La protection des vignes contre les maladies cryptogamiques telles que le mildiou est assurée majoritairement par des fongicides de synthèse dont certains posent des problèmes environnementaux et sanitaires. L’induction de résistance de la vigne par des éliciteurs des réactions de défenses pourrait permettre de réduire leur utilisation. Toutefois, l’efficacité de cette stratégie est avérée en conditions de serres, mais reste plus variable au vignoble. L’efficacité des éliciteurs est conditionnée par le niveau de réponse défensif de la plante, et plus globalement, par son état physiologique. Dans ce contexte et dans le cadre de ce travail intégré au projet FUI IRIS+, l’objectif était de vérifier si des biostimulants, via leurs effets sur la physiologie de la plante, étaient susceptibles d’augmenter son niveau de réponse aux éliciteurs. Ce projet impliquait en amont le criblage d’éliciteurs et de biostimulants efficaces sur vigne. L’activation des défenses par des éliciteurs a un coût métabolique et énergétique que la plante doit assumer. Dans un premier temps, nous avons utilisé le modèle « suspensions cellulaires » afin de comparer l’impact de deux éliciteurs oligosaccharidiques sur le métabolisme primaire de la vigne. Des analyses enzymatiques et métaboliques ont permis de montrer que l’oligogalacturonide, qui a eu la plus forte capacité à activer le métabolisme secondaire associé à la défense, comparé à la laminarine, est également celui qui a eu l’impact le plus marqué sur le métabolisme primaire ; notamment sur certains glucides et acides aminés. Ainsi, l’élicitation mobilise des ressources, impacte le métabolisme primaire de la vigne et son efficacité pourrait être conditionnée par l’état physiologique global de la plante. Dans un second temps, un criblage a été réalisé afin d’identifier de nouveaux éliciteurs potentiels parmi sept fournis par le partenaire industriel. Des tests de protection contre Plasmopara viticola (agent du mildiou) réalisés sur boutures herbacées en conditions de serres, ont permis de retenir un extrait de plante codé SDN3. Les autres ont été écartés car déjà utilisés en laboratoire (l’un d’entre eux), insuffisants en terme d’efficacité, instables ou phytotoxiques. Des études in vitro et in planta ont révélé que l’activité biologique de SDN3 est liée à deux modes d’action : par activation des défenses et par effet direct contre l’agent pathogène. Dans un troisième temps, un criblage de cinq biostimulants potentiellement efficaces sur vigne était à réaliser mais aucune méthodologie de test n’était disponible au laboratoire. Ainsi, quatre dispositifs de complexités différentes ont dû être mis au point, permettant le suivi phénotypique des parties aériennes et/ou racinaires (et dans certains cas physiologique) : systèmes « godets », « rhizotron plan », « tubes » et un autre système appelé « X » (non décrit car lié à une protection industrielle). Seuls deux modèles ont montré un intérêt. En effet, le modèle « tube » a permis de montrer une augmentation du poids frais moyen par racine primaire en réponse à un apport par la voie racinaire de l’un des produits testés, codé BS3. Le modèle « X » a également mis en évidence une accélération de l’ouverture du bourgeon, et une augmentation du nombre de racines primaires en réponse à BS3 appliqué par voie racinaire. La mise au point d’applications d’éliciteurs et d’infection par P. viticola est en cours de finalisation afin de vérifier l’hypothèse de départ à l’aide de la combinaison de BS3 avec SDN3. / The protection of vineyards against cryptogamic diseases such as downy mildew is mainly ensured by synthetic fungicides, which cause serious environmental and health problems. The induction of resistance by elicitors could allow to reduce their use. However, even if their efficacy is demonstrated in greenhouse conditions, it remains quite variable in field conditions. Indeed, the efficacy of an elicitor depends on the plant’s ability to respond, or more generally, on the latter’s physiological status. In this context, part of the FUI project IRIS+, the aim of this present work is to evaluate whether biostimulants, through their effect on the plant’s physiology, would be able to increase their responsiveness to elicitors. The activation of defenses implies a metabolic and energetic cost that the plant must get in charge. First of all, we used a cell suspension model in order to compare two oligosaccharidic elicitors on the primary metabolism of grapevine. Enzymatic and metabolic analyses showed that the oligogalacturonide, which had a stronger impact on secondary metabolism related to defense, compared to laminarin, also showed a more notable impact on primary metabolism, particularly on some sugars and amino acids. The elicitation of grapevine defenses effectively turned out to require resources. Secondly, a screening was carried out to select the most effective elicitor among seven products that were provided by the company. Protection assays against Plasmopara viticola on herbaceous cuttings allowed us to identity SDN3 as the most interesting candidate. In vitro and in planta studies revealed that the mode of action of SDN3 relied on both the activation of defenses and a direct effect against the pathogen. Lastly, as no protocol, nor methodology were available in our laboratory to screen biostimulants, four systems were developed, in order to monitor phenotypic traits of aerial and/or root system: the “pot” model, the “rhizotron” model, the “tubes”, and another termed “X” (no description allowed because of an industrial protection). Only the “X” model showed potential interests, since it allowed to display biostimulating effects such as the acceleration of the bud opening, and the increase of the mean number of primary roots, in response to BS3, applied to the roots. The development of the protocol to apply the elicitor and to infect with P. viticola spores are currently in progress, in order to assess the initial hypothesis by using the combination of BS3 and SDN3.

Ce travail porte sur la mise au point et l’étude d’un nouveau système de culture in vitro permettant une production efficace de dérivés de t-resvératrol. Pour cela, des lignées de racines transformées de Vitis vinifera L. ont été établies, stabilisées et criblées. Le faible taux de croissance a été amélioré par criblage de différents milieux de cultures et différentes concentrations en saccharose, montrant une préférence pour le milieu ½ SH avec 2% (p/v) de saccharose. Les cinétiques de croissance et de production de stilbènes ont ensuite été évaluées dans ces conditions. Nous avons mis en évidence une production basale de stilbènes par les racines, bien que celles-ci soient aussi fortement inductibles par des traitements d’élicitation par du méthyl jasmonate et des cyclodextrines. Dans ces conditions, les racines transformées de vigne ont montré une forte capacité de production et d’excrétion de différents stilbènes. Un profilage phytochimique des racines et de leur milieu de culture a été réalisé par CPC-RMN et LC-MS pour illustrer cette diversité. En parallèle des études sur un modèle simplifié, les cultures de cellules en suspension ont été réalisées pour rechercher des transporteurs candidats pour l’excrétion active du t-resvératrol vers son lieu d’action. Une approche de protéomique globale de la membrane plasmique par iTRAQ a permis de cibler des candidats de type ABC transporteurs, qui ont ensuite été caractérisés par des approches d’étude de l’expression de leurs transcrits. Ensemble, ces résultats soutiennent l’intérêt de cet outil pour l’étude du métabolisme ainsi que pour la bioproduction de stilbènes. / This work aims at the setting up and the study of a new in vitro culture for a cost-effective production of highly pure resveratrol derivatives. To answer that need, hairy root lines of Vitis vinifera L. were established, stabilized and screened. Their low growth rate was improved by testing various culture media and different sucrose concentrations. The best growth rate was obtained with ½ SH medium with 2% (w/v) sucrose. The growth and stilbene production kinetics were assessed in these conditions. A constitutive production of stilbenes was observed in roots, though they showed a strong response to eliciting treatments such as methyl jasmonate and cyclodextrines. In these conditions, the hairy roots yielded high stilbene production in terms of concentrations as well as diversity. The diversity of the stilbenes obtained has been described by biochemical profiling of both root and their culture medium extracts using CPC-NMR and LC-MS. Together with the study of hairy roots, we used cell suspensions cultures as a simplified model to study the excretion of t-resveratrol. Candidate transporters have been screened for using a global plasma membrane proteomic approach based of iTRAQ. ABC G transporters were pointed out as promising candidates and were further characterized by studying their gene expression. Together, these results support the interest of grapevine hairy root cultures for the study of stilbenes metabolism and their bioproduction.

La Flavescence Dorée (FD) est une maladie épidémique infectant les vignes européennes causée par un phytoplasme (pFD) qui est transmis de vigne à vigne par l’insecte vecteur Scaphoideus titanus. Aucun cépage actuellement cultivé n’est totalement résistant, mais des différences de sensibilité existent. En France, les méthodes de lutte réglementaires se concentrent sur la plantation de pieds certifiés sains, l’arrachage des plants contaminés et des traitements insecticides contre le vecteur dans les zones touchées par la FD. En plus du coût économique de ces moyens de lutte, l’usage des produits phytosanitaires impacte l’environnement et la santé humaine. Une meilleure compréhension des relations entre les différents acteurs du pathosystème vigne-pFD-S. titanus est donc essentielle pour pouvoir appliquer d’autres stratégies de lutte. Dans ce contexte, les principaux objectifs de ma thèse étaient (1) d’identifier et de caractériser au niveau fonctionnel des gènes codant des protéases de surface, les FtsH, potentiellement impliquées dans la virulence du pFD, (2) de caractériser la multiplication et la diffusion du pFD dans la vigne en s’affranchissant des interactions vigne-S. titanus, (3) d’initier la caractérisation du déterminisme génétique de la résistance par analyse d’un pool de descendants issus du croisement entre un cépage sensible (CF) et un cépage peu sensible (Mag) et (4) d’identifier des différences de dérégulations géniques entre le cépage très sensible CS et le cépage peu sensible M par comparaison des transcriptomes. Les résultats indiquent que (1) huit gènes FtsH sont codés par le pFD et s’expriment de manière différentielle selon l’hôte, (2) les différences de sensibilité à la FD chez la vigne sont dues au moins en partie aux interactions vigne-pFD, (3) une ségrégation des caractères « infection des plantes » et « multiplication du pFD » dans cette descendance est obtenue et (4) le M active des voies métaboliques différentes par rapport au CS lors de l’infection. A terme, la compréhension puis l’exploitation des différences de sensibilités des cépages pourront contribuer à l’élaboration de pistes alternatives à la lutte actuelle contre la FD dans le cadre d’une réduction des intrants. / Flavescence Dorée (FD) is a severe epidemic disease of grapevine caused by a wall-less bacteria, a phytoplasma (pFD), transmitted by the insect vector Scaphoideus titanus. There is no resistant variety, but differences in susceptibility between Vitis exist. In France, the actual control consists in insecticide treatments against the vector, up-rooting of diseased plants and sanitary control of plants. It has high economic and environmental impacts. A better understanding of the pathosystem FDp-grapevine-S. titanus is essential to develop alternative measures. In this context, the main objectives of my thesis were (1) to identify and characterize the expression of genes encoding surface proteases, FtsH, potentially involved in the virulence of the pFD, (2) to characterize the FDp multiplication and diffusion in Vitis without taking into account grapevine-S. titanus interactions, (3) to initiate the characterization of genetic determinism by phenotyping a pool of progeny from the cross between the susceptible variety CF and the poorly susceptible variety Mag and, (4) to identify differences in gene expression between the very susceptible variety CS and the poorly susceptible variety M by transcriptomes comparison. Results indicate that (1) eight FtsH genes are encoded by the FDp and are differentially expressed between plant and insect hosts, (2) differences in FD susceptibility in Vitis are caused, at least in part, by Vitis-FDp interactions, (3) a segregation of the characters "plant infection" and "pFD multiplication" is obtained in the progeny and, (4) M activates different metabolic pathways than CS to respond to FDp infection. Such knowledge can contribute to the development of alternative methods for limiting phytosanitary inputs.

Parmi les métabolites secondaires impliqués dans la qualité du raisin et du vin, les tanins condensés ou proanthocyanidines (PAs) jouent un rôle majeur, en particulier dans l'astringence et la stabilité de la couleur du vin. Ces molécules sont également impliquées dans la défense des plantes contre des stress biotiques et abiotiques. En outre, les effets bénéfiques des PAs pour la santé humaine sont bien documentés. Les PAs de la vigne ont la particularité d’être estérifiées avec de l’acide gallique. Une réaction d’acylation appelée galloylation est responsable de cette modification. Les études montrent que la galloylation influence les propriétés œnologiques et pharmacologiques des PAs. Dans la baie de raisin, les PAs sont synthétisés dans les premiers stades de développement, principalement dans les pellicules et les pépins. Un nombre relativement faible d'étapes enzymatiques sont nécessaires pour la biosynthèse de la structure de base de ces métabolites et les gènes correspondants sont aujourd'hui largement connus chez les plantes modèles, y compris chez la vigne. Cependant, les mécanismes moléculaires impliqués dans les étapes finales, y compris la galloylation, ne sont encore que partiellement connus. Des résultats antérieurs obtenus après la recherche de QTL influençant la composition du raisin, et en particulier le taux de galloylation des PAs, et des études transcriptomiques après surexpression de facteurs de transcription régulant la biosynthèse de la voie des PAs, ont permis l'identification de gènes potentiellement impliqués dans ces étapes. Des gènes de shikimate déshydrogénase (SDH) ont été identifiés. Ces gènes interviendraient en amont, pour la biosynthèse de l'acide gallique. Trois glucosyltransférases ainsi identifiées et déjà caractérisées au laboratoire sont impliquées dans la biosynthèse de l'ester de glucose de l'acide gallique (β-glucogalline), qui servirait d'intermédiaire pour la galloylation des PAs. Ces méthodes de criblage ont également permis d’identifier 2 acyltransférases de type sérine carboxypeptidase, nommées glucose acyltransférases (GATs) qui seraient capables de catalyser la dernière étape de galloylation: le transfert de l'acide gallique depuis la β-glucogalline sur les PAs. Le premier objectif de cette thèse a été de déterminer la fonction des SDHs codées par les gènes de vigne. Certaines SDHs recombinantes produites de façon hétérologue chez E.coli ont la capacité à produire de l'acide gallique in vitro. Leur niveau d’expression au cours du développement et dans différents tissus de la baie a également été établi. Les résultats obtenus in vitro sont étayés par le profil métabolique (acide gallique, β-glucogalline et PAs) de hairy-roots de vigne transformées avec un gène de SDH. Le second objectif de cette thèse a été de valider la fonction des GATs par expression transitoire dans des feuilles de tabac et des tests enzymatiques in vitro. La transformation transitoire de feuilles de vigne avec les GATs a permis de moduler la concentration d’esters phénoliques et nomment des flavan-3-ols galloylés in planta. L’étude de ces gènes a été étendue aux plantes vasculaires par des analyses phylogénétiques et a permis d’identifier des motifs peptidiques potentiellement impliqués dans les mécanismes étudiés et reflétant la sub-fonctionnalisation de certains gènes. Ce travail a fourni des informations sur les bases génétiques et les mécanismes moléculaires impliqués dans la biosynthèse de l'acide gallique et son transfert en deux étapes sur les flavan-3-ols (galloylation). De nouvelles hypothèses sur l'intervention de différents transporteurs et la nature des molécules transportées pourront être formulées. / Among the secondary metabolites involved in grape berry and wine quality, condensed tannins or proanthocyanidins (PAs) play a major role, especially in astringency and color stability of wine. These molecules are also involved in plant defence against biotic and abiotic stresses. Furthermore, the beneficial effects of PAs to human health are well documented. In grapevine, PAs have the distinctive feature of being esterified with gallic acid. An acylation reaction called galloylation is responsible for this modification. Studies show that the galloylation influences oenological and pharmacological properties of PAs. In the grape berry, PAs are synthesized in the early stages of development, mainly in skin and seeds. A relatively small number of enzymatic steps are required for the biosynthesis of the basic structure of these metabolites and the corresponding genes are now widely known in model plants, including in grapevine. However, the molecular mechanisms involved in the final steps, including galloylation, are only partially known. Earlier results obtained after the search of QTL influencing the composition of the grape berry, especially the galloylation ratio of PAs, and transcriptomic studies after overexpression of transcription factors that regulate PAs biosynthesis pathway, have allowed the identification of genes potentially involved in these steps. Shikimate dehydrogenase (SDH) genes were identified. These genes would intervene upstream, for the biosynthesis of gallic acid. Three identified glucosyltransferases, already characterized in the laboratory, are involved in the biosynthesis of glucose ester of gallic acid (β-glucogalline), which could serve as an intermediary for PAs galloylation. These screening methods have also helped to identify 2 serine carboxypeptidase-like acyltransferases, called glucose acyltransferases (GATs) which are capable of catalyzing the last step of galloylation: the transfer of gallic acid from β-glucogalline to PAs. The first objective of this thesis was to determine the function of the SDHs encoded by grapevine genes. Recombinant SDHs, produced heterologously in E. coli, have the capacity to generate gallic acid in vitro. Their level of expression during development and in different tissues of the berry was also established. In vitro results are supported by the metabolic profile (gallic acid, β-glucogallin and PAs) of grapevine hairy -roots transformed with a SDH gene. The second objective of this thesis was to validate the function of the GATs by transient expression in tobacco leaves and in vitro enzyme assays. The transient transformation of grapevine leaves with GATs allowed to modulate the concentration of phenolic esters and notably galloylated flavan-3-ols in planta. The study of these genes was extended to vascular plants by phylogenetic analyses which allowed to identify peptide motifs potentially involved in the studied mechanisms and reflecting the sub-functionalization of certain genes. This work has provided informations on the genetic basis and molecular mechanisms involved in the biosynthesis of gallic acid and its two-step transfer on flavan-3-ols (galloylation). New hypotheses on the intervention of different carriers and nature of transported molecules can be proposed.

Les maladies du bois de la vigne, par exemple le syndrome de l’esca et l’eutypiose, sont dues à des champignons qui se développent dans le xylème et dégradent les tissus ligneux. Elles sont en recrudescence depuis une vingtaine d’année dans tous les vignobles du monde. A ce jour, aucun traitement curatif n’est disponible alors que ces maladies engendrent généralement la mort de la plante. L’étude des relations hôte-parasite et notamment celle des réponses de défense de plante, est nécessaire pour la compréhension et le développement de nouvelles stratégies de lutte. Parmi les molécules de défense de la vigne, les stilbènes sont connus pour leur forte activité antifongique.Notre travail, basé sur des approches biochimiques et moléculaires apporte de nouvelles données sur le rôle potentiel des stilbènes en tant que molécules de défense contre les maladies du bois. Nous avons identifié et quantifié les stilbènes majoritaires des tissus ligneux de V. vinifera, évalué la sensibilité des agents de maladie du bois à l’effet antifongique de ces stilbènes et suivi leur éventuelle induction suite à l’inoculation d’agents de maladie du bois. Nous avons souligné l’importance des oligomères de stilbènes dont l’activité antifongique est élevée et montré qu’ils sont fortement induits dans le bois inoculé par un champignon pathogène de la famille des Botryosphaeriaceae. La comparaison des réponses de défenses entre des cépages tolérants et sensible, a montré que les cépages tolérants répondent globalement plus fortement et plus rapidement que le cépage sensible à une élicitation par un filtrat de milieu de culture d’un agent de l’esca. / Grapevine wood diseases, as esca syndrome and eutypiosis, are worldwide afflictions. They are due to xylem inhabiting fungi that cause the decay of woody tissues and finally the death of the plant. No curative treatment has been successfully developed until now. Studying grapevine-wood disease pathogen interaction is a prerequisite to the development of protection strategies. Phenolics, particularly stilbenoids, are antimicrobial molecules involved in the resistance of grapevine to fungal pathogens. Our work, based on biochemical and molecular approaches, reveals new data on the possible role of stilbenoids in grapevine defence against trunk diseases. We identified and quantified major stilbenoids of woody canes from V. vinifera. These compounds, especially stilbenoid oligomers, displayed in vitro antifungal activity against trunk disease agents and were induced in cuttings inoculated with an agent of the Botryosphaeriaceae family. We also compared the defence response of susceptible or tolerant cultivars to wood decay based on an elicitation assay with a culture filtrate of an esca pathogen. Defence responses of tolerant cultivars were more effective than those of the susceptible cultivar.

Cette étude visait à établir un protocole de cryoconservation pour des apex de vigne et à tester l'efficacité de la cryoconservation pour éliminer des virus de la vigne sélectionnés. Des cultures in vitro de génotypes sains de huit cultivars croates autochtones de vigne, Plavac mali, Maraština, Pošip, Debit, Grk, Lasina, Plavina et Vugava et de génotypes infectés de Plavac mali ont été établies. Les différences de survie, de reprise et des paramètres de croissance observés se sont avérées spécifique des génotypes. Les cultivars infectés se sont montrés moins réactifs que les cultivars sains. Un protocole de cryoconservation basé sur la vitrification avec PVS2 a été établi. Les modifications de la préculture avec le saccharose et l'utilisation de solutions alternatives de cryoconservation n'ont pas amélioré la reprise. A l'opposé, l'état physiologique du matériel végétal a joué un rôle essentiel pour la cryoconservation. Des bourgeons en croissance active prélevés sur des microboutures mononodales ont montré une reprise plus élevée que des bourgeons prélevés directement sur les vitroplants. La position des bourgeons sur la tige des plantes-mères in vitro a affecté la reprise après cryoconservation. L'addition de benzylaminopurine au milieu de culture des microboutures a eu un effet positif sur la reprise après immersion dans l'azote liquide, alors qu'aucun effet positif n'a été observé sur la reprise avec la zéatine riboside ou la proline. Le protocole de cryoconservation établi a permis d'obtenir environ 50% de reprise avec le cultivar Portan et avec trois des quatre cultivars internationaux utilisés. Par contre, aucune reprise ou une reprise très faible a été observée avec les cultivars croates testés. En se basant sur les tests ELISA réalisés, le virus GFLV a été éliminé de 82,4% des apex non cryoconservés et de 77,8% des apex cryoconservés chez le cultivar Chardonnay et le GLRaV-3 a été éliminé de 100% des apex non cryoconservés et cryoconservés chez le cultivar Cabernet Sauvignon. Ces résultats sont à relier à nos études d'immunolocalisation, qui ont montré que le GFLV était présent dans le dôme apical et les tissus méristématiques chez le cultivar Pinot Noir and que le GLRaV-3 était présent dans les tubes criblés chez le cultivar Merlot. La stabilité génétique des plantes régénérées à partir des apex cryoconservés a été étudiée en utilisant les marqueurs AFLP. Avec les huit combinaisons d'amorces utilisées sur les 43 plantes testées, aucun polymorphisme n'a été observé après la préculture au saccharose, le traitement avec la solution de loading et la solution de PVS2 diluée de moitié. Par contre, des fragments polymorphes ont été observés sur des explants non cryoconservés et cryoconservés traités avec la solution PVS2, dont le nombre augmentait avec l'augmentation de la durée d'exposition à la solution PVS2. / This study aimed at establishing a cryopreservation protocol for grapevine shoot tips and at testing the efficiency of cryopreservation in eliminating selected grapevine viruses. In vitro cultures of healthy genotypes of eight Croatian autochthonous grapevine cultivars Plavac mali, Maraština, Pošip, Debit, Grk, Lasina, Plavina and Vugava and of virus-infected genotypes of Plavac mali were successfully established. Differences in survival, regrowth and growth parameters were genotype-specific. Infected cultivars were less reactive compared to healthy ones. A PVS2-based cryopreservation protocol was successfully established. Modifications in sucrose preculture conditions and use of PVS2-derived alternative vitrification solutions did not improve growth recovery. By contrast, the physiological state of the plant material played a critical role in cryopreservation. Actively growing buds sampled from single-node microcuttings displayed higher regrowth compared to buds sampled directly on in vitro plantlets. The position of buds on the stem of in vitro mother-plants affected regrowth after cryopreservation. The addition benzylaminopurine in the shooting medium had a positive effect on regrowth after liquid nitrogen exposure, while no such positive effect was observed with zeatine riboside or proline. The cryopreservation protocol established led to approximately 50% recovery with cultivar Portan and three of the four international cultivars tested. By contrast, no or very low recovery was noted with the Croatian cultivars tested. Based on ELISA tests, the GFLV virus was eliminated from 82.4% of non-cryopreserved samples and from 77.78% of cryopreserved samples in cultivar Chardonnay and the GLRaV-3 virus was eliminated from 100% of both non-cryopreserved and cryopreserved samples in cultivar Cabernet Sauvignon. These results may be related with our immunolocalisation studies, which showed that GFLV was found in the apical dome and meristematic tissues in cultivar Pinot Noir and GLRaV-3 in sieve elements of cultivar Merlot. Genetic stability of plants regenerated from cryopreserved shoot tips was studied using AFLP markers. With the eight AFLP primer combinations employed on the 43 plants tested, no polymorphism was observed after sucrose preculture, treatment with the loading solution and half-strengthPVS2. However, polymorphic fragments were observed in non-cryopreserved and cryopreserved samples treated with PVS2 solution, the number of which increased with increasing durations of exposure to PVS2 solution.

L'exploitation de la variation clonale est une des voies d'amélioration utilisée chez un grand nombre de plantes d'intérêts agronomiques telles que la pomme de terre, le café et la vigne. En effet, après plusieurs cycles de reproduction végétative, des caractéristiques agronomiques stables apparaissent donnant naissance à une diversité phénotypique remarquable, appelée « diversité clonale ». Chez la vigne, cette diversité clonale est d'une importance majeure pour les viticulteurs puisqu'elle permet une amélioration variétale sans changer d'identité de cépage en conformité avec la réglementation fixée par Appellations d'Origine Protégée. L'hypothèse la plus parcimonieuse expliquant cette diversité phénotypique clonale est l'accumulation de mutations somatiques au cours des cycles de reproduction végétative. L'objectif de cette thèse a été de dresser un panorama le plus exhaustif possible des différents polymorphismes moléculaires entre les génomes de plusieurs clones. Dans un premier temps trois clones de Pinot ont été séquencés par la technique 454 GS-FLX puis dans un second temps 11 clones de quatre cépages ont été séquencés la technique Illumina HiSeq 2000. Afin d'analyser la grande quantité de données obtenues, nous avons construit un pipeline d'analyse (Bacchus pipeline) permettant d'identifier tous les types de polymorphismes moléculaires entre les différents génomes.Nos résultats permettent, pour la première fois un inventaire exhaustif des polymorphismes moléculaires dans un contexte multiplication végétatif. L'ensemble des mutations polymorphes entre deux clones a pu être identifié, SNPs, indels (2,5 SNPs et 11,5 indels par Mb en moyenne) ainsi que des variations d'ordre structural (larges insertions ou délétions) représentant la classe la plus fréquente (129 évènements par Mb entre deux clones en moyenne). Afin d'évaluer le polymorphisme d'insertion généré par ces éléments nous en avons étudié quatre par une approche S-SAP sur plusieurs niveaux de diversité (inter-espèces, inter-cépages, inter-clones et entre plusieurs tissus d'un même individu). L'analyse phylogénétique au niveau des espèces est conforme à celle réalisée avec d'autres types de marqueurs moléculaires (SSR, SNP). Cependant, une forte instabilité de ces insertions a été confirmée entre les clones et entre les tissus d'un même d'individu. L'identification des clones par une méthodologie moléculaire serait d'une grande importance pour la filère. Pour cet objectif, nos résultats indiquent que les mutations de types SNP et petits indels qui sont certes moins fréquentes que les variations structurales mais qui sont plus stables semblent plus pertinentes pour la mise en place d'une méthodologie d'identification des clones / Clonal variation is considered as an effective contribution to breeding programs of vegetatively propagated species with major agronomical interest such as banana, potato, coffee and grape. Indeed, after several propagation cycles, stable and heritable phenotypic variations appear giving rise to a phenotypic variation termed “clonal diversity”. This clonal diversity is very important for wine-growers because it allows preserving cultivars identity in the strict respect of Appellation (A.O.P) wines specifications The most parsimonious hypothesis explaining clonal phenotypic diversity is the accumulation of somatic mutations. The objective of my thesis was to provide a broad description of molecular polymorphisms in the context of vegetative propagation. Three clones were first sequenced by 454 GS-FLX technology and eleven clones were then sequenced with Illumina Hiseq2000 technique. To analyse the high quantity of data obtained, we built a pipeline (Bacchus pipeline) allowing the identification of all existing molecular polymorphisms between different genomes.All polymorphism types were observed: indels and SNPs which have a low polymorphism frequency (2.5 SNPs and 11.5 indels per Mb between two clones in average) and structural variations (large insertions or deletions) which have a high polymorphism frequency (129 per Mb between two clones in average) but are unstable. To evaluate stability and polymorphism level of these transposable elements, we have studied 4 elements using S-SAP method at different diversity levels (inter-species, inter-cultivars, inter-clones and between organs/tissues of a single individual). Our interspecific phylogenetic analysis is similar to other phylogenies performed with SSR or SNPs markers. However, we confirm the high instability of these elements between clones and between tissues in single individuals.Clone identification through molecular methods would be of high significance for the wine industry. SNP or small indels mutations are less frequent but more stable than structural variation and could be used for accurate clone identification.

Ce travail porte sur la valorisation de sarments de vigne comme source de polyphénols bioactifs. Après purification d’oligomères du resvératrol et hémi synthèse d’analogues du resvératrol, l’activité antifongique de ces molécules a été testée. Le 3,5-diméthoxyresvératrol a montré des activités intéressantes sur douze espèces du genre Candida. Pendant le stockage des sarments, une forte augmentation en E-resvératrol et E-picéatannol a lieu de façon thermo dépendante et l’expression des gènes PAL, C4H et STS participent à la biosynthèse de novo du E-resvératrol. Une infection par le mildiou au vignoble pendant la période de croissance modifie à la fois la composition et la répartition spatiale des stilbénoïdes dans les sarments. L’analyse métabolomique ciblée par UPLC-MS couplée à une analyse PLS-DA permet de discriminer les sarments selon leur génotype et de déterminer des métabotypes. La distance biochimique observée correspond à la distance génétique inter cépage. Ces résultats démontrent le potentiel antifongique des stilbènoïdes et permettent d’identifier quelques facteurs clés influençant la composition phytochimique des sarments de vigne. / This work aims at grape cane valorization as a source of bioactive polyphenols. After purifying E-resveratrol oligomers and obtaining E-resveratrol analogues through semi-synthesis, the antifungal activity of the compounds was evaluated. The 3,5-dimethoxyresveratrol exhibited interesting activity against twelves Candida species. During post-pruned grape cane storage, a strong and temperature dependent increase in E-resveratrol and E-piceatannol was observed and the expression of PAL, C4H, 4CL and STS genes contributed to a de novo biosynthesis of E-resveratrol. Downy mildew infection in vineyard during the growing season modified both the composition and the spatial distribution of stilbenoids in grape canes. UPLC-MS-based targeted metabolomics coupled to multivariate statistical analysis discriminates grape canes according to their genotypic origin and determines metabotypes. The observed biochemical distances between genotypes corresponded to genetic distances. Finally, results highlight the antifungal potential of stilbenoids and several key factors affecting the phytochemical composition of grape canes

Le mildiou de la vigne, causé par le pathogène Plasmopara viticola, est une maladie cryptogamique pouvant causer de sérieux dégâts sur les récoltes. Pour éviter ces pertes, il est nécessaire de recourir à des produits phytosanitaires. Outre leur coût financier, les questions sur la santé des viticulteurs et des populations vivant à proximité des vignobles, ainsi que la protection de l’environnement ne peuvent être ignorées. Cependant, toutes les variétés de vigne ne présentent pas la même sensibilité au pathogène. En effet, bien qu’elles soient moins appréciées pour leurs qualités organoleptiques, les variétés américaines sont résistantes à cette maladie. Les combiner par croisement variétal avec des espèces européennes peut constituer une alternative viable aux traitements antifongiques. Cependant, pour piloter effacement ces problèmes de sélection variétal, il est nécessaire de mieux appréhender la relation « hôte-pathogène ». C’est dans ce but que l’analyse par spectrométrie de masse a été employée sous différents aspects / Downy mildew, caused by the Plasmopara viticola pathogen, is a fungal disease which can induce serious harvest damages. To avoid these losses, it is necessary to use phytosanitary treatments. In addition to their financial cost, winegrower’s health issues and the environment protection cannot be ignored. However, all grapevine varieties do not present the same sensitivity to the pathogen. Indeed, despite of poor organoleptic qualities, American varieties are resistant to this disease. Combining them with European species by varietal crossing may be a viable alternative to these treatments. However, to lead efficiently these cross breeding programs, it is necessary to know more about the relationship "host-pathogen". In this context, analysis by mass spectrometry has been used under different aspects

Au Québec, la température hivernale atteint -35 °C et les cépages non-rustiques (Vitis vinifera L.) doivent être protégés du gel par l'installation de géotextiles ou par buttage qui consiste en un travail du sol intensif et bisannuel pour recouvrir et découvrir les vignes. Ces conditions restreignent l'implantation de cultures intercalaires : (1) leur établissement et leur croissance sont limités à la saison de production, (2) le buttage détruit la végétation intercalaire à l'automne et (3) l'installation de géotextiles permet la culture d'espèces pérennes, mais elle est plus coûteuse. Au Québec, l'adoption de cultures intercalaires demeure donc marginale, malgré les bienfaits reconnus de ces cultures, dont le contrôle des adventices et l'atténuation de l'érosion hydrique. Leur impact sur la croissance et la production de la vigne sont également méconnus sous le climat continental du Québec. Une expérience en blocs aléatoires complets a été établie (2018-2020) dont l'objectif était de comparer l'effet du désherbage mécanique à deux mélanges de graminées intercalaires (annuelles vs pérennes) sur le contrôle des adventices et leur diversité, la stabilité des agrégats du sol ainsi que la croissance et la productivité de la vigne durant la période d'implantation. L'expérience incluait aussi un témoin enherbé (adventices). Le désherbage mécanique a mieux contrôlé les adventices, et a diminué la richesse et la diversité de la flore comparativement aux couverts végétaux. La densité des adventices annuelles et vivaces n'a pas diminué sous cultures intercalaires et le recouvrement des adventices au sol surpassait les 50 % en fin de saison. Néanmoins, la biomasse aérienne des adventices est demeurée en-dessous de celle du traitement enherbé durant les deux premières années. En fin de saison, la stabilité des agrégats du sol était plus élevée sous couvert végétal comparativement au désherbage mécanique. Ni le rendement, ni la qualité des raisins n'ont été affectés par la régie de culture dans l'entre-rang. / Non-hardy grapevine varieties require winter protection in southern Quebec because temperature can drop to –35 °C and cause irreversible frost damage. Winter protection is provided either by geotextiles or hilling, the latter generating intensive soil disturbance twice a year. These constraints limit the adoption of intercrops because 1) their establishment and growth are concurrent with the crop, 2) hilling destroys intercrops every fall, and 3) the use of geotextiles allows the adoption of perennial intercrops but is more expensive. Although it can control weeds and mitigate soil erosion, intercropping in Quebec vineyards is limited. Moreover, grapevine response to intercropping is poorly documented under Quebec's continental climate. A randomized complete block design experiment was conducted (2018-2020) to compare mechanical weeding to two grass mixture intercrops (annual vs perennial), during vineyard establishment. Variables tested included weed control and diversity, soil aggregate stability, vine growth, and grape yield. A weedy control was also included. Cultivation was more efficient at controlling weeds than both intercrops but decreased plant species richness and diversity in comparison to other treatments. Weed density did not decrease over time and weed cover was relatively high (> 50% at the end of the growing season) under intercrops. Nevertheless, weed shoot biomass was lower under intercrops than in the weedy control during the first two years. Cultivation was also detrimental to soil structure, it showed lower aggregate stability compared to vegetated treatments by the end of the season. None of the interrow management methods had an impact on vine yield fruit quality.