Les champignons endophytes sont des microorganismes non-pathogènes impliqués dans des associations mutualistes avec les plantes. Les endophytes foliaires, en particulier, représentent un groupe très divers, mais leurs interactions avec la plante hôte et ses micro-organismes associés sont peu connues. Des travaux préliminaires initiés par notre équipe, explorant la diversité microbienne foliaire du conifère Cephalotaxus harringtonia, ont permis d’isoler la souche fongique Paraconiothyrium variabile (Ascomycota), un antagoniste du phytopathogène Fusarium oxysporum. Au cours de leur interaction, on détecte des quantités moindres de beauvéricine, une mycotoxine synthétisée par F. oxysporum. En parallèle, on observe une augmentation de la synthèse de deux oxylipines, l’acide 13-hydroperoxyoctadécadiénoïque (13-HPODE) et l’acide 13-oxo-octadécadiénoïque (13-oxo-ODE), dans la zone de confrontation. L'objectif de ce travail était de comprendre les mécanismes conduisant à la diminution de la beauvéricine au cours de l'interaction et d'explorer le rôle des oxylipines dans la régulation de cette dernière. Dans mon travail de thèse, je montre la présence de deux gènes lox chez P. variabile (pvlox1 et pvlox2) codant tous deux pour des manganèse lipoxygénases, potentiellement à l'origine des acides 13-HPODE et 13-oxo-ODE. Pvlox2 est spécifiquement induit pendant l'interaction, et ces résultats sont corroborés par une synthèse accrue de 13-HPODE chez P. variabile. Par ailleurs, l'interaction avec l’endophyte, ainsi que l'ajout de l’oxylipine 13-HPODE, régulent positivement la voie de biosynthèse de la beauvéricine, comme l’indiquent les teneurs plus élevées en mycotoxines observées chez F. oxysporum. Enfin, nous avons montré que la beauvéricine inhibait la croissance de l’endophyte, mais que ce dernier était capable de dégrader la mycotoxine, expliquant ainsi les faibles quantités de beauvericine observées initialement dans la zone de compétition. Ce travail contribue à la compréhension du rôle des oxylipines dans la communication inter-microbienne. / Endophytic fungi are non-pathogenic microorganisms involved in mutualistic associations with their host. Foliar endophytes, in particular, represent a very diverse group but little is known about their interactions with the host and its associated micro-organisms. In preliminary work, exploring the leaf microbial diversity of the conifer Cephalotaxus harringtonia, our team isolated the fungal strain Paraconiothyrium variabile (Ascomycota), an antagonist of the phytopathogen Fusarium oxysporum. During their interaction, decreased amounts of the F. oxysporum mycotoxin beauvericin, and higher amounts of the two oxylipins, 13-hydroperoxyoctadecadienoic acid (13-HPODE) and 13-oxo-octadecadienoic acid (13-oxo-ODE), were observed in the confrontation zone. The objective of the present work was to understand the mechanisms leading to beauvericin decrease during the interaction and to explore the role of oxylipins in beauvericin regulation. In my thesis work I show the presence of two lox genes in P. variabile (pvlox1 and pvlox2) coding both for manganese lipoxygenases, potentially at the origin of 13-HPODE and 13-oxo-ODE. Pvlox2 is specifically induced during the interaction, which lead to an increased synthesis of 13-HPODE in P. variabile. The endophyte itself, as well as the oxylipin 13-HPODE, up-regulated the beauvericin biosynthesis gene beas, which was paralleled by higher mycotoxin content in the mycelium of F. oxysporum. Finally, we showed that beauvericin inhibited the endophyte’s growth, but the latter was capable to degrade the mycotoxin, which explains the lower amounts of beauvericin found in the competition zone. This work presents pioneer undertaking to elucidate the role of oxylipins in inter-microbial crosstalk.

Ibourahema COULIBALY (2010). Contribution à létude de la résistance au séchage des bactéries lactiques (thèse de doctorat en français) ; Université de Liège, Gembloux Agro-Bio Tech, (Belgique), 260 p., 22 tableaux, 39 figures. Résumé Lutilisation de souches lactiques, à léchelle industrielle, nécessite une sélection sur base des propriétés technologiques, physiologiques et biochimiques, ainsi que la mise en oeuvre de procédés biotechnologiques bien maîtrisés pour leur production et leur conservation. A cet effet, le séchage est une étape importante. Sous forme sèche, le produit est plus facilement manipulable. Cependant au cours du séchage, les microorganismes subissent un stress thermique et/ou osmotique qui se traduit par une perte de viabilité pendant le stockage. Lutilisation dagents protecteurs au cours du stockage a permis dobtenir une bonne viabilité. En effet, les bactéries sont soumises pendant la lyophilisation et au cours du stockage à une mortalité liée en grande partie à loxydation des acides gras membranaires. Lanalyse de ces acides au cours des différents procédés de fabrication et de stockage permet de noter la présence des hydroperoxydes. Cette oxydation est engendrée par laction de loxygène sur les acides gras polyinsaturés principalement lacide linoléique (C18:2) et linolénique (C18:3) ce qui engendre la formation des hydroperoxydes : acide hydroperoxyoctadecadienoique (HPOD) et acide hydroperoxyoctadecatrienoique (HPOT) méthylés ou non en position 13- et 9-. Une analyse des composés secondaires émanant des poudres de bactéries lactiques indique la présence de composés volatils. Parmi ceux-ci, apparaissent des molécules volatiles (principalement des aldéhydes), qui modifient la flaveur dorigine des corps gras. Les études menées au niveau des constituants phospholipidiques de la membrane montrent un lien entre le degré doxydation et la mortalité cellulaire au cours du stockage. Les différents phospholipides déterminés au nombre de sept (7) subissent tous cette oxydation à des degrés divers. Lutilisation dantioxydant au cours du stockage permet dinhiber les phénomènes de peroxydation des lipides et permet également de maintenir la valeur nutritionnelle (teneur en AGPI, réduction des dérivés peroxydés nocifs) du produit. Ibourahema COULIBALY (2010). Contribution to the study of resistance of lactic acid bacteria subject to drying. (Dissertation in French) ; University of Liège, Gembloux Agro- Bio Tech , (Belgium), p. 260 p., 22 tables, 39 figures. Summary The use of lactic strains in industrial scale requires selection on the basis of technological, physiological and biochemical properties, as the implementation of biotechnological processes under control for their production and conservation. At this effect drying process is an important step. In dry form, the product is more easily manipulated. However during the drying process, microorganisms undergo heat stress and/or osmotic resulting in a loss of viability during storage. The use of protective agents during storage has resulted in a good viability. In fact, the bacteria are subjected during lyophilization and during storage to a mortality largely oxidation the membrane fatty acids. The analysis of these acids during the process helps to note the presence of hydroperoxydes which are the cause of this mortality. This oxidation is caused by the action of oxygen on polyunsaturated acids linoleic acid (C18:2) and linolenic (C18:3) mostly, causing the formation of hydroperoxydes: hydroperoxyoctadecadienoic acid (HPOD) and hydroperoxyoctadeca-trienoic acid (HPOT) at position 13 - and 9 - methyl or not. An analysis of secondary compounds from the powders indicates the presence of birds. These products appear volatile compounds (mainly aldehydes), hydrocarbons, alcohols, acids etc., which altered the original flavour of fat. Studies in phospholipids constituents of the membrane show a link between the degree of oxidation and cell death during storage. The various phospholipids determined, seven (7) are all undergo this oxidation to various degrees. The use of antioxidants during storage can inhibit the process of lipid peroxydation and helps also to maintain the nutritional value (PUFA content, reduction of harmful peroxide-derived) product.

Sous l'effet du stress oxydatif, la production des espèces réactives de l'oxygène (ERO) est accrue. Les ERO peuvent réagir avec différentes molécules biologiques dont les acides gras polyinsaturés libres ou provenant des lipides membranaires engendrant la formation d'hydroperoxydes d'acides gras. Dans le chloroplaste, ces molécules sont sujettes à de nombreuses modifications enzymatiques ou chimiques aboutissant à la formation d'oxylipines. Les oxylipines participent à la signalisation cellulaire (précurseurs de la voie du jasmonate par exemple), à la défense de la plante (activité antimicrobienne par exemple). Certaines de ces molécules très réactives et toxiques doivent être métabolisées en des produits moins réactifs, par des réactions d'oxydoréduction par exemple.La ceQORH (chloroplast envelope Quinone OxydoReductase Homolog) et IEP32 (Inner Envelope Protein 32) d'Arabidopsis thaliana sont des oxydoréductases chloroplastiques impliquées dans la détoxification de la plante. Elles sont transportées au travers de l'enveloppe du chloroplaste sans clivage de leur peptide de transit par une voie d'import alternative à la voie TOC/TIC (Translocon at the Outer envelope membrane of Chloroplasts et Translocon at the Inner envelope membrane of Chloroplasts). Ces particularités ont fait de la ceQORH et d'IEP32 des enzymes intéressantes à étudier.IEP32 a été purifiée et cristallisée. Les structures de la ceQORH sous forme apo, liée au NADPH et liée au NADP+ et à des inhibiteurs ont été déterminées en utilisant la cristallographie aux rayons X. Leur analyse a permis de mettre en évidence que la ceQORH existe sous différents états oligomériques dans les conditions expérimentales utilisées. Ces observations ont été confirmées par des expériences d'ultracentrifugation analytique. La ceQORH est une enzyme monomérique qui lie le NADPH par l'intermédiaire de son domaine de Rossmann . Le site catalytique, large et hydrophobe, permet à la ceQORH d'accommoder et de réduire un grand nombre de substrat dont le motif commun est la présence d'une fonction alcène en α, β d'un groupement carbonyle. Les constantes d'efficacité et d'affinité étant meilleures pour les γ-kétols que pour les quinones, nous proposons que la ceQORH soit renommée « γ-kétol réductase ».Mots clefs : chloroplaste - Medium chain dehydrogenase/reductase - γ-kétol réductase - oxylipines - oligomérisation - inhibition - cristallographie aux rayons X - ultracentrifugation analytique / Under the influence of the oxidative stress, the production of the Reactive Oxygen Species (ROS) is increased. These compounds can react with various biological molecules like free polyunsaturated fatty acids or derived from lipids producting hydroperoxides of fatty acids. In chloroplast, these molecules are subject to numerous enzymatic or chemical modifications resulting in oxylipins. Oxylipins participate in cell signaling (precursors of the way of the jasmonate for example), or in the defense of the plant (antimicrobial activity). However some of them are very reactive and toxic so they are metabolized in less reactive molecules by oxidoreduction reactions.The ceQORH (chloroplast envelope Quinone OxydoReductase Homolog) and IEP32 (Inner Envelope Protein 32) of Arabidopsis thaliana are chloroplast oxidoreductases involved in the plant detoxification. They are transported through the envelope of the chloroplast without cleavage of their transit peptide by an alternative import pathway of TOC/TIC (Translocon at the Outer envelope membrane of Chloroplasts and Translocon at the Inner envelope membrane of Chloroplasts). In order to better understand their roles, we studied their enzymatic properties and structures.IEP32 was purified and crystallized. The structures apo-ceQORH and bound to the NADPH/ NADP + with inhibitors were determined using X-ray crystallography. The analysis allowed us to show that ceQORH exists under different oligomerization states what was confirmed by results of analytical ultracentrifugation. The NADPH binding to the Rossmann fold induces the monomerization. The catalytic site is large and hydrophobic allowing to ceQORH to reduce many α, β-unsaturated carbonyls of various chain lengths. CeQORH was shown to reduce with high efficiency the reactive double bond of γ-ketols that's why we propose to rename ceQORH by “γ- ketol reductase”.Keywords: chloroplast – Medium chain dehydrogenase/reductase – γ-ketol reductase – oxylipins – oligomerization state – inhibition – X-ray crystallography – analytical ultracentrifugation

La défense pré-invasive ou stomatique est un mécanisme qui consiste en la fermeture des pores stomatiques présents sur les organes aériens des plantes lorsque celles-ci sont en contact avec certains agents pathogènes. Cette fermeture empêche ces derniers de pénétrer dans l’hôte et de le coloniser. Ce mécanisme s’active chez Arabidopsis inoculée par la bactérie Pseudomonas syringae pv tomato (Pst) DC3000. Des travaux préliminaires de notre groupe avaient montré que la carbonylation de protéines cibles par des espèces réactives électrophiles (EREs) représentait une étape cruciale de la signalisation cellulaire nécessaire à la mise en place de cette défense. Par des approches de marquage ciblé et de purifications couplées à des identifications par spectrométrie de masse en tandem (nanoLC-MS/MS), nous avons pu caractériser une sérine-thréonine protéine kinase qui joue un rôle déterminant dans ce mécanisme de défense. En effet, des plantes mutées sur le gène codant cette protéine ont perdu la capacité à induire la fermeture de leurs stomates et à déployer la défense stomatique vis-à-vis de la bactérie. De plus, l’introduction de la chimie click (cycloaddition alcyne-azide catalysée par le cuivre), dans nos approches de marquage, nous a permis d’identifier un ensemble de protéines très probablement carbonylées et susceptibles de jouer un rôle crucial dans ces évènements cellulaires qui contribuent à une part de l’immunité végétale. Enfin, les EREs étant capables d’induire la fermeture des stomates, nous avons cherché à savoir, dans le cadre de l’établissement d’une preuve de concept, si leur application sur des plantes permettrait la protection de ces dernières contre Pst. / Pre-invasive or stomatal defense is a mechanism which consists of closing the stomata present at surface of aerial organs of plants when they are in contact with certain pathogens. This closure prevents them from entering and colonizing the host. This mechanism is activated in Arabidopsis inoculated by the bacterium Pseudomonas syringae pv tomato (Pst) DC3000. Preliminary work by our group had shown that carbonylation of target proteins by reactive electrophile species (RES) was a crucial step of the cell signaling required to set up this defense. Through targeted tagging and purifications approaches coupled with tandem mass spectrometry identifications (nanoLC-MS/MS), we have been able to characterize a serine-threonine protein kinase that plays a crucial role in this defense mechanism. Indeed, plants mutated on the gene encoding this protein have lost their ability to trigger stomatal closure and to deploy the stomatal defense against the bacteria. In addition, the use of the click chemistry and notably, the copper-catalyzed alkyne-azide cycloaddition, in our tagging approaches has enabled us to identify a set of proteins that are most likely carbonylated and likely to play a significant role in these cell events that contribute to part of plant immunity. Finally, since RES are able to induce stomatal closure we sought to find out, in the context of establishing a proof-of-concept, whether their application to plants would enable them to be protected against the Pst.