Afin de mieux comprendre les interactions entre Plasmopara halstedii et le tournesol, nous nous sommes intéressés à la variabilité du pouvoir pathogène du parasite. Sur une population locale de P. halstedii obtenue sous des conditions naturelles renforcées d'infection et sous différentes pressions de sélection appliquées durant 5 années consécutives, nous avons analysé les liens existants entre l'apparition de nouvelles virulences et l'agressivité d'une part, la variabilité de l'agressivité de populations de la race 710 multipliées sous les différentes méthodes de gestion de gènes Pl, d'autre part. Deux méthodes ont été développées au cours de notre travail : * la première pour obtenir des isolats mono zoosporanges afin d'étudier la variabilité intra et interpathotype, * la deuxième pour mesurer l'agressivité. Quatre critères de l'agressivité : le taux de réussite de l'infection, la durée de latence, la densité de sporulation et la diminution de taille de l'hypocotyle, ont été analysés sur trois génotypes du tournesol présentant différents niveaux de résistance quantitative. La durée de latence et la densité de sporulation classent les souches en deux groupes selon leur agressivité. Cependant, le taux de réussite de l'infection et la réduction de longueur de l'hypocotyle jouent également un rôle important dans l'estimation de l'agressivité des souches. La capacité de P. halstedii à surmonter des nouveaux gènes " Pl " de la résistance race-spécifique chez le tournesol (apparition de nouvelles virulences) est associée à une agressivité plus élevée. Nos résultats suggèrent l'existence d'un impact du mode de gestion des gènes Pl sur l'évolution de l'agressivité. En effet, seules les stratégies qui maintiennent des effectifs de plantes malades assez élevés favorisent une évolution de l'agressivité de P. halstedii. Donc, les données acquises sur l'évolution du pouvoir pathogène chez P. halstedii suggèrent que la durabilité de la résistance verticale ne serait jamais satisfaisante quel que soit son mode de gestion. Il apparaît très important de mettre en place rapidement des méthodes de lutte intégrées impliquant la résistance quantitative.

La maladie de taches noires (TN ; champignon Leptosphaeria lindquistii) est une maladie importante en France. L'étude présentée dans cette thèse fournit des informations utiles sur l’épidémiologie de TN et sur la résistance quantitative du tournesol contre TN. Des expérimentations ont été menées sur petites parcelles au champ, plantes adultes (serre), et plantules (phytotron) pour (1) caractériser la dynamique spatiotemporelle de TN, (2) identifier les traits morphologiques affectant TN via des processus d’esquive de la maladie et en utilisant une procédure standardisée d'évaluation de la maladie, et (3) identifier des prédicteurs de résistance quantitative à TN. Cette étude suggère que (1) TN est associée à des épidémies monocycliques dans le sud ouest de la France, (2) les niveaux faibles de TN sont associés à des plantes ayant un grand nombre de feuilles vertes et de de grande taille, et (3) des prédicteurs de résistance quantitative à BS peuvent être identifiés expérimentalement. / Phoma black stem (BS) is caused by the fungus Leptosphaeria lindquistii, and is an important disease in France. The study presented in this dissertation provides useful information on BS epidemiology and sunflower quantitative resistance against the disease. Experiments were conducted on plants grown in small plots (field), adult plants (greenhouse), and seedlings (growth chamber) in order to (1) characterize the spatiotemporal dynamics of BS, (2) identify morphological traits affecting BS through disease escape processes and utilizing a standardised disease assessment procedure, and (3) identify predictors of quantitative resistance to BS. This study suggests that (1) BS is primarily associated to monocyclic epidemics in south west France, (2) low BS levels are associated with sunflower plants characterized by a large number of green leaves and large height, and (3) predictors of quantitative resistance to BS can be experimentally identified.

Les légumineuses font parties des familles les plus cultivées à la fois pour l'alimentation humaine et pour l'alimentation animale. Une des maladies principales de la luzerne (Medicago sativa), plante fourragère la plus cultivée au monde, est la verticilliose causée par Verticillium alfalfae, un champignon du sol. Sans traitements phytosanitaires efficaces et pratiques pour les maladies causées par des pathogènes du sol, la protection des cultures passe par la sélection de variétés résistantes. Dans cette thèse, la légumineuse modèle Medicago truncatula a été utilisée afin d'identifier des gènes candidats à la résistance quantitative à Verticillium alfalfae V31-2 (Va V31-2). La première étape de ces travaux a révélé des sources de résistance à la souche Va V31-2 au sein de l'espèce M. truncatula. Pour cela, 261 lignées (dont 246 accessions issues du projet MtHapMap) ont été inoculées et le développement de flétrissements foliaires a été suivi pendant quatre semaines, suivi d'un réisolement du pathogène à partir des parties aériennes. Ces analyses ont révélé une grande biodiversité de réponse à la verticilliose au sein de l'espèce Medicago truncatula, avec une variabilité inter et intra-populations. Dans une seconde partie, des QTL pour la résistance partielle à la verticilliose ont été identifiés par génétique d'association (GWAS) permettant la découverte de nouveaux QTL de résistance à Va V31-2 et la confirmation de la présence d'un QTL majeur sur le chromosome 7 précédemment décrit. Selon les phénotypes de maladie utilisés pour l'étude de GWAS, les QTL détectés sont différents, ce qui suggère des contrôles génétiques différents pour l'évolution des symptômes de maladie et la colonisation des parties aériennes par Va V31-2. Une seconde analyse de GWAS menée sur 90 accessions de la population tunisienne Soliman a révélé des gènes candidats différents de ceux identifiés à partir de la collection MtHapmap, suggérant une possible adaptation locale. La validation fonctionnelle de gènes candidats pour la résistance partielle a été entamée, en privilégiant ceux situés sur le chromosome 7, à la convergence de différentes études génétiques. La mise en place d'un système d'inoculation in vitro de racines transgéniques a permis de révéler le rôle du gène Medtr7g070480 codant pour une protéine SEC14 dans la résistance à Va V31-2. L'extinction de l'expression de ce gène par microARN artificiel dans le génotype A17 (résistant) et F83005.5 (sensible) diminue la colonisation des racines par Va V31-2, alors que sa surexpression augmente la colonisation chez A17 : il s'agirait donc d'un gène de sensibilité. L'unique polymorphisme génétique entraînant une substitution non synonyme entre A17 et F83005.5 explique 18,5% de la variation du niveau de résistance observée au sein des 246 accessions MtHapmap. L'étude de l'expression racinaire du gène MtSEC14 24 heures après inoculation par Va V31-2 dans un panel de 14 accessions sensibles et résistantes n'a pas montré de différences significatives entre ces deux types d'accessions. En parallèle, des gènes orthologues aux gènes candidats à la résistance à V. alfalfae ont été identifiés chez d'autres plantes modèles (Lotus japonicus, Arabidopsis thaliana, Nicotiana sp.), puis la pathogénicité de Va V31-2 a été testée chez ces espèces en vue de leur éventuelle utilisation pour valider le rôle de ces gènes. Un unique orthologue à MtSEC14 a également été identifié chez Medicago sativa. Grâce à la synténie entre M. truncatula et M. sativa, nos travaux pourront très probablement être transférés à la luzerne cultivée. A notre connaissance, ces travaux mettent en évidence pour la première fois le rôle d'un gène de sensibilité dans une résistance partielle à un micro-organisme chez les Légumineuses. / Pathogens, animals and weeds are responsible for losses ranging from 20% to 40% of global agricultural yield. Legumes are the second most grown crops after cereals as human and animal food, and their yield is also affected by pathogens. Verticillium alfalfae is a soil-borne pathogen causing high yield losses in alfalfa fields (Medicago sativa), the most worldwide legume forage crop grown. To date, there is no chemical control and crop breeding is the best way to protect alfalfa against V. alfalfae. However, Medicago sativa has a complex genome (allogamous and tetraploid), therefore in this work the model legume Medicago truncatula (diploid and self-fertile) was used to investigate genetic mechanisms involved in V. alfalfae V31-2 (Va V31-2) resistance. First, several sources of resistance were identified in M. truncatula biodiversity by assessing disease symptoms development in 261 lines from the Mediterranean basin inoculated by V. alfalfae V31-2. Reisolation of V. alfalfae V31-2 in M. truncatula stems was also led. These analyses revealed a great biodiversity of M. truncatula response towards Va V31-2. A genome wide association study (GWAS) on various disease phenotypes pinpointed several quantitative trait loci (QTL): one of them colocalized with a previous major QTL on chromosome 7 detected on LR4 and LR5 RILs populations. Both phenotypic and genetic analyses thus suggest the occurrence of different resistance mechanisms in M. truncatula populations towards V. alfalfae. Resistant candidate genes towards Va V31-2 were also identified by GWAS using 90 accessions of M. truncatula Soliman Tunisian population. These candidate genes are different from the pinpointed candidate gene of our previous GWAS analysis. These results might underline a local adaptation towards Verticillium. Consistencies between GWAS results with previous QTL and transcriptomic data led us to perform the functional validation with the candidate genes localized on chromosome 7. An original in vitro inoculation system of M. truncatula transgenic roots was used to validate Medtr7g070480 (gene encoding a SEC14 protein) as a key player towards V. alfalfae V31.2 in M. truncatula. Silencing the SEC14 gene using artificial microRNA in A17 (resistant) and F83005.5 (susceptible) lines decreases Va V31-2 colonization rate on transgenic roots whereas overexpressing MtSEC14 increases the colonization rate in A17. This MtSEC14 gene appears as a disease susceptibility gene. Moreover, 18.5% of the disease variation in the studied M. truncatula accessions is explained by the unique non-synonymous polymorphism between A17 and F83005.5 in MtSEC14. Root expression patterns of the SEC14 gene one day after inoculation by Va V31-2 was also analyzed in response to inoculation among a panel of 14 susceptible and resistant M. truncatula accessions of diverse geographic origins. No significant differences were found. At the same time, orthologous resistance candidate genes towards Va V31.2 in several other model species (Lotus japonicus, Arabidopsis thaliana, Nicotiana sp.) were discovered. Pathogenicity of Va V31-2 in these species was monitored to use them as potential model for functional validation. Only one orthologous gene of MtSEC14 has been identified in Medicago sativa. Because of a great synteny between M. truncatula and M. sativa, our work could be useful for alfalfa breeding. In this work and for the first time, a susceptibility gene involved in a quantitative resistance against microorganisms in Legumes was identified.

Leptosphaeria maculans est un champignon pathogène, responsable de l’une des principales maladies du colza (Brassica napus), la nécrose du collet. Le cycle de vie infectieux de L. maculans est particulièrement complexe. Après l’infection primaire des feuilles et des cotylédons, le champignon développe une longue phase de vie endophytique dans la tige. Cette phase de vie, qui est entièrement asymptomatique, dure plusieurs mois, avant que la nécrose ne se développe à la base de la tige, préjudiciable à l'élaboration du rendement. Durant cette phase, le colza peut présenter une « résistance adulte » limitant l'apparition et la gravité des symptômes. Alors que les gènes fongiques exprimés au cours de l’infection primaire du colza sont largement étudiés, très peu de connaissances étaient disponibles concernant la phase de colonisation systémique. Pour expliquer la capacité du champignon à coloniser la tige sans induire de symptômes, nous avons donc émis l’hypothèse que L. maculans exprimait à ce stade des effecteurs, c'est-à-dire des petites protéines sécrétées, interférant avec le système de défense de la plante. L’objectif de ma thèse était d'identifier de tels effecteurs et de les caractériser afin de mieux comprendre la colonisation systémique du colza par le champignon. Un des enjeux sous-jacents de cette thèse était aussi d'identifier de nouvelles résistances permettant la reconnaissance spécifique de ces effecteurs, qui pourraient expliquer, au moins en partie, la résistance adulte observée dans certaines variétés.Par une approche transcriptomique, j'ai pu identifier 307 effecteurs candidats "tardifs", spécifiquement exprimés lors de la colonisation de la tige et 107 effecteurs "précoces", spécifiquement exprimés lors de la colonisation des cotylédons. J’ai confirmé que les gènes codant des effecteurs précoces de L. maculans sont spécifiquement localisés dans les régions pauvres en gènes et riches en éléments répétés du génome fongique. A l'inverse les gènes codant des effecteurs candidats tardifs sont absents de ces régions et sont localisés dans les régions riches en gènes du génome. Les effecteurs de L. maculans ont donc une localisation génomique distincte en fonction de leur profil d'expression.Une analyse approfondie de cinq de ces effecteurs tardifs a permis de montrer leur conservation dans les populations naturelles de L. maculans et leur implication dans la suppression de la mort cellulaire végétale. Ces résultats associés à l'analyse de leur profil d'expression dans des échantillons de tige issus du champ au cours d'une saison culturale ont permis de proposer le modèle suivant: L. maculans coloniserait la tige de colza en sécrétant des effecteurs supprimant la mort cellulaire et donc interférant avec les défenses de la plante. A la fin de la saison culturale, la diminution de l'expression de ces effecteurs permettrait au champignon de passer d'un stade de vie biotrophe à un stade de vie nécrotrophe et d’induire la nécrose au collet. Cette transition entre les deux modes de vie serait donc basée sur un équilibre entre effecteurs supprimant la mort cellulaire et effecteurs induisant la mort cellulaire.Dans le but d'identifier de nouvelles sources de résistance spécifiques et/ou faciliter l’identification de résistances quantitatives dans le matériel végétal, j'ai créé des souches fongiques sur-exprimant précocement des effecteurs tardifs. Avec ces souches transformées j'ai évalué par test cotylédonnaire une grande collection de génotypes de colza pour identifier de potentielles relations de type gène-pour-gène. Une variété présentant une réponse hypersensible à un effecteur tardif a ainsi pu être identifiée, le contrôle monogénique de cette réponse a été validé et sa cartographie génétique effectuée dans deux descendances. Cette approche permet donc effectivement d'identifier de nouvelles sources de résistances pour lutter efficacement contre la nécrose du collet. / Leptosphaeria maculans is a pathogenic fungus, responsible for one of the main diseases of oilseed rape (Brassica napus), the stem canker disease. The infectious life cycle of L. maculans is especially complex. After the primary infection of leaves and cotyledons, the fungus develops a long endophytic stage in the stem. This infection stage, which is entirely asymptomatic, lasts several months before necrosis develops at the stem base, responsible of yield loss. At this stage, the oilseed rape may exhibit "adult resistance" limiting the onset and severity of symptoms. While the fungal genes expressed during the primary infection are extensively studied, very little knowledge was available concerning the systemic colonization. To explain the ability of the fungus to colonize the stem without inducing symptom, we have therefore hypothesized that L. maculans expressed effectors, i.e. small secreted proteins, interfering with the plant defense system.The objective of my thesis was to identify such effectors and to characterize them to better understand the systemic colonization of oilseed rape by L. maculans. One of the underlying challenges of this thesis was also to identify new resistances allowing the specific recognition of these effectors expressed during stem colonization, and which may explain, at least in part, the adult resistance observed in some varieties.Using a transcriptomic approach, I was able to identify 307 "late" effector candidates specifically expressed during stem colonization and 107 "early" effector candidates specifically expressed during cotyledon colonization. I confirmed that the genes encoding early effectors of L. maculans are specifically localized in gene-poor regions and rich in repeated elements of the fungal genome. Conversely, late candidate effectors are absent from these regions and are located in regions rich in genes of the genome. L. maculans effectors have thus a distinct genomic localization based on their expression profile.A detailed analysis of five of these late effectors showed their conservation in the natural populations of L. maculans and their involvement in the suppression of plant cell death. These results, associated with the analysis of their expression profile in stem samples from the fields during a growing season, allowed us to propose the following model: L. maculans would colonize systemically the oilseed rape stem by secreting effectors suppressing cell death and thus interfering with plant defenses. At the end of the growing season, the decreased expression of these effectors would allow the fungus to switch from a biotrophic to a necrotrophic lifestyle and to induce stem canker. This transition between the two ways of life would therefore be based on a balance between effectors suppressing and effectors inducing cell death.In order to identify new specific sources of resistance and / or to facilitate the identification of quantitative resistances in plant material, I created fungal strains over-expressing late effectors during cotyledon colonization. With these transformed strains I evaluated by cotyledonary test a large collection of oilseed rape genotypes to identify potential gene-for-gene. A variety with a hypersensitive response to a late effector was thus identified, the monogenic control of this response was validated and its genetic mapping carried out in two progenies. This approach therefore effectively enables the identification of new sources of resistance for effective control of L. maculans.

L'enjeu de la thèse est de proposer une stratégie de gestion durable de la résistance génétique à la rouille brune du blé, basée sur des sources de résistance quantitative. Nous proposons d'identifier des résistances se traduisant par une diminution des performances du pathogène sur les différentes phases du cycle infectieux. Ainsi, l'exercice de contraintes diversifiées sur le pathogène devraient ralentir son adaptation et augmenter la durabilité de la résistance. La confrontation d'un ensemble de génotypes de blé à trois isolats de rouille brune a permis de mesurer le niveau de résistance pour cinq composantes en serre (efficacité d'infection, période de latence, taille de lésion, sporulation par lésion, sporulation par unité de surface sporulante), et à différentes étapes de l'épidémie au champ. Nous avons mis en évidence une grande diversité des composantes affectées, et une variabilité importante pour toutes les composantes. Le développement d'un modèle statistique a permis d'établir que l'ensemble des composantes intervient dans la détermination du niveau de résistance à l'échelle épidémique, mais l'efficacité d'infection et la latence sont les composantes qui jouent le rôle le plus important pour déterminer le niveau de résistance au champ. L'impact d'une composante sur le niveau global de résistance change selon les étapes de l'épidémie. Les trois isolats utilisés ont exprimé un profil d'agressivité contrasté vis-à-vis des différentes composantes. La cartographie des QTLs associés aux différentes composantes de résistance a permis d'établir que la diversité phénotypique observée est liée à une diversité génotypique. / The issue of this thesis is to propose a durable management of genetic resistance to wheat leaf rust, based on quantitative resistance. We propose to identify resistance factors reducing pathogen development across the different stages of the infectious cycle. Diversifying constraints exerted by host resistance on the pathogen development should slow down the pathogen adaptation, and increase resistance durability. A set of wheat genotypes was confronted to three leaf rust isolates, and resistance level was measured for five components in the greenhouse (infection efficiency, latent period, lesion size, spore production per lesion, spore production per unit of sporulating tissue), as well as at different stages of field epidemics. Across the germplasm investigated, the resistance components involved were diversified, and their resistance level varied. Developing a statistical model, we established that all the components are involved in the resistance level observed in field epidemics, the most important components being infection efficiency and latent period. The incidence of a component on the field resistance level varied across epidemic stages. The three pathogen isolates used displayed contrasted aggressiveness profiles, according to the different resistance components. QTL mapping of resistance associated to the different components showed that phenotypic diversity corresponded to genotypic diversity.

La résistance partielle aux agents pathogènes représente une source importante pour l'amélioration des plantes. Cependant les mécanismes moléculaires sous-jacents à ce type de résistance sont encore mal connus. L'interaction entre le riz et le champignon Magnaporthe oryzae est un modèle de choix pour ce type d'analyse, de nombreuses ressources génétiques et outils d'analyse fonctionnelle étant disponibles. Chez le riz, hormis le gène Pi21 qui contrôle la résistance partielle, aucune information biologique et fonctionnelle ne permet d'expliquer cette forme de résistance. En amont de ce travail de thèse, le phénomène de défense préformée a récemment été identifié ; il est défini par la corrélation entre l'expression des gènes liés à la défense avant infection et la résistance partielle à M. oryzae. L'identification de régulateurs de la résistance partielle et des défenses préformées a été l'objectif de cette thèse. Deux stratégies ont été adoptées. Une étude du transcriptome visant à sélectionner et caractériser des gènes candidats sur la base de leur profil d'expression constitutive a été réalisée. Une méthode de sélection par « guilt-by-association » s'est avérée efficace pour identifier des gènes impliqués dans la résistance de la plante. Les gènes AGO18, Z-BED, HSF23 et CaMBP ont été identifiés comme des régulateurs positifs des défenses de la plante. Les gènes HSF23 et CaMBP contrôlent l'expression constitutive des gènes liés à la défense mais leur sur-expression modifie la croissance des plantes. La sur-expression des gènes Z-BED et AGO18 n'a entraîné aucune modification de la croissance de la plante mais une augmentation de la résistance à M. oryzae, sans modification apparente de l'expression des gènes de défense testés. Le gène Z-BED code pour un facteur de transcription putatif dont on peut faire l'hypothèse qu'il contrôle un ensemble encore inconnu de l'arsenal de défense. Le gène AGO18 code pour une protéine argonaute potentiellement impliquée dans l'extinction de gène via la méthylation de la chromatine. Enfin le gène OB-fold est un régulateur négatif des défenses de la plante dont les cibles, potentiellement des ARN, restent à identifier.La deuxième approche a consisté en une détection de loci contrôlant la densité de lésions causées par M. oryzae. Une zone du génome, PRM1, contrôle ce phénotype, confère une résistance à un spectre de souches relativement large, semble contrôler l'expression de gènes de défense avant et au cours de l'infection, et enfin semble ralentir la croissance du champignon avant pénétration. Cette approche sans a priori renforce l'hypothèse que l'expression des gènes de défense avant infection est associée à la résistance partielle du riz à M. oryzae.De plus amples investigations seront nécessaires pour relier les phénotypes de résistance partielle tels que l'inhibition de la croissance pré-pénétration et la densité de lésions entre eux d'une part et d'autre part à l'expression des gènes de défenses avant infection / Partial resistance to pathogens is a major source for plant breeding. However, the molecular mechanisms underlying this type of resistance are still poorly understood. The interaction between rice and the fungus Magnaporthe oryzae is a model of choice for this type of analysis, many genetic and functional analysis tools being available. In rice, except for the Pi21 gene that controls partial resistance, no biological and functional information can explain this form of resistance. Prior to this thesis, the phenomenon of preformed defense has recently been identified; it is defined by the correlation between the expression of genes related to defense before infection and partial resistance to M. oryzae. Identification of partial resistance and preformed defense regulators has been the objective of this thesis. Two strategies were adopted.A transcriptome analysis to select and characterize candidate genes based on their constitutive expression pattern was performed. A method of selection by "guilt-by-association" has been effective in identifying genes involved in plant resistance. The genes AGO18, Z-BED, HSF23 and CaMBP were identified as positive regulators of plant defenses. The genes HSF23 and CaMBP control the constitutive expression of defense related genes, but their over-expression modifies plant growth. Over-expression of Z-BED and AGO18 genes does not affect plant growth but increases the resistance to M. oryzae, without apparent change in the expression of the defense genes tested. The Z-BED gene encodes for a putative transcription factor that likely controls an unknown set of the defense arsenal. The AGO18 gene encodes an Argonaute protein potentially involved in gene silencing via chromatin methylation. Finally the OB-fold gene is a negative plant defense regulator, and its hypothetical RNA targets remain to be identified.The second approach consisted of detection of loci controlling the lesions density caused by M. oryzae. A region of the genome, PRM1, controls this phenotype, confers resistance to a relatively wide range of isolates, appears to control the expression of defense genes before and during the infection, and finally seems to inhibit the growth of the fungus before penetration. This approach without a priori supports the hypothesis that the expression of defense genes before infection is associated with partial resistance of rice to M. oryzae.Further investigations are needed to link the resistance phenotypes such as partial inhibition of fungal growth pre-penetration and density of these lesions on the one hand, and the defense gene expression before infection on the other hand.

La brûlure foliaire causée par Alternaria dauci est la maladie foliaire la plus dommageable pour les cultures de carottes, entravant la récolte mécanique. Seuls des cultivars partiellement résistants sont connus et commercialisés, mais leurs niveaux de résistance sont insuffisants. Les mécanismes de la résistance quantitative des plantes aux agents pathogènes sont mal caractérisés. Nous avons choisi d'étudier ces mécanismes dans l'interaction A. dauci-carotte. Auparavant, plusieurs résultats expérimentaux convergents ont montré que la résistance aux toxines fongiques entre en jeu dans cette interaction. Les tests de toxicité effectués avec des suspensions cellulaires de carotte ont révélé une corrélation entre la résistance des carottes à A.dauci et la résistance des cellules de carotte aux exsudats du champignon. Ces résultats nous ont incités à étudier les toxines impliquées dans le pouvoir pathogène d'A. dauci et afin de pouvoir étudier la réponse de la plante à celles –ci. En utilisant les profils HPLC de la phase organique d'exsudats de différentes souches de champignons, nous avons découvert une corrélation entre la production de toxines et l’agressivité de ces souches suggérant que la production de toxines joue un rôle majeur dans l’interaction A. dauci-carotte. Nous avons effectué l'extraction, la purification et la caractérisation de l'une des molécules candidates que nous avons nommé aldaulactone. Nous avons démontré sa toxicité grâce à un nouveau protocole de quantification de cellules mortes et vivantes. Un transcriptome d’A. dauci et une étude de l’expression des gènes en fonction de la production d’aldaulactone ont été utilisées pour étudier sa voie de biosynthèse. / Alternaria leaf blight, caused by the necrotrophic fungus Alternaria dauci, is the most damaging foliar disease of carrots, especially because it hampers leaf-pull harvesting. Only partially – and insufficiently – resistant cultivars exist. In general, partial resistance mechanisms are poorly understood, so we chose to study them in this interaction. Previous results obtained in the lab highlighted a correlation between plant resistance to the fungus and plant cell resistance toward fungal toxins. It was also shown using carrot cell suspensions that fungal exudates’ toxicity was only present in the organic phase. These results led us to better characterize the toxins produced by A. dauci, in order to get a deeper understanding of carrot cell resistance mechanisms toward those toxins. HPLC analysis of the exudates from different fungal strain uncovered a correlation between toxin production and the aggressiveness of the fungal strains, suggesting that toxin production is an important component of said aggressiveness. We extracted, purified and characterize one of these candidates, and named it aldaulactone. Using a new image analysis protocol, we demonstrated the toxicity of Aldaulactone on carrot cell suspensions. Transcriptomic data from Alternaria dauci were used to explore the biosynthesis pathway of Aldaulactone. Candidate Genes were selected and their level of expression compared with aldaulactone production in various A. dauci cultures.

Maîtriser l'impact des modifications liées à l'activité humaine sur les populations de pathogènes des cultures est un des grands enjeux actuels pour la mise en place d'une agriculture durable. L'objectif de cette thèse était d'évaluer l'impact de la domestication du pommier et de l'utilisation de résistances quantitatives dans les variétés en cours de sélection, sur le pouvoir pathogène du champignon Venturia inaequalis, responsable de la tavelure. Par des inoculations croisées sur pommiers sauvages et domestiques, nous avons comparé le pouvoir pathogène de souches isolées de milieux naturels et cultivés. Puis nous avons comparé le pouvoir pathogène de ces souches sur des génotypes de pommier domestique cumulant plusieurs facteurs de résistances quantitatives (QTL) afin d'évaluer si les pommiers sauvages pouvaient héberger des souches plus agressives que les pommiers domestiques. Enfin, nous avons évalué les pressions de sélection exercées par ces QTL de résistance sur un mélange de souches par pyroséquençage quantitatif. Nos résultats montrent que la domestication du pommier se serait accompagnée d'une modification importante du pouvoir pathogène de V. inaequalis. Les souches issues de pommiers sauvages sont capables d'infecter des génotypes cumulant un grand nombre de facteurs de résistance mais elles ne sont pas plus agressives que les souches issues de pommiers domestiques ; elles ne représenteraient donc pas une menace supplémentaire pour les vergers. Enfin nous différencions nettement l'impact de QTL à spectre d'action étroit et large ; ces derniers, n'exerçant pas de pression de sélection différentielle entre souches co-inoculées, seraient plus durables.

Les nématodes à galles (Meloidogyne spp.) sont des pathogènes cosmopolites extrêmement polyphages. L’emploi de la majorité des nématicides chimiques étant désormais interdit, la meilleure alternative repose sur l’utilisation de gènes majeurs de résistance (gènes R). Cependant, il existe un risque de contournement de ceux-ci et les ressources génétiques en termes de gènes R sont limitées. Une gestion qui permette de pérenniser l’utilisation de ces ressources d’intérêt agronomique est donc primordiale. Me1 et Me3 sont deux gènes R à large spectre du piment actuellement utilisés dans les programmes de sélection. La confrontation vis-à-vis de M. incognita de différents génotypes possédant l’un de ces deux gènes a montré que (1) le fond génétique de la plante joue un rôle clé sur l’efficacité de ces gènes R, (2) il n’existe pas d’effet du dosage d’allèles pour ces gènes R. Suite à ces résultats, une recherche de loci à caractère quantitatif (QTLs) a été réalisée afin d’identifier et de localiser des facteurs de résistance partielle susceptibles d’expliquer les différences observées entre les différents fonds génétiques. L’étude de tels facteurs vis-à-vis de M. incognita, M. arenaria et M. javanica, les trois principales espèces de nématodes à galles, a mis en évidence quatre nouveaux QTLs. Tous sont regroupés sur le chromosome P1 du piment, sauf un efficace vis-à-vis de M. javanica situé sur le chromosome P9. C’est la première fois que des facteurs de résistance aux nématodes à galles sont localisés sur le chromosome P1. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives quant à la création de nouvelles variétés avec un potentiel accru en termes de résistance aux Meloidogyne. / Root-knot nematodes (RKNs), Meloidogyne spp., are extremely polyphagous plant parasites worldwide. Since the use of most chemical nematicides is being prohibited, genetic resistance is an efficient alternative way to protect crops against these pests. However, nematode populations proved able to breakdown plant resistance, and genetic resources in terms of resistance genes (R-genes) are limited. Sustainable management of these valuable resources is thus a key point of R-gene durability. In pepper, Me1 and Me3 are two dominant major R-genes, currently used in breeding programs to control M. arenaria, M. incognita and M. javanica, the three main RKN species. Challenging these two genes in different genetic backgrounds against M. incognita demonstrated that (1) the efficiency of the R-genes in reducing the reproductive potential of RKNs is strongly affected by the plant genetic background, (2) the allelic status of the R-genes has no effect on nematode reproduction. According to these first results, a QTL analysis was performed to identify and to localize partial resistance factors against RKNs which could explain the differences observed between the genetic backgrounds. Focusing on M. incognita, M. arenaria and M. javanica, four new major QTLs were localized. They are all regrouped on pepper chromosome P1 except one QTL efficient against M. javanica, which was located on pepper chromosome P9. The cluster on chromosome P1, regrouping most of the newly discovered resistance factors, is described for the first time with respect to RKN resistance. As a conclusion, this work should contribute to the breeding of new pepper varieties with a high level of resistance against RKNs.

L'enjeu de la thèse est de proposer une stratégie de gestion durable de la résistance génétique à la rouille brune du blé, basée sur des sources de résistance quantitative. Nous proposons d'identifier des résistances se traduisant par une diminution des performances du pathogène sur les différentes phases du cycle infectieux. Ainsi, l'exercice de contraintes diversifiées sur le pathogène devraient ralentir son adaptation et augmenter la durabilité de la résistance. La confrontation d'un ensemble de génotypes de blé à trois isolats de rouille brune a permis de mesurer le niveau de résistance pour cinq composantes en serre (efficacité d'infection, période de latence, taille de lésion, sporulation par lésion, sporulation par unité de surface sporulante), et à différentes étapes de l'épidémie au champ. Nous avons mis en évidence une grande diversité des composantes affectées, et une variabilité importante pour toutes les composantes. Le développement d'un modèle statistique a permis d'établir que l'ensemble des composantes intervient dans la détermination du niveau de résistance à l'échelle épidémique, mais l'efficacité d'infection et la latence sont les composantes qui jouent le rôle le plus important pour déterminer le niveau de résistance au champ. L'impact d'une composante sur le niveau global de résistance change selon les étapes de l'épidémie. Les trois isolats utilisés ont exprimé un profil d'agressivité contrasté vis-à-vis des différentes composantes. La cartographie des QTLs associés aux différentes composantes de résistance a permis d'établir que la diversité phénotypique observée est liée à une diversité génotypique.