Les entérobactéries du genre Xenorhabdus sont pathogènes de larves d'insectes et symbiotiques de nématodes du genre Steinernema. En lutte biologique, les couples Steinernema-Xenorhabdus sont utilisés contre un large spectre d'insectes ravageurs de culture. Les deux partenaires du couple modèle Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila peuvent être expérimentalement dissociés tout en restant pathogènes pour les insectes. En revanche, certaines souches de Xenorhabdus sont non-virulentes lorsqu'elles sont injectées directement dans une larve d'insecte. L'objectif de cette thèse est de caractériser deux souches non-virulentes de Xenorhabdus, X. poinarii G6 (Xp G6) et X. bovienii CS03 (Xb CS03). Les souches appartenant à l'espèce non-virulente X. poinarii possèdent des génomes de petite taille. Nous avons mis en évidence un phénomène de réduction génomique due à la délétion de larges régions génomiques chez la souche Xp G6. Cette évolution pourrait avoir eu lieu suite à un transfert des fonctions bactériennes de virulence à son nématode hôte et/ou à sa spécialisation envers certains coléoptères. Au sein de l'espèce X. bovienii, Xb CS03 est non-virulente par injection dans les lépidoptères Spodoptera littoralis et Galleria mellonella. Par rapport à d'autres couples némato-bactériens Steinernema sp.-X. bovienii, le couple formé par Xb CS03 et son nématode symbiotique S. weiseri 583 présente également une virulence atténuée sur ces lépidoptères. Le génome de Xb CS03 est de très grande taille et contient un grand nombre de gènes dégradés (pseudogènes). Une comparaison génomique entre Xb CS03 et une souche virulente appartenant à la même espèce, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), montre que Xb CS03 est plus riche que Xb SS-2004 en gènes codant des chaînes d'assemblage enzymatiques NRPS/PKS (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase) produisant des métabolites antimicrobiens potentiels. A l'inverse, Xb SS-2004 contient davantage de gènes codant des facteurs de virulence de type hémolysine, adhésine ou systèmes de sécrétion. Ceci suggère deux scénarios évolutifs différents, privilégiant une forte virulence pour Xb SS-2004 et l'élimination des compétiteurs au sein du cadavre de l'insecte pour Xb CS03. Enfin, une recherche de facteurs de virulence potentiels a été effectuée par une approche de génomique comparative entre les souches non-virulentes Xp G6 et Xb CS03, d'une part et trois souches de Xenorhabdus virulentes, d'autre part. L'analyse fonctionnelle de gènes candidats a été entamée. En conclusion, la caractérisation de nouveaux modèles bactériens dans le genre Xenorhabdus ouvre le champ à l'identification de nouvelles stratégies de virulence et de nouveaux facteurs de virulence chez les bactéries entomopathogènes. / Xenorhabdus are enterobacteria pathogenic of insect larvae and symbiotic of nematodes from the Steinernema genus. The Steinernema-Xenorhabdus associations are used against a wide range of insect pests. The two partners of the model Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila association can be experimentally dissociated. Each partner is pathogenic for insect larvae. Contrarily, some other Xenorhabdus strains are non-virulent when injected directly into insect larvae. In this thesis, we characterized two non-virulent Xenorhabdus strains, X. poinarii G6 (Xp G6) and X. bovienii CS03 (Xb CS03). Strains from the X. poinarii species had small-sized genomes. We showed that the Xp G6 strain had undergone a genome reduction due to the deletion of large genomic regions. Transfer of virulence functions from the bacteria to the nematode and/or the specialization of the association towards coleopteran insects are likely the cause of this evolution. Within the X. bovienii species, Xb CS03 was non-virulent strain when injected into the Spodoptera littoralis and Galleria mellonella lepidopteran insects. When compared to other Steinernema-X. bovienii pairs, the association between Xb CS03 and its symbiotic nematode S. weiseri 583 had also a lower virulence on those insects. Xb CS03 had a large-sized genome and harbored numerous degraded genes (pseudogenes). Genome comparison between Xb CS03 and a virulent strain from the same species, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), showed that Xb CS03 contained more loci encoding NRPS/PKS enzymes (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase), producing potential antimicrobial metabolites, than Xb SS-2004. On the other hand, Xb SS-2004 contained more genes encoding virulence factors such as hemolysins, adhesins or secretion systems. This suggests that the two strains followed different evolutionary scenarios, favoring strong virulence in Xb SS-2204 and elimination of competitors for Xb CS03.Finally, we searched for potential virulence factors by comparing the genomes of the non-virulent strains Xp G6 and Xb CS03 with three virulent strains. Functional analyses of the candidates are in progress. In conclusion, characterizing new bacterial models in the Xenorhabdus genus paves the way for the identification of new virulence strategies and new virulence genes in entomopathogenic bacteria.

Le nématode doré est un endoparasite sédentaire affectant la culture de la pomme de terre. Les populations de ce nématode peuvent être contrôlées par l’utilisation de cultivars résistants. Le gène H1 confère une résistance presque complète. Le projet visait à introduire par rétrocroisement assisté de marqueurs, le gène H1 dans un cultivar aux qualités agronomiques recherchées. Premièrement, des marqueurs moléculaires liés au gène H1 (TG689 et 57R) ont permis de déterminer au sein des descendances de rétrocroisement les individus qui en sont porteurs. Puis, une approche de génotypage par séquençage (GBS) a été utilisée pour caractériser les individus BC1F1 ayant ce gène. Un catalogue de 5745 marqueurs a été obtenu et une validation par séquençage 454 a confirmé 66,1 % des 250 génotypes analysés. Les marqueurs ont permis de sélectionner parmi les descendants BC1F1 ayant le gène H1, ceux ayant la plus faible contribution allélique provenant du parent résistant.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 septembre 2023) / Le nématode à kyste du soja (NKS - Heterodera glycines) est l'agent pathogène le plus important sur le plan économique affectant les cultures de soja (Glycine max (L.) Merr) et entraîne des réductions significatives du rendement à l'échelle mondiale. Actuellement, la principale méthode de gestion de ce parasite racinaire consiste à utiliser la résistance naturelle de l'hôte. Deux sources de résistance génétique sont couramment employées pour atténuer ces pertes : les introductions de plantes de soja (PI) 548402 (Peking) et PI 88788. Cependant, en Amérique du Nord, plus de 95 % des variétés de soja résistantes tirent leur résistance de PI 88788. Bien que toujours efficace, un usage prolongé et soutenu de ces sources génétiques a conduit à l'émergence de virulence au sein de populations de NKS, avec certaines sous-populations désormais en mesure de surmonter la résistance de l'hôte. Le soya étant appelé à devenir l'une des cultures les plus importantes sur le plan économique au Québec et au Canada, comprendre comment le NKS surmonte la résistance est crucial. Pour mieux définir la base génétique de la virulence, une analyse transcriptomique comparative a été menée à l'échelle de l'individu permettant d'établir le profil d'expression de nématode unique. Le séquençage de multiples femelles, phénotypiquement sélectionnées sur la base de leur virulence, a permis d'établir un répertoire de gènes exprimés 16 jours après l'infection sur les lignées de soya résistantes Peking et PI 88788 et la lignée sensible Essex. En contrastant ces profils d'expression, nous avons constaté des variations dans les gènes effecteurs des nématodes se développant sur ces trois lignées, suggérant des stratégies distinctes pour contourner les différents types de résistance. Une analyse plus approfondie des gènes exprimés dans les nématodes virulents se développant sur Peking a révélé un large éventail de polymorphismes de séquence et d'utilisation différentielle des exons qui n'ont pas été observés dans les autres groupes de nématodes testés. S'appuyant sur la découverte d'épissage alternatif probable au niveau de gènes effecteurs, un transcriptome de novo a été généré à l'aide de longues lectures de séquences obtenues à partir de nématodes uniques. Cette analyse visait à évaluer la présence et l'étendue de l'épissage alternatif dans les gènes effecteurs et globalement à travers l'ensemble du transcriptome. En comparant le profil d'expression des transcrits identifiés dans cette analyse, entre des femelles virulentes contre PI 88788 et des femelles avirulentes, deux nouveaux effecteurs candidats prometteurs (Hg-CPZ-1 et Hg16414.1) ont été identifiés, ainsi que six effecteurs supplémentaires, tous surexprimés chez les femelles virulentes. Finalement, les microARN (miARN) du NKS, potentiellement impliqués dans la régulation post-transcriptionnelle des gènes effecteurs, ont été caractérisés à l'aide de sRNA-Seq. L'analyse des petits ARN isolés de nématodes entiers et d'exosomes, a permis d'identifier un grand jeu de miARN conservés et inédits, spécifiques au NKS ou aux Heterodera. Également, l'usage de deux prédicteurs de cibles, un spécifique aux animaux et l'autre spécifique aux plantes, a prédit un sous-ensemble de miARN capable d'interagir simultanément avec des gènes effecteurs et des gènes putativement liés à la résistance chez le soja, suggérant une nature complexe du parasitisme du NKS. En résumé, les résultats de ces études ont permis non seulement d'améliorer notre compréhension des mécanismes sous-jacents à l'évolution et à la régulation des gènes effecteurs, mais ont également identifié des cibles potentielles pour améliorer la résistance contre le NKS et détecter plus efficacement la présence de ce parasite destructeur. / The soybean cyst nematode (SCN - Heterodera glycines) is the most economically important pathogen affecting soybean crops, causing significant reductions in yield on a global scale. Currently, the primary method for the management of this destructive root parasite is by utilizing natural host resistance. There are two main sources of genetic resistance commonly used in commercial practices to mitigate these losses: soybean plant introductions (PI) 548402 (Peking) and PI 88788. However, in North America, over 95% of resistant soybeans derive their resistance from PI 88788 genetics. Although still effective to a large extent, prolonged exposure to these limited genetic sources has led to the emergence of virulence within the SCN population, with subpopulations of nematodes now capable of overcoming host resistance. Given that soybean is expected to become one of the most economically significant grain crops in Quebec and Canada, it is crucial to understand how these nematodes overcome resistance. To gain insights into the genetic basis of virulence, a comparative transcriptomic analysis was conducted on individual nematodes isolated from multiple SCN populations with varying degrees of virulence against both main sources of resistance. By comparing the gene expression profiles of females categorized by their virulence phenotypes, we observed a significantly different transcriptomic response in females developing on Peking compared to those developing on PI 88788 or the susceptible control Essex. Indeed, overexpression and repression was observed in multiple effector genes of females developing on Peking. Further sequence analysis of expressed genes in Peking virulent nematodes also revealed a wide array of sequence polymorphisms and differential exon usage not shared by PI 88788 virulent or avirulent nematodes. Building upon the findings of potential alternative splicing in effector genes, a de-novo genome-guided transcriptome was generated in chapter two using long reads sequencing generated from single nematodes. This analysis aimed to assess the presence and extent of alternative splicing within effector genes and, more broadly, the SCN transcriptome. By comparing the expression profiles of these transcripts in PI 88788 virulent and avirulent females from different populations, simultaneously selected on both cultivars, two promising novel effector gene candidates (Hg-CPZ-1 and Hg16414.1) were identified, along with six other overexpressed effector candidates common to all virulent females from PI 88788. Although the two first chapters identified multiple candidate effectors associated with Peking and PI 88788 virulence, the regulatory mechanisms controlling these effectors remained unknown. Consequently, the third chapter explored the SCN microRNAs (miRNA) characterizing candidates potentially involved in the post-transcriptional regulation of effector genes. A comprehensive analysis of whole-nematodes and exosome-derived miRNAs revealed a diverse set of species- and lineage-specific candidates characterized for the first time in the SCN. By utilizing animal-specific and plant-specific miRNA target predictors, a subset of these miRNAs were also predicted to interact with nematode effectors and soybean resistance-related genes emphasizing the complex nature of SCN parasitism through the potential ability of nematodes to not only regulate its effectors genes but also its host genes. In summary, the findings from these chapters have not only enhanced our understanding of the mechanisms underlying the evolution and regulation of effector genes but also provide potential targets for improving resistance against SCN and detecting the presence of this destructive root parasite more effectively.

Le nématode doré, Globodera rostochiensis, est un nématode phytoparasite qui peut infecter des plantes agricoles telles la pomme de terre, la tomate et l’aubergine. En raison des pertes de rendement considérables associées à cet organisme, il est justifiable de quarantaine dans plusieurs pays, dont le Canada. Les kystes du nématode doré protègent les œufs qu’ils contiennent, leur permettant de survivre (en état de dormance) jusqu’à 20 ans dans le sol. L’éclosion des œufs n’aura lieu qu’en présence d’exsudats racinaires d’une plante hôte compatible à proximité. Malheureusement, très peu de connaissances sont disponibles sur les mécanismes moléculaires liés à cette étape-clé du cycle vital du nématode doré. Dans cet ouvrage, nous avons utilisé la technique RNA-seq pour séquencer tous les ARNm d’un échantillon de kystes du nématode doré afin d’assembler un transcriptome de novo (sans référence) et d’identifier des gènes jouant un rôle dans les mécanismes de survie et d’éclosion. Cette méthode nous a permis de constater que les processus d’éclosion et de parasitisme sont étroitement reliés. Plusieurs effecteurs impliqués dans le mouvement vers la plante hôte et la pénétration de la racine sont induits dès que le kyste est hydraté (avant même le déclenchement de l’éclosion). Avec l’aide du génome de référence du nématode doré, nous avons pu constater que la majorité des transcrits du transcriptome ne provenaient pas du nématode doré. En effet, les kystes échantillonnés au champ peuvent contenir des contaminants (bactéries, champignons, etc.) sur leur paroi et même à l’intérieur du kyste. Ces contaminants seront donc séquencés et assemblés avec le transcriptome de novo. Ces transcrits augmentent la taille du transcriptome et induisent des erreurs lors des analyses post-assemblages. Les méthodes de décontamination actuelles utilisent des alignements sur des bases de données d’organismes connus pour identifier ces séquences provenant de contaminants. Ces méthodes sont efficaces lorsque le ou les contaminants sont connus (possède un génome de référence) comme la contamination humaine. Par contre, lorsque le ou les contaminants sont inconnus, ces méthodes deviennent insuffisantes pour produire un transcriptome décontaminé de qualité. Nous avons donc conçu une méthode qui utilise un algorithme de regroupement hiérarchique des séquences. Cette méthode produit, de façon récursive, des sous-groupes de séquences homogènes en fonction des patrons fréquents présents dans les séquences. Une fois les groupes créés, ils sont étiquetés comme contaminants ou non en fonction des résultats d’alignements du sous-groupe. Les séquences ambiguës ayant aucun ou plusieurs alignements différents sont donc facilement classées en fonction de l’étiquette de leur groupe. Notre méthode a été efficace pour décontaminer le transcriptome du nématode doré ainsi que d’autres cas de contamination. Cette méthode fonctionne pour décontaminer un transcriptome, mais nous avons aussi démontré qu’elle a le potentiel de décontaminer de courtes séquences brutes. Décontaminer directement les séquences brutes serait la méthode de décontamination optimale, car elle minimiserait les erreurs d’assemblage.

Les nématodes à galles du genre Meloidogyne peuvent provoquer des pertes de récolte importantes chez de nombreuses plantes d’intérêt agronomique, comme le caféier (Coffea arabica). Dans ce travail, une variété de C. arabica (UFV 408-28) résistante à M. incognita a été identifiée et les réponses de résistance de la plante ont été caractérisées aux plans histologique et moléculaire. La résistance du génotype UFV 408-28 s’exprime par une réaction de type hypersensibilité (RH), avec mort cellulaire au site d’infection. L’infection par M. incognita est stoppée avant la formation des sites nourriciers. Chez la plante sensible (IAC15), le développement du nématode se poursuit jusqu’à la production d’oeufs dans les galles, le cycle complet durant environ 45 jours. L’étude comparative des réponses moléculaires des deux génotypes entre 4 et 6 jai montre une spécificité de l’expression des gènes associée à la RH ou à la sensibilité. Dans le génotype résistant, l’expression de gènes liés à la voie de résistance dépendante du acide salicylique, ou à la voie des composés phénylpropanoides, est particulièrement modifiée. L’identification de gènes impliqués dans l'expression de la résistance, et pouvant être utilisés comme marqueurs de sélection offre de nouvelles perspectives pour améliorer les variétés commerciales de café. En parallèle, la transformation génétique de C. arabica a été développée à l’aide du gène rapporteur uidA (GUS), permettant désormais d’envisager le transfert de gènes d’intérêt pour étudier leur rôle dans la résistance aux nématodes. / Os nematoides da galha do gênero Meloidogyne provocam perdas importantes na produção de numerosas plantas de interesse agronômico, como o cafeeiro (Coffea arabica). Neste trabalho foi identificado o acesso UFV 408-28 de C. arabica resistente à M. incognita e foram caracterizadas as respostas de resistência da planta nos níveis histológico e molecular. A resistência do genótipo UFV 408-28 se exprime por uma reação do tipo hipersensível (RH), com morte celular no local da infecção. A infecção por M. incognita é bloqueada antes de haver a formação de sítios de alimentação. Na planta suscetível (IAC15), o desenvolvimento do nematoide prossegue até a produção de ovos nas galhas, sendo que o ciclo se completa em aproximadamente 45 dias. O estudo comparativo das respostas moleculares dos dois genótipos entre 4 e 6 dias após infecção mostraram uma especificidade da expressão dos genes associados à RH ou à suscetibilidade. No genótipo resistente, a expressão de genes ligados à via de resistência dependente do ácido salicílico, ou à via dos compostos fenilpropanoides, é particularmente modificada. A identificação dos genes implicados na expressão da resistência pode ser utilizada no desenvolvimento de marcadores de seleção para o melhoramento de variedades comerciais de cafeeiro. Em paralelo, a transformação genética de C. arabica foi desenvolvida com o auxílio do gene repórter uidA (GUS), permitindo assim a possibilidade de transferência de genes para o estudo do seu respectivo envolvimento na resistência aos nematoides.

Les nématodes à galle du genre Meloidogyne sont des parasites telluriques provoquant de graves pertes agricoles dans presque tous les systèmes de culture des plantes, et en particulier affectent la production de riz (Oryza sativa L.) dans toutes les régions cultivées. Ces parasites biotrophes obligatoires établissent une interaction compatible avec leur hôte grâce à des effecteurs protéiques produits par leurs glandes œsophagiennes et sécrétés dans la cellule végétale à travers leur stylet. L'objectif de ce travail était d'identifier parmi les protéines sécrétées celles qui jouent un rôle dans la virulence du nématode. L'interaction compatible entre la variété de riz Nipponbare et deux espèces de RKN (Meloidogyne incognita et Meloidogyne graminicola) a été choisie comme modèle et décryptée par des approches d'histologie et de transcriptomique. Trois nouvelles protéines de M. incognita spécifiquement exprimées dans les phases précoces de l'interaction ont été identifiées. Les deux gènes Mi-SP1 (Minc17980) et Mi-SP5 (Minc14137) sont exprimés dans les glandes subventrales alors que Mi-SP4 (Minc16281) s'exprime dans la glande dorsale de la larve parasitaire dite « juvénile au stade 2 (J2) ». Mi-SP1 et Mi-SP4 sont des gènes pionniers (sans homologue dans les bases de données publiques) et Mi-SP5 code potentiellement pour une déstabilase, de la famille des lysozymes. Les deux protéines pionnières Mi-SP1 et Mi-SP4 sont adressées dans le noyau et le cytoplasme de cellules de tabac après expression hétérologue en fusion avec la protéine GFP. La protéine Mi-SP5 exprimée en fusion GFP dans les cellules épidermiques d'oignon est localisée dans la paroi cellulaire. L'atténuation de l'expression des trois gènes Mi-SPs chez les J2s, induite par l'absorption de petits ARN interférants (siRNA), entraine une baisse significative de la reproduction du nématode chez le riz. De plus, la protéine Mi-SP1 permet de réprimer les défenses basales de la plante induites par le facteur bactérien flg22, telles que la production de composés réactifs d'oxygène. L'expression dans le riz de micro-ARNs artificiels (amiRNA) définis pour spécifiquement éteindre l'expression de Mi-SP5 entraine également une baisse significative de la reproduction du nématode chez le riz. L'analyse fonctionnelle de Mi-SP1 et de Mi-SP5 a montré que ces deux protéines sont capables de jouer un rôle important dans l'interaction compatible riz-nématode. / Root-knot nematode, Meloidogyne sp., are telluric pests causing severe agricultural lost in almost all plants growing system including cereals. These obligate biotrophic parasites affect the rice production in all cultivated countries. Meloidogyne incognita establishes a compatible interaction with the plant host thanks to effectors produced by esophageal glands and secreted in the plant cell through the stylet. The objective of this work was to identify secreted proteins involved in the virulence of the nematode. The compatible interaction between rice variety Nipponbare and two species of RKN (Meloidogyne incognita and Meloidogyne graminicola) was chosen as a model and decrypted by histology and transcriptomic approaches. Three new proteins of M. incognita which were specifically expressed during early stages of interaction have been identified. Two genes Mi-SP1 (Minc17980) and Mi-SP4 (Minc16281) were pioneers with no homolog in databanks and Mi-SP5 (Minc14137) encodes for a putative destabilase, belongs to lysozyme family. Mi-SP1 and Mi-SP5 were expressed in the subventral glands whereas Mi-SP4 was expressed in the dorsal gland of the parasitic larva called “juvenile stage 2 (J2)". The two pioneer proteins Mi-SP1 and Mi-SP4 were localized in both the nucleus and the cytoplasm of tobacco cell after heterologous expression whereas Mi-SP5 was located in the onion epidermal cell wall. The silencing of three effectors by soaking approach using siRNAs leads to a significant reduction in nematode reproduction in rice. In addition, Mi-SP1 can suppress the plant defences PTI triggered by the PAMP flg22. Knock-down Mi-SP5 by host-delivered RNAi also causes a significant reduction in nematode reproduction in rice. The functional analysis of Mi-SP1 and Mi-SP5 showed that these two effectors are able to play important roles in rice-nematode interaction.

Au Portugal où il a été récemment introduit accidentellement, le nématode phytopathogène invasif Bursaphelenhus xylophilus est véhiculé et transmis par son vecteur indigène Monochamus galloprovincialis aux arbres hôtes (Pinus pinaster). Pour estimer les risques d'invasion et de propagation en France et au reste de l'Europe, une étude approfondie de la biologie et de l'écologie du vecteur M. galloprovincialis,, a été menée dans ce pays, en parallèle avec une étude de la variabilité génétique et morphologique de ses populations et de celles de son espèce sœur M. sutor. Il a été montré que M. galloprovincialis, présent dans toutes les forêts françaises, possède quatre stades larvaires qui ont été décrits. La fécondité, la durée des stades larvaires et la longévité ont été mesurées. L'existence d'une diapause au quatrième stade larvaire a été observée, dont l'effet est une synchronisation des émergences d'adultes ; une diapause prolongée semble exister chez une faible fraction de la population. Le développement larvaire peut être affecté par divers facteurs, dont les dimensions du rondin d'élevage. M. galloprovincialis a montré une préférence pour Pinus sylvestris, mais il peut aussi bien se développer sur d'autres espèces de Pinus notamment P. pinaster, essence majoritairement attaquée dans les régions du Sud Ouest. Il s'est avéré que ce sont surtout les conditions climatiques et non l'essence hôte, qui jouent un rôle important dans la distribution de cet insecte, ce qui a été confirmé par l'étude moléculaire. La proximité génétique et morphologique des espèces M. galloprovincialis et M. sutor a été mise en évidence par douze sites polymorphes du gène de la cytochrome oxydase I et quatre caractères morphologiques dont trois correspondant à des caractères de génitalias mâles. L'ensemble des résultats a permis de conclure qu'un grand nombre de facteurs favorables à la propagation du nématode sont réunis en France.

Le nématode phytoparasite Radopholus similis est un ravageur majeur des bananiers et plantains dans le monde. Introduit à partir du XVIe siècle en Afrique et Amérique, ce nématode occasionne des pertes importantes dans les bananeraies traditionnelles. La mise au point de nouvelles méthodes culturales a permis de réduire son impact ; mais des connaissances supplémentaires sont requises pour comprendre sa persistance et prévenir sa dispersion. Considérée jusqu'alors comme marginale, la phase sol de R. similis avait été peu étudiée car les populations de R. similis sont faiblement concentrées dans le sol (environ 1/1 000e de celle des racines). Pourtant, le volume du sol exploré par les racines de bananier représente 100 à 300 fois le volume de ces racines ; la phase sol concerne 30 à 50 % des effectifs de R. similis. Après avoir considéré les caractéristiques des sols volcaniques antillais, et notamment les classes de capillaires susceptibles d'héberger R. similis (capillaires de 20 à 300 µm de diamètre), nous avons évalué les différentes méthodes d'extraction des nématodes : filtration Baermann, élutriation, centrifugation-flottaison, aspersion, macération dans l'eau oxygénée. Les rendements à l'extraction de chaque méthode, leurs avantages et inconvénients ont été discutés. Ce travail a été complété par l'évaluation d'une méthode de coloration vitale qui permet de discriminer les nématodes morts et vivants. L'aptitude à la survie de R. similis dans le sol a ensuite été évaluée. Pour cela, nous avons déposé des suspensions de nématodes dans des piluliers remplis de sol de natures et de potentiels matriciels variables, mais toujours sans ressource alimentaire. Ces piluliers ont ensuite été conservés jusqu'à 180 jours dans des conditions de température optimale pour R. similis. Les durées de survie mesurées ont ainsi été légèrement supérieures à celles que l'on trouve habituellement dans la bibliographie : si on exclut les sols saturés en eau, il restait au bout de six mois de 1,7 à 9,3 % de la population apportée dans le nitisol et de 9,5 à 11,9 % dans l'andosol. Pour les adultes, les courbes de décroissances de population de R. similis pouvaient généralement être ajustées à l'aide des modèles de décroissance exponentielle ou de Teissier. Ces courbes dépendaient de la nature du sol, du potentiel hydrique et du sexe. Nous avons ainsi observé que les mâles avaient une capacité de résistance surprenante ; dans le nitisol, les taux de survie ont été en moyenne proches du double de ceux des femelles. Cette capacité de survie des mâles serait liée à une moindre dépense énergétique journalière que chez les femelles : les mâles, dont le système digestif est atrophié, ne chercheraient pas activement leur nourriture et ne perdraient pas de réserves lors du développement des œufs. Par ailleurs, dans les sols stérilisés, la survie était optimale quand les sols étaient proches de la capacité au champ ; dans les sols non perturbés, elle était optimale dans les sols les plus secs. Ces résultats contradictoires pourraient s'expliquer par les interactions avec les autres organismes du sol qui, en diminuant la capacité de survie, pourraient avoir un rôle antagoniste. Une étude complémentaire a été réalisée dans des tubes remplis d'eau ou de solutions de sol, extraites d'un nitisol par centrifugation. Au bout de 35 jours, il restait 7 à 8 % des populations initiales de R. similis, et ce, pour les deux sexes. Cette espèce peut donc subsister assez longtemps dans des eaux qui circulent pour être disséminée par ruissellement. Nous avons donc étudié la dissémination de R. similis par les flux d'eau ; en surface à l'aide de simulateur de pluie, en profondeur à l'aide de cylindres de sol sur lesquels nous avons simulé des pluies allant jusqu'à 3,7 fois le volume poral du cylindre (pluie de 540 mm). Ces études ont été complétées par un dispositif au champ qui a permis de cartographier les recontaminations dans des parcelles isolées ou non hydrologiquement par des fossés. La dissémination passive a été très faible dans le sol et n'a concerné qu'une fraction marginale des populations. Il semble que R. similis ait adapté ses comportements pour résister à l'entraînement par les eaux (plasticité réflexe ?). En surface, les simulations de pluie ont montré que la dissémination par les eaux nécessitait des conditions bien particulières : sols proches de la saturation en eau, racines ou bulbes arrachés à la surface du sol. Néanmoins, la dissémination passive existe, essentiellement en surface ; elle s'apparente à un phénomène restreint aux évènements "catastrophe" à l'échelle du nématode : destruction de son milieu de vie par les intempéries accompagnées d'épisodes de ruissellement important. Elle est suffisante pour entraîner la recontamination d'une parcelle en moins de deux ans. L'ensemble de ces travaux a montré que le comportement de R. similis est un facteur essentiel pour comprendre sa survie et sa dispersion. Sa biologie lui permet de bien s'adapter aux cultures pérennes à multiplication végétative, comme le bananier. Lorsque ces dernières sont cultivées en monoculture, les dégâts peuvent être considérables.

Les nématodes à galles du genre Meloidogyne sont des parasites obligatoires des plantes. Lors de l'interaction compatible, ils induisent la formation de cellules nourricières hypertrophiées et plurinucléées leur permettant d'assurer croissance et reproduction. L'étude des mécanismes moléculaires impliqués dans la formation de ces cellules géantes a permis d'identifier une protéine associée aux microtubules, MAP65-3, essentielle à la formation de ces cellules géantes et au développement du nématode. Un des partenaires protéiques de MAP65-3 est un homologue de BUB3, membre du " Mitotic Checkpoint Complex " (MCC). Le MCC est un point de contrôle de la mitose assurant la fidélité de la ségrégation des chromosomes. Au cours de ma thèse, j'ai caractérisé chez la plante modèle Arabidopsis thaliana les homologues du MCC: BUB3.1, MAD2 et la famille multigénique composée de BUBR1, BRK1 et BUB1.2. J'ai démontré les interactions in planta entre les membres du complexe, certaines interactions ayant lieu au niveau des noyaux, voire au niveau des centromères. J'ai réalisé l'analyse fonctionnelle de ces gènes et montré qu'ils étaient exprimés dans les tissus enrichis en cellules en division comme MAP65-3. L'étude de la localisation subcellulaire des protéines a révélé une localisation cytoplasmique pour BUB3.1, BUB1.2 et MAD2, nucléaire pour BUBR1 et centromérique pour BRK1. Nous avons pu également montrer que lorsque des défauts d'attachement des microtubules du fuseau mitotique sont provoqués, BUB3.1, BUBR1 et MAD2 se relocalisent au niveau des kinétochores. L'étude de la famille BUB1/BUBR1 a révélé que l'inactivation des gènes correspondants induisait une sensibilité accrue à un traitement chimique déstabilisant les réseaux de microtubules. L'étude de la mitose chez ces mutants a révélé que BUBR1 est essentielle à la réalisation d'une mitose sans erreur chez Arabidopsis. Ce travail a ainsi permis de caractériser pour la première fois le MCC chez A. thaliana.

Les nématodes à galles du genre Meloidogyne peuvent provoquer des pertes de récolte importantes chez de nombreuses plantes d’intérêt agronomique, comme le caféier (Coffea arabica). Dans ce travail, une variété de C. arabica (UFV 408-28) résistante à M. incognita a été identifiée et les réponses de résistance de la plante ont été caractérisées aux plans histologique et moléculaire. La résistance du génotype UFV 408-28 s’exprime par une réaction de type hypersensibilité (RH), avec mort cellulaire au site d’infection. L’infection par M. incognita est stoppée avant la formation des sites nourriciers. Chez la plante sensible (IAC15), le développement du nématode se poursuit jusqu’à la production d’oeufs dans les galles, le cycle complet durant environ 45 jours. L’étude comparative des réponses moléculaires des deux génotypes entre 4 et 6 jai montre une spécificité de l’expression des gènes associée à la RH ou à la sensibilité. Dans le génotype résistant, l’expression de gènes liés à la voie de résistance dépendante du acide salicylique, ou à la voie des composés phénylpropanoides, est particulièrement modifiée. L’identification de gènes impliqués dans l'expression de la résistance, et pouvant être utilisés comme marqueurs de sélection offre de nouvelles perspectives pour améliorer les variétés commerciales de café. En parallèle, la transformation génétique de C. arabica a été développée à l’aide du gène rapporteur uidA (GUS), permettant désormais d’envisager le transfert de gènes d’intérêt pour étudier leur rôle dans la résistance aux nématodes. / Os nematoides da galha do gênero Meloidogyne provocam perdas importantes na produção de numerosas plantas de interesse agronômico, como o cafeeiro (Coffea arabica). Neste trabalho foi identificado o acesso UFV 408-28 de C. arabica resistente à M. incognita e foram caracterizadas as respostas de resistência da planta nos níveis histológico e molecular. A resistência do genótipo UFV 408-28 se exprime por uma reação do tipo hipersensível (RH), com morte celular no local da infecção. A infecção por M. incognita é bloqueada antes de haver a formação de sítios de alimentação. Na planta suscetível (IAC15), o desenvolvimento do nematoide prossegue até a produção de ovos nas galhas, sendo que o ciclo se completa em aproximadamente 45 dias. O estudo comparativo das respostas moleculares dos dois genótipos entre 4 e 6 dias após infecção mostraram uma especificidade da expressão dos genes associados à RH ou à suscetibilidade. No genótipo resistente, a expressão de genes ligados à via de resistência dependente do ácido salicílico, ou à via dos compostos fenilpropanoides, é particularmente modificada. A identificação dos genes implicados na expressão da resistência pode ser utilizada no desenvolvimento de marcadores de seleção para o melhoramento de variedades comerciais de cafeeiro. Em paralelo, a transformação genética de C. arabica foi desenvolvida com o auxílio do gene repórter uidA (GUS), permitindo assim a possibilidade de transferência de genes para o estudo do seu respectivo envolvimento na resistência aos nematoides.