimant la cystatine II du maïs (CCII) et des lignées transgéniques exprimant un inhibiteur de type aspartate, l'inhibiteur de cathepsine D (CDI) de tomate. Ces deux lignées présentent des altérations aux niveaux de leur métabolisme et étaient résistantes au virus PVY. Ces résultats, suggèrent que les inhibiteurs de protéases CCII et CDI exprimés chez les Solanacées entraînent des changements physiologiques significatifs chez la plante hôte induisant indirectement une résistance partielle ou totale au PVY.

La brûlure en plaques, causée par le champignon Sclerotinia homoeocarpa, est la maladie la plus importante sur les terrains de golf en Amérique du Nord, et son contrôle repose essentiellement sur l’utilisation répétée des fongicides de synthèse. Au Québec, les gestionnaires de terrains de golf doivent trouver des méthodes alternatives de contrôle pour cette maladie afin de réduire leur utilisation de pesticides. L’utilisation d’éliciteurs des réactions de défense des plantes est une méthode peu étudiée pour diminuer l’incidence des maladies chez les graminées à gazon. L’objectif de cette thèse était de mesurer l’efficacité de ces produits et de comprendre les mécanismes impliqués dans leur mode d’action. Premièrement, nous avons mesuré l’efficacité de trois éliciteurs, (silicate de potassium, phosphite et acibenzolar-S-méthyle) pour diminuer l’incidence de la brûlure en plaques sur les terrains de golf. Nos résultats démontrent que le phosphite et, dans une moindre mesure, le silicate de potassium, peuvent réduire l’incidence de cette maladie. Par la suite, nous avons développé une méthode pour mesurer l’expression des gènes chez l’agrostide stolonifère (Agrostis stolonifera) à l’aide d’une hybridation hétérologue de l’ARN de cette dernière sur une biopuce de riz (Oryza sativa). Cette méthode nous a permis valider l’utilité de cette plateforme et de constater que l’infection de S. homoeocarpa sur l’agrostide stolonifère a pour effet de diminuer la transcription de l’ARN, l’accumulation des sucres, la synthèse des lipides et la synthèse de l’ATP, tout en augmentant la remobilisation protéique (dégradation des protéines et transport des peptides). Enfin, en utilisant cette même méthode, nous avons mesuré les effets de l’application de deux éliciteurs sur l’expression des gènes chez l’agrostide. Les résultats de cette expérience montrent que l’application de ces deux éliciteurs modifie l’expression des gènes chez l’agrostide, et particulièrement ceux impliqués dans la synthèse et la dégradation des protéines. Les deux éliciteurs ont aussi affecté l’expression de plusieurs facteurs de transcription, et de quelques gènes impliqués dans les réactions de défense. Nos résultats permettent de mieux comprendre les effets des éliciteurs sur la relation A. stolonifera- S. homoeocarpa et ouvrent la porte à d’autres expériences permettant raffiner les connaissances scientifiques sur cette maladie. / Dollar spot, caused by Sclerotinia homoeocarpa, is the most important disease on golf courses in North America, and its control relies mostly on repeated fungicide applications. In Québec, golf course superintendents have to develop alternate control methods for this disease in order to comply with government-imposed goals of pesticide reduction. The use of elicitors to stimulate plant resistance mechanisms and reduce disease incidence has received little attention in turfgrass. The objectives of this thesis were to assess the efficacy of these products and to understand the molecular mechanisms involved in their mode of action. In order to do so, we first measured the efficacy of three elicitors (potassium silicate, phosphite and acibenzolar-S-methyl) to reduce dollar spot incidence on golf courses. Our results show that phosphite, and to some extent potassium silicate, can reduce dollar spot pressure on golf courses. We then developed a method to monitor gene expression in creeping bentgrass (Agrostis stolonifera) by using a rice (Oryza sativa) microarray in order to perform a heterologous hybridization. This technique allowed us to confirm the usefulness of this platform and to observe that, during the infection process by S. homoeocarpa, the expression of genes involved in RNA transcription, sugar accumulation, lipid synthesis and ATP synthesis are down-regulated in creeping bentgrass, while those involved in protein cycling (protein degradation and peptide transport) are up-regulated. Finally, by using this same platform, we were able to monitor gene expression in creeping bentgrass treated with either potassium silicate or phosphite, and inoculated with S. homoeocarpa. Our results indicate that both elicitors significantly affect gene expression in creeping bentgrass, and particularly those involved in protein synthesis and degradation. Both elicitors also affected the accumulation of transcripts coding for transcription factors and for a few genes involved in plant defense mechanisms. Our results allow us to gain a better understanding of the effects of elicitors on the A. stolonifera – S. homoeocarpa interaction and open up the possibility of other experiments using the same platform in order to increase our knowledge on this disease.

Depuis maintenant plusieurs années, il a été démontré que le silicium (Si) protège les plantes dans moult interactions hôte-agent pathogène. Cependant, les mécanismes par lesquels le Siexerce son rôle prophylactique restent flous. Dans les interactions plante-agent pathogène, en particulier dans le cas des agents biotrophes qui reposent fortement sur la formation d’haustoria et la libération d’effecteurs pour leur virulence, l’expression et la localisation des effecteurs dictent souvent le résultat de cette interaction. Il est maintenant connu que le Si s’accumule dans l’apoplaste des tissus végétaux. Étant donné que l'apoplaste est un site clé pour l’interaction entre les effecteurs des agents pathogènes biotrophes et les récepteurs membranaires des cellules végétales, nous avons émis l’hypothèse que le Si interfèrerait avec la reconnaissance effecteur / récepteur, ce qui conduirait à une résistance accrue des végétaux. Lors de mes travaux de doctorat, nous avons préconisé une approche holistique pour l’étude de l’impact du Si dans l’interaction soya-Phytophthora sojae. Brièvement, nous avons analysé les réponses phénotypiques de l’interaction en présence de Si, nous avons effectué une étude histologique poussée sur les racines de soya infecté par P. sojae, nous avons effectué une analyse transcriptomique complète de la plante et de l’agent pathogène au fil du temps, et nous avons tenté de localiser la présence d’effecteurs au niveau subcellulaire grâce à l’immunocytochimie et le marquage à fluorescence. Lors de ces travaux, nous avons pu observer une reconnaissance rapide de l'hôte par P. sojae grâce au développement de corps ressemblant à des haustoria, suivie de l'expression et de la libération d'effecteurs dans la région apoplastique et d'une expression élevée des gènes liés àla défense et ce, à un stade précoce. Chez les plantes préalablement traitées au Si, une pathogenèse limitée a été observée, tandis que l’expression des gènes de défense de la plante était limitée et que la présence d’effecteurs tels le Avr6 était à la baisse dans la région apoplastique. Ces résultats indiquent que le Si interfère avec la reconnaissance de l'hôte par l'agent pathogène, ce qui entraîne une interaction incompatible. / Silicon (Si) has been shown to protect plants in a number of host-pathogen interactions, however, the mechanisms by which it exerts its prophylactic role remain elusive. In plantpathogen interactions, especially a biotroph that relies heavily on the formation of haustorium and release of effectors for its virulence, the expression, and localization of effectors will often dictate the outcome of that interaction. Given that the apoplast is a key site of interaction between effectors and plant defenses receptors, as well as the site of amorphous-Si accumulation, it is not unlikely that Si interferes with effector/receptor recognition, which would lead to an incompatible interaction. We have conducted a holistic approach by studying the impact of Si in the interaction soybean-Phytophthora sojae through analysis of the phenotypic responses, the histology of P.sojae-infected soybean roots, gene expression analyses for the plant and the pathogen over time, and sub-cellular localization of target effectors through immunolocalization and fluorescence-labeling. In control plants, we observed a rapid host recognition by P. sojae through the development of the haustorium-like bodies, followed by expression and release of effectors into the apoplastic region and high expression of defense-related genes at early-stage (2-4 dpi). A Si treatment resulted in limited pathogen development, and significantly lower expression and presence of Avr6 in the apoplastic region, as well as a significant reduction in expression of plant defense genes. These results indicate that the Si interferes with host recognition by the pathogen which translated into an incompatible interaction.