Ce travail a porté sur l'identification et la caractérisation de nouveaux facteurs de l'hôte nécessaires au cycle infectieux des virus à ARN (genre Potyvirus) chez Arabidopsis thaliana, ces facteurs pouvant constituer des cibles pour la lutte génétique contre les phytovirus. L'exploration de la diversité génétique naturelle d'Arabidopsis a conduit à l'identification d'un gène récessif de résistance au Watermelon mosaic virus (WMV) chez l'accession Cvi-0. Il s'agit du gène rwm1 qui agit à un stade précoce de l'interaction en empêchant l'accumulation du virus au niveau des premières cellules infectées. Les résultats de clonage positionnel de rwm1, de séquençage d'allèles de résistance et de sensibilité et de validation fonctionnelle argumentent en faveur d'un rôle de la phosphoglycérate kinase chloroplastique (cPGK), une enzyme clé de la photosynthèse, dans la résistance conférée par rwm1. En parallèle, une stratégie gène candidat a été mise en œuvre pour étudier le rôle de la protéine kinase Target Of Rapamycin (TOR) dans l'interaction plante-potyvirus. La caractérisation de lignées RNAi pour le gène TOR d'Arabidopsis montre une diminution voire une suppression de l'accumulation du WMV, ainsi qu'une réduction de l'accumulation du Turnip mosaic virus. L'étude comparative de la composition des complexes de liaison à la coiffe entre une lignée sauvage et une lignée RNAi TOR en conditions saines et infectées par le WMV suggère un rôle de TOR dans l'interaction avec les potyvirus par le biais d'une régulation de l'activité du facteur d'initiation de la traduction eIF3. / This work describes the use of forward and reverse genetics in Arabidopsis thaliana to identify and characterize new host factors required for the infectious cycle of plant RNA viruses (genus Potyvirus). The exploration of the Arabidopsis natural genetic diversity led to the identification of the recessive rwm1 gene for resistance to Watermelon mosaic virus (WMV). Rwm1-mediated resistance was identified in the Cvi-0 accession where it acts at an early stage of the infection process by impairing virus accumulation in initially infected tissues. Map-based cloning results, allelic sequence analysis and functional validation experiments, strongly suggest the involvement of chloroplast phosphoglycerate kinase (cPGK), a key photosynthetic enzyme, in rwm1-mediated resistance. In parallel, a candidate gene approach was developed to investigate the potential role of the TOR kinase (Target Of Rapamycin) in the control of susceptibility to potyviruses. Arabidopsis RNAi lines displaying partial TOR inactivation showed a significant decrease of susceptibility to the infection by two potyviruses, namely WMV and Turnip mosaic virus. The results from a comparative proteomic analysis of cap-binding complexes between wild type and TOR RNAi infected and healthy lines suggest that TOR could play a role in plant-potyvirus interactions by regulating the activity of the translation initiation factor eIF3. Overall, this work opens a challenging research area to provide novel insights on the molecular principles underlying viral infection processes and opportunities to improve and optimize the way we tackle plant resistance to viruses through a diversification of genetic targets.

Gegenstand der Untersuchung: Vorliegende Arbeit stellt eine molekularbiologische Studie dar, die der Frage nachging, ob der Genotyp für die NAT2 eine Rolle bei der Pathogenese des Mammakarzinoms spielt. Das Mammakarzinom hat eine erbliche Komponente. Neben hoch-penetranten genetischen Mutationen des BRCA1- und BRCA2-Gens stehen polymorphe Enzyme des Fremdstoffwechsels im Verdacht, Präkanzerogene zu aktivieren und somit das Karzinomrisiko zu erhöhen. Die NAT2 detoxifiziert aromatische Amine, wie sie z. B. im Zigarettenrauch enthalten sind und weist eine ausgesprochene bimodale Aktivitätsverteilung auf. Nach systematischer Aufklärung des genetischen Polymorphismus der NAT2 ist eine Vorhersage des Phänotyps mit hoher Sicherheit möglich. Design: Es wurde eine prospektive Fall-Kontroll-Studie an 248 Patientinnen mit Mammakarzinom und 248 Kontrollen (Patientinnen mit anderen, nicht malignen Erkrankungen und Gesunde) durchgeführt. Zusätzlich wurde eine Blutprobe entnommen, aus der DNA isoliert wurde. Damit wurden folgende Mutationen des NAT2-Gens bestimmt: G191A, C282T, T341C, C481T, G590A, A803G, G857A. Anhand dieser Mutationen erfolgte die Zuordnung zu Haplotypen. Da bekannt ist, welche mittlere Aktivität der NAT2 bei den einzelnen Genotypen zu erwarten ist, konnte mit dieser Information eine Vorhersage der Aktivität als "schnelle" und "langsame" Acetylierer vorgenommen werden. Methode: Die Genotypisierung erfolgte durch Amplifikation des NAT2 -Gens mit verschiedenen Primern in der PCR, anschließendem Verdau mit Restriktionsenzymen und Charakterisierung der Fragmente mittels Gelelektrophorese. Statistik: Mit der Berechnung von "Odds ratios" und multivariaten logistischen Regressionsanalysen zur Berücksichtigung möglicher Einflussfaktoren wurde der Zusammenhang zwischen NAT2-Genotyp bzw. daraus vorhergesagtem Phänotyp und Mammakarzinom überprüft. Ergebnisse: Es wurden acht verschiedene NAT2-Haplotypen nachgewiesen. 2 Haplotypen (*4 und *12A) kodieren für einen schnellen Acetylierer-Typ, 6 Haplotypen (5A, 5B, 5C, 6A, 7B und 14*B) für den langsamen Acetylierer-Typ. 55,6% der MC-Patientinnen und 58% der Kontrollpersonen Genotypen wiesen den langsamen Acetyliererstatus auf. Dies entspricht in etwa der von anderen Untersuchern beschriebenen Häufigkeit bei Kaukasiern. Es fand sich keine Überrepräsentierung bestimmter Genotypen oder Haplotypen in der Gesamtgruppe der Patientinnen mit Mammakarzinom im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Odds ratio betrug 1,12 (CI: 0,03 - 1,60). In einer Subgruppenanalyse fanden sich keine signifikante Unterschiede in bezug auf das mittlere Alter, das Ausmaß des Zigarettenkonsums und auch von Blutgruppenmerkmalen. Innerhalb des Patientenkollektivs wurde die Verteilung von schnellen und langsamen Acetylierern stratifiziert nach Menopausenstatus, Menstruationsdauer, TNM-Klassifikation und Grading. Bei den Patientinnen mit invasiv-lobulärer Tumorhistologie waren die schnellen Acetylierer in der Auswertung signifikant häufiger als bei invasiv-duktalem Mammakarzinom. Ein weiterer signifikanter Unterschied wird bezüglich des Hormonrezeptorstatus berichtet: Schnelle Acetylierer waren bei Patientinnen mit positivem Hormonrezeptorstatus deutlich häufiger als bei solchen mit negativem Rezeptorstatus. Bezüglich der Tumorhistologie fiel auf, dass die 33 Patientinnen mit einem invasiv-lobulären Mammakarzinom signifikant häufiger schnelle Acetylierer waren. Langsame Acetylierer wiesen dagegen häufiger einen negativen Östrogenrezeptorstatus auf. Schlussfolgerung: Dem Polymorphismus des NAT2-Genotyps als unabhängigem Risikofaktor bei der Entstehung des Mammakarzinoms kommt keine mit den bekannten Risikofaktoren vergleichbare Bedeutung zu. Die Befunde in bezug auf die Tumorhistologie und auf den Hormonrezeptorstatus weisen möglicherweise auf Besonderheiten im Pathomechanismus bei der Entstehung des Mammakarzinoms hin, der derzeit unklar ist. Sie bedürfen weiterer Abklärung. / Genetically polymorphic xenobiotic metabolizing enzymes such as the polymorphic arylamine N-acetyltransferase (NAT2) are supposed to be a host factor for cancer susceptibility. A case-control study of a total of 248 patients with breast cancer and a matched reference group of 248 unrelated subjects without cancer was performed to explore the association between NAT2 genetic polymorphism and individual susceptibility to breast cancer. A structured questionnaire was used to collect relevant information regarding all known or suspected risk factors of breast cancer. Methods: The NAT2 genotype was determined using the polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP). The NAT2-genotype was characterized at nucleotide positions 191, 282, 341, 481, 590, 803, and 857. For evaluation of nucleotide 341, a 3’-mismatch primer was used. Homozygous wild type genotypes NAT2*4/*4 were confirmed by DNA sequencing. Results: Genotypes for rapid acetylation amounted to 44.4% among breast cancer and 41.5% among reference patients. There was no over-representation of specific NAT2-genotypes in the total of breast cancer patients compared with the reference group (odds ratio 1.12, 95%; confidence limits 0.03-1.60). Neither NAT2-status nor smoking status was independently associated with breast cancer risk. Logistic regression analysis, considering confounders such as age, body mass index (BMI), and smoking status (PJ) showed that the NAT2 rapid acetylator genotype was not associated with an increased cancer risk (odds ratio 1.05; 95%-CI: 0.67-1.67; P=0.82). Discrimination into homozygous and heterozygous carriers of allele NAT2*4 did not show any over-representation of NAT2*4/*4 genotypes among breast cancer patients (odds ratio 1.31; 95% confidence limits 0.59-2.91; p=0.50). Hence carriers of the NAT2*4/*4 genotypes, with its especially high acetylation capacity are not at significantly increased risk to breast cancer. Further stratification to different risk factors revealed a non-significant elevation in risk of breast cancer among patients with increasing cigarette smoking who represented the NAT2 rapid acetylator genotype, but lack of association to age, blood groups, menopause, period of menstruation, TNM-classification, tumor grading, and histology. However, evaluation of the role of estrogen receptor status and NAT2 showed that there was a significant association between positive receptor status and NAT2 rapid acetylator genotype (odds ratio 2.07; 95%-CI: 1.32-5.27; P=0.005). Interestingly, in patients with infiltrating lobular breast cancer (n = 33), NAT2 rapid acetylator genotypes were more frequent compared with other tumor subtypes (odds ratio 2.59; 95%-CI: 1.20-5.60; P=0.014). Logistic regression analysis, considering estrogen receptor status, and age showed that the rapid acetylator genotypes were associated with an increased cancer risk (odds ratio 2.4; 95%-CI: 1.04-5.61; P=0.04). Our findings suggest that NAT2-polymorphism is not an independent susceptibility factor for breast cancer. In particular the NAT2 slow acetylator genotype was not associated with an increased breast cancer risk. Striking results point out to a likely association between NAT2 rapid acetylator genotype and tumor histology especially infiltrating lobular breast cancer and positive hormone receptor status These findings refer to special features of pathogenesis in breast cancer requiring more and detailed clarification.

L'hévéa (Hevea brasiliensis) est la seule source de caoutchouc naturel commercialisé à travers le monde. En Afrique et en Asie, la maladie 'Corynespora Leaf Fall' (CLF), causée par le champignon nécrotrophe Corynespora cassiicola, affecte les plantations hévéicoles en provoquant des défoliations massives sur les clones les plus sensibles. L’évaluation précoce de la sensibilité des clones dans les programmes de sélection est un enjeu majeur pour écarter les individus les plus sensibles des programmes de développement et ainsi réduire la pression de la maladie. Une des méthodes d’évaluation envisagée consiste à tester indirectement la sensibilité des clones aux effecteurs fongiques responsables de la virulence (test toxinique). Parmi tous les effecteurs potentiels du champignon identifiés in silico, seule la cassiicoline Cas1 a été purifiée et caractérisée à ce jour. Il s’agit d’une petite glycoprotéine sécrétée qui jouerait un rôle dans les phases précoces de l’infection en induisant la nécrose des tissus. Les souches porteuses du gène Cas1 sont parmi les plus agressives sur les clones d'hévéa testés. Néanmoins, certaines souches de C. cassiicola ne produisant pas de cassiicoline présentent tout de même une agressivité modérée, suggérant l'implication d'autres effecteurs dans l'établissement de la maladie CLF. Les objectifs de cette thèse sont (i) de déterminer si la sensibilité à la cassiicoline Cas1 est un critère de sélection pertinent pour identifier les clones d’hévéa les plus sensibles à la maladie CLF, et (ii) d’identifier chez l’hévéa des facteurs de sensibilité à la cassiicoline Cas1. Nous avons d'abord analysé l’inoculum naturel et montré que les souches porteuses du gène Cas1 représentent un quart de la population de C. cassiicola dans les plantations d’hévéa d’Afrique de l’Ouest, le reste étant majoritairement constitué de souches dépourvues du gène codant la cassiicoline (Type A/Cas0). Nous avons ensuite créé un mutant de délétion du gène Cas1 pour la souche de référence CCP et comparé sa virulence à celle de la souche sauvage. Nous avons ainsi pu montrer que la cassiicoline Cas1 est bien un effecteur de nécrotrophie déterminant pour la virulence de C. cassiicola chez l’hévéa puisque la souche délétée perd toute virulence sur les clones testés. Enfin, nous avons recherché chez l'hévéa des facteurs de sensibilité à la cassiicoline Cas1 à travers deux approches. La technique de "double hybride en levures" nous a permis d'identifier une trentaine de protéines candidates qui pourraient interagir physiquement avec la toxine. Une approche transcriptomique, nous a permis d’identifier les gènes d’hévéa dont l’expression est modifiée suite à l’application de la cassiicoline purifiée, en comparant un clone sensible (PB260) et un clone tolérant (RRIM600). En conclusion, ces travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l'interaction compatible entre C. cassiicola et l'hévéa et ouvrent la voie de la sélection assistée par effecteur. / The rubber tree (Hevea brasiliensis) is the primary commercial source of natural rubber worldwide. In Asia and Africa, H. brasiliensis is affected by the Corynespora leaf fall (CLF) disease, caused by the broad-spectrum necrotrophic fungus Corynespora cassiicola. During severe attacks, massive fall of young leaves can occur in susceptible cultivars. Early evaluation of the susceptibility of rubber clones in breeding programs is required to avoid developing highly susceptible clones that would amplify the disease. An indirect phenotyping procedure envisaged consists in testing the sensitivity to the fungal toxins (or effectors) rather than the susceptibility to the fungus itself (toxin test). Among all putative effectors identified in silico, only cassiicolin Cas1 has been purified and characterized to date. This small secreted glycoprotein was for long suspected to play a role in the early phase of infection by inducing tissue necrosis. Strains carrying the Cas1 gene are the most aggressive on tested rubber clones. However, strains without cassiicolin gene (called Cas0) still show moderate aggressiveness, suggesting the existence of effectors other than cassiicolin. The objectives of this study are (i) to determine if susceptibility to cassiicolin Cas1 is a relevant selection criterion to eliminate the rubber clones most susceptible to CLF disease, and (ii) identify molecular factors involved in the sensitivity to Cas1, in rubber tree. We have thus analyzed the typology of a large set of C. cassiicola isolates collected from various rubber plantations in West Africa. Our results show that isolates carrying the cassiicolin isoform Cas1 are widely represented, but that the most represented type (A/Cas0) are isolates without cassiicolin gene. Here we show that deletion of the cassiicolin gene in the isolate CCP resulted in a total loss of virulence. This clearly demonstrated that cassiicolin is indeed a necrotrophic effector required for the virulence of isolate CCP in rubber tree. Finally, we have investigated susceptibility factors to cassiicolin Cas1 on rubber tree with two different approaches. We identified about thirty candidate proteins that could physically interact with the toxin, through the two-hybrid assay. A transcriptomic approach allowed us to identify the rubber genes differentially expressed in response to the purified cassiicolin, comparing a susceptible clone (PB260) and a tolerant clone (RRIM600). In conclusion, we think that the necrotrophic effector Cas1 can be an interesting tool for effector-based selection of tolerant clones for African plantations; however, efforts should also be placed on A/Cas0 isolates, in order to identify potential necrotrophic effector(s) responsible for their virulence. This would enlarge the potential of effector-based selection.

Plants are fundamental to life on earth, crucially providing the basis of our food supply. As world population continues to grow, so too does the pressure on our agricultural systems, with one of the biggest challenges being the control of plant pathogens to ensure a healthy crop. The interaction between plant and pathogen is complex, with subtleties at the molecular level dictating the boundary between health and disease. This is exemplified by pathogen effectors; secreted proteins which enter the plant cell and interact with host targets to facilitate infection. AVR2 is one such effector, secreted by the oomycete pathogen Phytophthora infestans; the pathogen responsible for potato late blight. AVR2 interacts with a family of kelch-repeat containing phosphatases in potato, the BSLs, implicated in brassinosteroid pathway signalling – a major hormone signalling pathway in plants associated with growth and development. This work investigates the role of AVR2 and its host targets in pathogen virulence, with focus on the link between the brassinosteroid pathway and immunity in S. tuberosum. StBSL1 is shown to be a ‘susceptibility factor’ in P. infestans infection – a host protein with a positive effect on pathogen virulence. AVR2 stabilises BSL1 in planta, and both AVR2 and BSL1 are shown to suppress primary defence responses in the plant. Transcriptional analysis of brassinosteroid-treated S. tuberosum is used to identify a set of marker genes for active BR signalling. Strikingly, AVR2 is shown to upregulatethis pathway, and specifically upregulates the transcription factor StHBI1-like, identified as a suppressor of immunity. These findings reveal a novel mechanism in oomycete effector biology; the exploitation of crosstalk between the brassinosteroid pathway and immune signalling in plants.