L'utilisation des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) pourrait constituer une alternative potentielle aux traitements fongicides conventionnels pour lutter contre les maladies cryptogamiques des plantes. Notre travail a consisté à étudier l'éventuel effet protecteur de la mycorhization arbusculaire chez le blé tendre (triticum aestivum L.) contre Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt), un champignon biotrophe responsable de l'oïdium, une maladie affectant les parties aériennes de la plante. L'inoculation mycorhizienne du blé avec le CMA Funneliformis mosseae (FM), en conditions controlées et optimisées, nous a permis d'obtenir parallèlement à un taux de mycorhization de 38% des plants de blé, une amélioration significative de la biomasse et un taux de protection contre Bgt estimé à 78%. Ces résultats suggèrent l'induction d'une résistance systémique des réactions de défense du blé par mycorhization (Mycorrhiza-Induced Resistance, MIR). Cette protection serait liée à une accumulation de composés phénoliques et de preoxyde d'hydrogène dans les cellules épidermiques des feuilles de blé mycorhizé, au niveau du site de pénétration de Bgt. Une surexpression des gènes POX, PAL, CH11 et NPR1 codant pour des marqueurs de défense a également été mise en évidence dans les feuilles en absence d'infection par Bgt. Enfin, nos travaux ont également souligné l'intégration de divers paramètres pour optimiser l'utilisation des CMA comme agents de biocontrôle chez le blé. La meilleure protection contre l'oïdium a été obtenue aec un apport en phosphore réduit de 5 fois par rapport à celui préconisé au champ et un inoculum mycorhizien à base de Fm, que ce soit chez un cultivar modérément sensible ou un cultivar plus résistant. / The use of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) could be an innovative alternative to chemicals against fungal plant diseases. Our work aimed at studying the possible protective effect of arbuscular mycorrhization in the bread wheat (Triticum aestivum L.) against Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt), a biotrophic fungi responsible of wheat powdery mildew, a disease affecting the aerial plant organs. Wheat mycorrhizal inoculation by Funneliformis mosseae (Fm), under controlled and optimized conditions, allowed us to obtain concomitantly a micorrhizal rate of 38%, a significant increase of plant biomass and a protection level against Bgt estimated at 78%. These results suggest the induction of systemic wheat defense reactions resulting from mycorrhization (Mycorrhiza-Induced Resistance - MIR). This protection is linked to an accumulation of phenolic compounds and hydrogen peroxide at the Bgt penetration sites in epidermal leaf cells of mycorrhized wheat plants. Up-regulations of POX, PAL, NPR1 and CH11 genes encoding for defense markers were also pointed out in leaves of mycorrhizal wheat in the absence of Bgt infection. Moreover, our study highlighted the importance of taking into account various parameters to optimize the use of AMF as biocontrol agents. The highest protection against powdery mildew was obtained with a 5-fold reduced phosphorus input compared to that recommended in the field and with the mycorrhizal inoculum Fm, in both a moderately susceptible or a more resistant cultuva

L'utilisation de molécules stimulatrices de défense des plantes (SDP), également appelées inducteurs de résistance, constitute une alternative possible aux traitements fongicides conventionnels pour contrôler les maladies dues aux chanpignons phytopathogènes. Dans cette étude, nous avons mis en évidence que trois produits à caractère SDP (FSOV2, FSOV7 et FSOV10) protègent le blé (Triticum aestivum L.) contre la septoriose (Mycosphaerella graminicola, anamorphe Zymoseptoria tritici) lorsqu'ils sont utilisés de façon préventive, mais cette protection dépend fortement du cultivar considéré. Les cultivars Alixan, Premio et Altigo testés ici présentaient au départ des niveaux de résistance distincts à la septoriose. Les protections obtenues ne sont pas liées à un effet direct sur la germination des spores du champignon, mais à l'induction des mécanismes de défense chez le blé qui réduisent la nécrose foliaire et la sporulation du champignon. Ainsi, l'observation des différents stades du processus infectieux de M. graminicola en microscopie et le dosage des activités enzymatiques fongiques de dégradation des parois (CWDE) in planta révèlent que le niveau de protection induite varie avec le SDP appliqué et avec le cultivar traité. L'expression de neuf gènes impliqués dans différentes voies de défense, suivi par RTqPCR, et les activités enzymatiques peroxydase et phénylalanine ammonia lyase ont été mesurée au cours du temps, depuis le traitement par les SDP jusqu'à 5 jours après infection. Les résultats obtenus montrent, que les mécanismes de défense sont induits différemment en fonction du cultivar et en fonction du SDP appliqué. Ces résultats suggèrent que la réussite au champ des SDP est conditionnée de façon déterminante par le choix du couple SDP-cultivar. / The use of resistance inducers (RI) is a potential alternative to conventional fungicide treatments against plant fungal diseases. In the present study, we revealed that preventive applications of three RI conferred protection efficacies against M. graminicola, with protection levels varying with the wheat cultivar. Alixan, Premio and Altigo cultivars were previously known to exhibit distinct resistance levels to M. graminicola. The observed protections did not result from a direct effect on spore germination, but were related to the induction of wheat defense mechanisms. The induced resistances reduced foliar necrosis, as well as the sporulation level of the fungus. Microscopic observations of the infection process of M. graminicola and cell wall degrading enzymes (CWDE) activities measured in planta showed that the applied RI as well as the considered treated wheat cultivar influences the impact on the infection process and the protection efficacy. We investigated from the time of treatment until 5 days after inoculation plant peroxidase and phenylalanine ammonia lyase activities and the expression of nine genes involved in distinct defense pathways. Our results indicated that defense mechanisms are differently induced according both to the wheat cultivar and the RI. Therefore, the successful use of RI at the field level strongly depends on the RI-cultivar combination.

Les recherches sur la lutte biologique (ou biocontrôle) par utilisation de micro-organismes connaissent un essor remarquable, les applications au champ étant cependant encore limitées en raison des variations d’efficacité dans la protection des plantes. Celles-ci sont souvent imputées à la non persistance des agents de biocontrôle dans la rhizosphère ou sur le végétal qu’ils sont censés protéger. Afin de réduire ce risque, une solution consiste à utiliser des micro-organismes isolés du végétal que l’on souhaite protéger. Dans le cadre de cette thèse, Pythium oligandrum, un oomycète colonisateur de la rhizosphère de nombreuses plantes dont la vigne, a été étudié pour lutter contre l’esca, une maladie du bois de la vigne pour laquelle il n’existe actuellement aucune méthode de lutte disponible. Des souches de P. oligandrum ont été isolées de la rhizosphère de ceps cultivés dans 3 régions viticoles (12 vignobles) du Bordelais présentant des sols variés : argilo-calcaire, sable-graveleux et graveleux. Les analyses des communautés fongiques et bactériennes obtenues par empreinte moléculaire (Single Strand Conformation Polymorphism) ont montré que, contrairement aux bactéries, les espèces fongiques différaient selon les régions. Des Pythium spp. aux oospores échinulées ont été isolées à partir des racines des ceps échantillonnés, avec une prédominance de P. oligandrum (séquençage de la région ITS). L’analyse des séquences des gènes codant pour le cytochrome oxydase I et une tubuline a permis de constituer 3 groupes de souches. Le séquençage d’autres gènes codant pour des protéines « élicitines-like » a indiqué que chaque souche présentait au moins un gène codant pour chacun des 2 types d’éliciteurs de P. oligandrum : l’oligandrine et les protéines de la paroi cellulaire (CWPs). Il apparaît que le type de sol et la microflore associée à la rhizosphère n’exerceraient pas une influence suffisante pour que la structure génétique des populations de P. oligandrum soient associées à un contexte tellurique particulier. En revanche, le type de porte-greffe et la méthode de désherbage (chimique ou mécanique) pourraient avoir une incidence sur la colonisation racinaire par P. oligandrum. Les relations entre P. oligandrum et les racines de la vigne ont été étudiées par analyse transcriptomique (microarray Vitis vinifera de 29 549 gènes). Les résultats obtenus montrent que de jeunes plants de vigne ont répondu à la colonisation racinaire par P. oligandrum en modifiant l’expression de gènes intervenant dans plusieurs voies métaboliques. Deux aspects a priori opposés ont été observés : P. oligandrum serait perçu comme (1) un agresseur contre lequel la plante a mis en place des réactions de défense mais en même temps, comme (2) un micro-organisme symbiotique car un certain nombre de modifications transcriptionnelles étaient similaires à celles reportées dans les interactions rhyzosphèriques symbiotiques (e.g. forte stimulation de gènes codant pour des subtilases). Un essai visant à induire chez la vigne une protection contre un champignon pathogène impliqué dans l’esca, Phaeomoniella chlamydospora, grâce à P. oligandrum, a été réalisé. La colonisation des racines par P. oligandrum a été associée à une réduction de la longueur des nécroses dues à P. chlamydospora. En adéquation avec ce résultat, l’analyse transcriptomique par RT-PCRq et microarrays a montré une surexpression de la voie de l’éthylène. Plusieurs gènes spécifiquement induits constitueraient des marqueurs de résistance qu’il conviendra de valider lors de prochaines expérimentations. / Biocontrol research based on the use of microorganisms is expanding very rapidly. However, the use of such bioncontrol agents is still too inconsistent to effectively protect plants in field applications. This phenomenon is often attributed to the non-persistence of biocontrol agents in the rhizosphere or on the plants. In order to reduce the risk of this happening, one solution consists in using microorganisms that are isolated from the plants needing protection. In this thesis, an oomycete called Pythium oligandrum, which colonizes the rhizosphere of many plants, including grapevine, was assessed for the control of esca, a grapevine trunk disease for which no control method is currently available. P. oligandrum strains have been isolated from the rhizosphere of vines cultivated in 3 wine-growing regions (12 grapevines) of Bordeaux with different types of soil: stony-sandy, silty and stony. Analyses of fungal and bacterial communities using a molecular fingerprinting method (Single Strand Conformation Polymorphism) showed that, unlike bacteria, the fungal species varied according to the sampling region. Roots of all the vines sampled were colonized by echinulated-oospore Pythium spp., with P. oligandrum strains predominating. Phylogenetic analyses based on the genes encoding the cytochrome oxidase I and one tubulin allowed these strains to be clustered into three groups. The sequencing of the elicitin-like genes, whose proteins are key components in inducing systemic resistance in plants, showed that each strain held at least one gene encoding for each of the two kinds of P. oligandrum elicitors (i.e. oligandrin and Cell Wall Proteins). Sequencing and molecular fingerprinting analyses showed thus that the type of soil and the rhizosphere microbiota did not shape the population structure of P. oligandrum. However, other factors such as the different kinds of rootstock and weeding management can also have an influence on the root colonization by P. oligandrum. The relationship between P. oligandrum and grapevine was studied using a transcriptomic approach (microarray Vitis vinifera, 29 549 genes). The results highlighted the modifications induced by young vines in response to P. oligandrum root colonization, in the genetic expression of several genes belonging to different metabolic pathways. Two aspects, that are usually opposed, were observed: P. oligandrum was perceived by the plant either (i) as a pathogen because certain defence reactions were triggered (e.g. calcium signalling, resistance genes, abscissic acid metabolism) or as (ii) a symbiotic microorganism since several transcriptional changes were similar to those reported in symbiotic interactions (e.g. induction of subtilase genes). An assay aimed at protecting grapevine against a pathogenic fungus involved in esca, and known to be responsible for wood necrosis, i.e. Phaeomoniella chlamydospora, was carried out. The root colonization by P. oligandrum was associated with a reduction in the length of necroses. In line with this result, transcriptomic analyses by microarrays and RT-qPCR showed overexpression of several genes, particularly those of the ethylene pathway. Some of these induced genes could be thus used as resistance markers, but this needs to be validated in further experiments.

Par leur stabilité, leur petite taille et leur nature monomérique, les domaines variables des immunoglobulines à chaînes lourdes, ou Nanobodies (Nb), sont incontournables en diagnostic et recherche médicale. Pourtant, leur utilisation en agro-biotechnologies demeure confidentielle.Dans l'idée de les utiliser pour étudier et combattre le Grapevine fanleaf virus (GFLV), responsable de la maladie du court-noué très préjudiciable à l'économie viticole mondiale, j'ai produit une collection de Nb spécifiques du GFLV.Fusionné à une protéine fluorescente et exprimé en plante de façon stable, un de ces Nb (alors appelé Chromobody, Cb) a conféré une haute résistance au GFLV inoculé mécaniquement ou transmis par nématodes.Le potentiel du Cb comme biocapteur a été validé par le suivi in vivo d’un isolat contournant la résistance mais toujours reconnu par le Cb. La structure du complexe Nb/GFLV a été résolue à 2,8 Å et révèle la zone occupée par le Nb à la surface de la capside.Ces résultats ouvrent des perspectives innovantes pour la compréhension du cycle infectieux d'un phytovirus et l'élaboration de nouvelles stratégies de lutte antivirale. / Due to their small size, high stability and strict monomeric nature, Nanobodies (Nbs) deriving from camelids heavy chain only antibodies have proven very valuable as diagnostic and therapeutic tools. However their use in agro biotechnology remains limited.In order to apply Nbs to the study and the control of grapevine fanleaf degeneration, I produced acollection of Nbs against Grapevine fanleaf virus (GFLV), the causal agent of this devastating disease worldwide.When fused to a fluorescent protein and stably expressed in plants, one of these Nbs (calledChromobody, Cb) conferred high resistance to GFLV, whether inoculated mechanically or by vector-mediated transmission.The identification of an isolate overcoming the resistance but still bound by the Cb allowed real-time tracking of the infection showing the high potential of Cbs as biosensors.The cryoEM structure of the Nb/GFLV complex was obtained at 2,8 Å and provides a clear picture of the footprint of the Nb on the surface of the GFLV capsid.These results pave the way for the innovative use of Nbs to unravel viral life cycle and to counter viral diseases.