Alors que la base des interactions hôte-pathogène chez les plantes terrestres sont désormais très bien décrites, que ce soit au niveau physiologique, métabolique ou moléculaire, chez les macroalgues marines les investigations n'en sont qu'à leur début. Chez l'algue brune L. digitata, les études sur les réponses de défense suite à l'élicitation par les oligoguluronates, ont permis d'appréhender la transduction du signal conduisant à la production d'un burst oxydant, ainsi que la mise en place tardive de la résistance. Le métabolisme halogéné est particulièrement actif chez cette algue. Il semble être impliqué dans les réponses de défense comme en témoigne l'émission d'iode moléculaire et de composés organiques halogénés volatils, suite à l'élicitation par les oligoguluronates. Dans ce contexte, j'ai étudié la régulation du transcriptome de L. digitata en réponse à l'élicitation par les oligoguluronates, par hybridation soustractive suppressive, macroarray et PCR Quantitative. J'ai ainsi identifié dix gènes codant notamment des haloperoxydases, des thiorédoxines et des enzymes de la voie des pentoses phosphates. L'induction de ces gènes suite à l'élicitation suggère une gestion originale du stress oxydant chez L. digitata. L'implication du métabolisme halogéné dans les réponses de défense a été mise en avant par l'expression différentielle de certains gènes codant des haloperoxydases. La régulation spécifique de certains de ces gènes apporte la première preuve expérimentale que les différents membres d'haloperoxydases ont évolué vers des fonctions biologiques spécifiques. L'identification de ces gènes comme marqueurs moléculaires des réponses de défense a permis d'établir la première modélisation de la signalisation intracellulaire conduisant à l'activation de gènes de défense de L. digitata et de souligner le rôle du peroxyde d'hydrogène dans plusieurs voies distinctes. Les outils développés et les marqueurs moléculaires identifiés permettront d'approfondir la compréhension des réponses de défense des macroalgues dans le contexte des interactions biotiques et de la signalisation à distance.

Nos travaux de recherches de thèse portent sur une étude comparative entre le déclanchement des mécanismes de défense in planta de la plante de melon après élicitation biotique, et un traitement avec un produit ayant des propriétés de Stimulateur des Défenses Naturelles (SDN). Le pathosystème étudié est Cucumis melo - Fusarium Oxysporum melonis. L'éliciteur abiotique SDN utilisé codé FEN560 est un extrait de graines de fenugrec (Trigonella foenum-graecum). Les principaux travaux sont : 1) L'analyse des activités enzymatiques relatives au stress et caractérisation d'enzymes PR. 2) L'étude des métabolites du métabolisme secondaire, notamment la production l'accumulation des composés organiques volatiles (COV). 3) Une étude de l'expression de gènes candidats impliqués dans la production de ces PR-protéines et/ou dans les voie de signalisation est aussi entreprise ; Les principaux résultats se traduisent par (i) une précocité et intensité de l'induction des activités enzymatiques étudiées pour les deux variétés et pour les organes d'un même plant (ii) Le priming est généralement observé au niveau du site de la seconde élicitation (infection FOM) avec une induction remarquable des PR-protéines. (iii) L'élicitation est Systémique, car l'induction se transmet mais à moindre intensité sur les intervalles de temps étudiés. (iv) L'augmentation de l'émission des COV coïncide avec l'induction de la LOX. Il est aussi noté l'émission de nouvelles molécules connus par leurs propriétés antibiotique ou répulsive des insectes herbivores ou attractive des prédateurs d'insectes herbivores. Les résultats sur les expressions des gènes candidats sont corrélés avec les activités enzymatiques et la production des composés organiques. Il en est ressorti que l'induction de la résistance par le traitement par pulvérisation de FEN560 est similaire au phénomène de « primig » dans la résistance systémique induite. / This work is a comparative study between defense mechanisms in melon plant induced by biotic elicitor and treatment by plant extract having simulative proprieties of plant defense mechanisms. The studied pathosystème is Cucumis melo - Fusarium oxysporum fsp melonis. The used plant extract elicitor is named FEN560, it is from fenugreek seeds (Trigonella foenum-graecum). The main works were: 1) Analysis of the enzymatic activities relating to the stress and characterization of PR-proteins sch as peroxidases and chitinases. The lipoxygenase (LOX), the key enzyme of oxylipins biosynthesis and phenylalanine ammonia-lyase, the key enzyme of the phenylpropanoids pathway, were also studyed. 2) The study of the metabolites of the secondary metabolism, in particular accumulation of volatile organic compounds (VOC). 3) A study of expression candidate genes implied in the production of Pr-proteins and the induced resistance pathways is also undertaken. The main results: (i) precocity and intensity of enzymatic activities induction for the two varieties after inoculation of pretreated plants (ii) the priming is generally observed in the site of the second elicitation with a remarkable induction of PR-proteins. (iii) The elicitation induced by FEN560 is systemic; because induction is transmitted between roots and shoots (iv) The modification of VOC emissions coincides with the induction of the LOX activity. It is also noticed the emission of new molecules known for their antibiotic properties or repulsive of the insects herbivorous or attractive of predatory of herbivorous insects. The results on the genes candidates' expression are in general correlated with the enzymatic activities and the production of the volatile organic compounds through LOX activity. In brief, the induction of resistance by the treatment by FEN560 is similar to the phenomenon of "primig" in induced systemic resistance.

Les extensines sont des glycoprotéines pariétales appartenant à la famille des HRGPs (Hydroxyprolin-rich glycoproteins) impliquées dans plusieurs fonctions telles que la croissance, le développement et la défense des plantes contre les pathogènes. Toutefois, leur mode d’action dans la réponse immunitaire végétale n’est pas encore bien connu et reste à élucider. Les extensines interviennent dans le renforcement de la paroi, un des premiers remparts cellulaires contre les pathogènes, en se liant entre elles de manière intra- et intermoléculaire. Ce « cross-linking » est catalysé par des enzymes peroxydases spécifiques et nécessite une correcte conformation des extensines, laquelle est conférée par leur partie glycosylée. Dans ce projet de thèse, nous avons donc entrepris d’étudier l’impact de la glycosylation des extensines sur la défense racinaire et tenté de caractériser, de manière préliminaire, des peroxydases potentiellement impliquées dans le « cross-linking » chez Arabidopsis thaliana. Des techniques d’immunocytochimie réalisées sur une sélection de mutants affectés dans la glycosylation des extensines ont révélé une modulation de la distribution des extensines dans la racine d’A. thaliana en réponse à une élicitation avec un peptide bactérien, la flagelline 22. L’un des résultats majeurs de cette étude a été de montrer l’importance de l’arabinosylation des extensines dans la colonisation de la racine par l’oomycète pathogène Phytophthora parasitica. Ainsi, l’ensemble de ces résultats nous apermis d’élaborer un modèle proposant d’illustrer l’importance de l’arabinosylation des extensines dans l’organisation et l’architecture de la paroi, modulant ainsi l’adhésion du pathogène sur les cellules de la racine et influençant in fine la colonisation de cette dernière. / Extensins are cell wall glycoproteins involved in various biological processes including plantprotection. However, their mode of action in plant immunity response is not clearly established and remains to be elucidated. Extensins are able to strengthen the cell wall, one of the first cellular barriers against pathogens, through intra- and intermolecular cross-links. This cross-linking is catalysed by specific peroxidase enzymes and requires a correct conformation of extensins conferred by their glycan moiety. This PhD project aimed to investigate the impact of extensin glycosylation in root defence and to characterize, as a preliminary study, the peroxidases potentially involved in the extensin crosslinking in Arabidopsis thaliana. Through immunocytochemistry techniques on mutants impaired withextensin glycosylation, we have revealed that a modulation of extensin distribution occurs in A. thaliana root in response to elicitation with the bacterial peptide, flagellin 22. We have also showed that extensin arabinosylation plays a major role, although probably indirect, in the root colonization by the pathogen oomycete Phytophthora parasitica. We have therefore elaborated a model proposing to illustrate the importance of extensin arabinosylation in the cell wall organization and architecture,modulating pathogen adhesion on root cells and influencing in fine root colonization.

Aphanomyces euteiches est un oomycète parasite racinaire des légumineuses causant des pertes de rendement récurrentes. La paroi d'A.euteiches contient 10% de N-acétylglucosamine (NAG) sous la forme de chitosaccharides non cristallins, associés aux glucanes pariétaux. Afin de pouvoir étudier leur activité biologique, un bioessai d'élicitation du système racinaire de la plante hôte Medicago truncatula a été mis au point en utilisant une préparation de fragments de chitine comme éliciteur témoin. La purification de fractions de parois hydrolysées, enrichies en NAG, a donné des fragments de glycanes composés de glucose et de NAG. Ces hétéropolymères présentent une structure nouvelle jamais décrite à ce jour. Le bioessai d'élicitation racinaire a révélé une activité biologique des fractions de paroi différente de celle des fragments de chitine chez M.truncatula. De façon intéressante, l'une des fractions induit des oscillations calciques nucléaires dans les cellules épidermiques de cultures de racines de M.truncatula, qui sont différentes de la réponse provoquée par des chitotétramères purs.