Academic literature on the topic 'Champignons phytopathogènes – Génie génétique'

Au sein de la biomasse végétale, les composés à teneur élevée en parois constituent une source d’aliments que seuls les herbivores peuvent utiliser. Parmi les herbivores, le Ruminant a été de loin le plus étudié. Les processus de dégradation anaérobie des composés lignocellulosiques dans le rumen mettent en jeu le rôle spécifique des micro-organismes (bactéries, protozoaires, champignons). Les produits du métabolisme microbien sont directement utilisés par l’animal hôte comme source d’énergie (acides gras volatils) ou comme principal fournisseur d’acides aminés (protéines microbiennes synthétisées dans le rumen) ou de vitamines (vitamines B). La teneur en lignine élevée de certains fourrages est cause d’une médiocre dégradation par les micro-organismes du tube digestif. Il est possible d’améliorer leur utilisation par trois moyens. Les traitements technologiques sont très nombreux mais seuls ceux aux alcalis, surtout à l’ammoniac, et, dans certains cas le broyage et les traitements hydrothermiques sont économiquement rentables et se développent dans la pratique. Les procédés aux moisissures blanches doivent encore être développés. Les autres traitements chimiques (oxydants, SO2), physiques (irradiation) et biologiques (enzymes, bactéries apportant des nutriments), ne sont pas suffisamment rentables. Les améliorations apportées par les meilleurs traitements ne permettent pas cependant de dépasser une digestibilité de 0,5 - 0,6 pour les résidus très lignifiés. Les recherches futures doivent développer d’autres voies tout en perfectionnant (efficacité, économie) les procédés actuels. L’optimisation de l’activité microbienne dans le rumen peut être atteinte en fournissant aux microbes les nutriments dont ils ont besoin. En outre, l’emploi du génie génétique ouvre des perspectives dans l’amélioration de la production d’enzymes microbiennes particulièrement efficaces à l’égard des parois ou en permettant le développement de certaines activités microbiennes dans des conditions de milieu peu favorables (cellulolyse en milieu de pH faible). L’optimisation des fermentations peut être atteinte en choisissant le type d’herbivore dont les caractéristiques morphologiques et physiologiques des réservoirs de fermentation sont optimisées, en premier lieu par leur position (rumen ou gros intestin) puis en sélectionnant divers critères (capacité, temps de séjour des aliments, répartition des phases liquides et solides, ...). Cette approche est d’un intérêt considérable pour les pays qui s’orientent vers un système d’utilisation des résidus très lignifiés de l’agriculture.

Alternaria brassicicola est responsable du blackspot des crucifères, une maladie transmissible par les semences qui entraîne des pertes importantes de rendement. Des isolats de terrain de ce champignon hautement résistants aux fongicides dicarboximides et phenylpyrroles ont été identifiés. Ces isolats résistants restent néanmoins pathogènes mais la plupart sont plus sensibles aux chocs osmotiques que des souches sauvages. Pour élucider les bases moléculaires de la résistance et de l’ osmosensibilité, un gène AbNIK1 codant une histidine kinase osmosenseur a été isolé à partir d’un isolat sauvage et sa séquence comparée avec des séquences correspondantes isolées de souches résistantes. Toutes les souches résistantes et osmosensibles correspondent à des mutants nuls pour le gène AbNIK1. Afin d'analyser les effets des mutations nulles dans le gène AbNIK1 sur la fitness du pathogène, les souches présentant un tel génotype ont été inoculées sur radis en conditions naturelles. Les analyses sanitaires des semences produites indiquent que les mutants nuls sont fortement affectés dans leur compétitivité avec les souches sauvages en absence de pression de sélection. En parallèle, la diversité génétique au sein de l’espèce A. Brassicicola a été étudiée. Douze loci microsatellites polymorphes ont été identifiés et analysés au sein d’une population d’origine géographique variée. En accord avec la biologie de ce champignon, absence de reproduction sexuée et transmission via les semences, un polymorphisme assez faible (3,5 allèles par locus) et une absence de structuration de la population étudiée ont été observés
Alternaria brassicicola causes blackspot disease of crucifers worldwide. This disease is seed-borne and responsible for important yield losses. Field isolates of A. Brassicicola highly resistant to dicarboximide and phenylpyrroles fungicides have been identified. These isolates are still pathogenic to host plants and most of them are more sensitive to osmotic stress than wild type strains. To elucidate the molecular basis of the osmosensitive and dicarboximide/phenylpyrrole-resistant phenotypes, an osmosensing histidine kinase gene AbNIK1 was isolated from a fungicide-sensitive isolate and its sequence compared with corresponding sequences from fungicide-resistant isolates. All the fungicide-resistant strains displaying a osmosensitive phenotype were found to have null mutations in the AbNIK1 gene. To investigate the effects of AbNIK1 null mutations on their fitness, these strains were inoculated on radish under field conditions. Quality controls of produced seeds revealed that null mutants are strongly affected in their competitivity towards wild type strains in the absence of selective pressure. In parallel, the genetic diversity within the species A. Brassicicola was estimated. Twelve polymorphic microsatellite loci were identified and used to analyze a population of strains with various geographic origins. In agreement with the lifestyle of this fungus (absence of sexual reproduction and seed transmission) a relatively weak polymorphism (3. 5 alleles per locus) and an absence of population structuration were observed

Parmi les champignons responsables des septorioses du blé, nous avons étudié la biologie du développement de phaeosphaeria nodorum (syn: leptosphaeria norodum) et de sa forme conidienne septoria nodorum. La biologie du développement de cet ascomycète a été étudiée in vitro. L'obtention des fructifications sexuées (périthèces) et asexuées (macropycnides et micropycnides) nous a permis: 1) de réaliser l'étude ontogénique du périthèce, en précisant la position systématique de cet organisme; 2) d'étudier le déterminisme génétique et physiologique : a) en démontrant l'existence d'un hétérothallisme bipolaire, b) en précisant le rôle joué par les microspores, c) en précisant l'influence des facteurs externes sur les différents types de morphogénèse, et en particulier l'action séquentielle de ces facteurs sur les différentes étapes du développement périthécial, définies antérieurement par l'étude ontogénique, 3) d'apprécier l'influence de la reproduction sexuée sur la distribution du pouvoir pathogène. Cette dernière étude a mis en évidence une distribution assez large du pouvoir pathogène des produits de la méiose avec, sur certaines variétés hôtes, des souches montrant une agressivité supérieure à celle de l'isolat parental le plus agressif. Les interactions souches-hôtes et la compatibilité constante entre ce parasite et les hôtes potentiels suggèrent l'existence d'une relation gène pour gène dans le système agressivité-résistance non spécifique

Chez la plupart des organismes eucaryotes pluricellulaires, les systemes de transformation sont generalement du type integratif. Les travaux realises chez les levures saccharomyces cerevisiae et schizosaccharomyces pombe ont montre que la mise au point de vecteurs a replication autonome necessite une connaissance approfondie de la structure et de la fonction des elements chromosomiques. Il s'agit des origines de replication, des telomeres et des centromeres. Chez le champignon filamenteux podospora anserina, nous avons montre que les sequences telomeriques sont identiques aux sequences telomeriques humaines et sont constituees de motifs repetes ttaggg. Un plasmide a replication autonome a ete obtenu par l'addition de sequences telomeriques humaines aux extremites d'un plasmide portant un marqueur de selection pour la transformation de p. Anserina. L'efficacite de transformation est tres elevee (100000 transformants par microgramme d'adn) et le plasmide est maintenu sous forme lineaire extrachromosomique a raison de 2 a 3 copies par genome. La fonction telomerique etant suffisante pour conferer la replication autonome, la replication du plasmide semble donc pouvoir etre initiee en l'absence d'une origine de replication specifique. Cependant, la replication autonome ne peut avoir lieu que pour des plasmides de petite taille et la transformation est integrative lorsque la taille du plasmide est de l'ordre de 50 kpb. La perte de replication autonome peut etre la consequence d'un defaut de transmission du plasmide lors de la mitose du a l'absence de fonction centromerique. Nous avons tente d'isoler un centromere par marche sur le chromosome a partir d'une banque yac (yeast artificial chromosome) d'adn genomique de p. Anserina. Nous avons montre que la position des sequences situees a l'extremite de la marche est genetiquement confondue avec celle du centromere. La poursuite de ce travail devrait donc permettre d'isoler le centromere et de caracteriser la structure et la fonction centromerique chez un organisme pluricellulaire

Pythium est un champignon du sol implique dans les fontes de semis, les necroses racinaires et les pourritures de semences d'un grand nombre de plantes. Ce genre forme avec le genre phytophthora la famille des pythiacees (ordre des peronosporales classe des oomycetes). Le genre pythium contient de nombreuses especes dont l'ecologie, la pathogenie et la resistance aux fongicides sont tres differentes. La taxonomie de pythium a ete basee jusqu'a present sur des criteres morphologiques et 85 especes ont ete decrites par van der plaats niterink (1981). L'identification d'une espece sur la base de criteres morphologiques est tres delicate et il etait necessaire de determiner de nouveaux criteres de caracterisation pour clarifier la taxonomie du genre et simplifier l'identification des especes. L'analyse des sequences nucleotidiques de l'espace interne transcrit 1 (its1) de l'operon ribosomique de 40 especes de pythium choisies de facon representative dans les groupes morphologiques a permis d'etablir une nouvelle classification. Les especes de pythium ont ete separees en trois groupes: (1) les especes a sporanges filamenteux; (2) les especes a elements spheriques; (3) les especes a sporanges proliferants. Ce troisieme groupe n'a presente ni les caracteristiques de l'its1 specifiques des pythium, ni celles de phytophthora et l'hypothese d'un nouveau genre chez les pythiacees a ete posee. Les sequences nucleotidiques de l'its1 du groupe des especes a sporanges filamenteux sont plus homogenes que celle du groupe des especes a elements spheriques. Elles ont permis de regrouper les especes presentant des similitudes morphologiques et de definir une importance hierarchique a donner aux criteres morphologiques. Les especes dont les caracteristiques morphologiques sont proches et les sequences nucleotidiques de l'its1 semblables ont ete declarees synonymes et la notion de complexe d'especes a ete rehabilitee. La connaissance de la sequence nucleotidique de l'its1 a permis d'etablir une methode simple de caracterisation des especes de pythium basee sur les profils de restriction de cette region du genome amplifiee par la reaction en chaine de la polymerase (pcr). La detection de pythium aphanidermatum dans une plante a ete possible par amplification de l'its1 a partir d'adn extrait de plantes contaminees et par identification de l'espece en cause par le profil de restriction specifique ou par une sonde oligonucleotidique specifique

Les travaux presentes portent sur l'etude de l'intervention de phospholipases, enzymes catalysant l'hydrolyse des phospholipides membranaires, lors des etapes precoces de l'interaction entre le tabac et le champignon phytopathogene. L'action conjointe de ces proteines et de la lipoxygenase, enzyme induite lors de l'interaction, est susceptible de participer a la transduction des signaux conduisant a l'induction de defenses dans la plante hote, via la liberation de produits derives d'acides gras polyinsatures (acide jasmonique, aldehydes volatils,). La premiere partie de ce travail concerne la mise au point du systeme biologique et des conditions de mesure de l'activite phospholipase, ainsi que l'etude des variations de cette derniere en reponse a differents inducteurs potentiels. Les resultats montrent que des eliciteurs extraits de la paroi du champignon induisent dans les cellules et les plants de tabac une activite phospholipase, causant la liberation d'acides gras. Celle-ci est aussi stimulee, de maniere race-cultivar specifique, dans les plantes infectees par les zoospores de l'agent pathogene. Cette etude permet d'evaluer le role potentiel de cette enzyme dans la defense du tabac vis-a-vis du champignon. La deuxieme partie consiste en la purification et la caracterisation des proteines responsables de cette activite. L'utilisation de techniques chromatographiques et electrophoretiques a permis d'obtenir une preparation hautement enrichie en phospholipases. De plus, certaines caracteristiques physicochimiques de ces enzymes sont precises: specificite de substrat, nature des produits formes, effet de cations divalents et du ph sur l'activite, point isoelectrique, km et vm. L'ensemble de ces travaux constitue une contribution originale a l'etude d'une activite enzymatique encore peu caracterisee chez les vegetaux, mais dont l'importance dans les systemes de transduction et de defense est bien etablie dans les cellules animales

Les variétés traditionnelles sont génétiquement hétérogènes et constituent une source de diversité contribuant à la productivité et à la stabilité des agroécosystèmes. En effet, la diversité végétale fournit des services écosystémiques, dont la réduction globale des pressions parasitaires. Pour une meilleure gestion des maladies, la compréhension des mécanismes d’interaction plante-pathogène est primordiale. Dans cette optique, j’ai étudié l’adaptation entre variétés traditionnelles tunisiennes de blé dur et populations fongiques de Zymoseptoria tritici responsable de la septoriose. Dans un premier temps, le génotypage de 14 variétés traditionnelles dites «populations», à l'aide de 9 microsatellites, a montré que la diversité génétique était aussi importante au sein des populations (45%) qu'entre les populations (54%). Cette diversité est structurée en sept groupes génétiques qui s'expliquent en partie par la combinaison « nom de variété » x « localité ». La caractérisation de 15 traits phénotypiques, dont la résistance à la septoriose, a révélé que ces populations étaient également diversifiées phénotypiquement. La résistance à la septoriose est de nature qualitative (résistance majeure) dans deux populations mais plus généralement de nature quantitative dans les autres populations. Une comparaison Pst-Fst a démontré une adaptation locale des variétés traditionnelles, soulignant des trajectoires de sélection intimement liées au territoire et pratiques des agriculteurs les cultivant. Parallèlement, un génotypage SNP à haute densité (puce TaBW35K) d’un panel de 127 individus provenant de quatre populations portant le même nom de variété ‘Mahmoudi’ a mis en évidence deux groupes génétiques partagés par les quatre populations. Ce panel d’individus a été phénotypé au champ et en conditions contrôlées pour sa résistance à une souche tunisienne de Z. tritici, ce qui a permis de conduire une analyse GWAS. Cette analyse a mis en évidence 6 loci associés à la résistance contre la septoriose sur les chromosomes 1B, 4A, 5B et 7A, dont un locus sur le chromosome 1B associé à une résistance majeure de type qualitative. La fréquence des allèles favorables à la résistance oscille entre 6 et 46% dans le panel et est variable d’une population à une autre. Côté agent pathogène, quatre populations de Z. tritici collectées sur le cultivar moderne majoritaire en Tunisie ‘Karim’ et une population collectée sur une des variétés traditionnelles ‘Mahmoudi’ ont été génotypées à l'aide de 12 microsatellites. La faible différenciation génétique entre ces populations fongiques suggère l’existence de flux de gènes importants entre localités. La population collectée sur ‘Mahmoudi’ est apparue comme étant moins diversifiée et ayant une fraction clonale plus importante que les populations collectées sur ‘Karim’, suggérant un effet significatif de l’hôte sur la diversité de Z. tritici. Des tests d'inoculations croisées ont révélé une agressivité supérieure des isolats collectés sur ‘Mahmoudi’ sur les lignées de la variété ‘Mahmoudi’ que des isolats collectés sur le cultivar ‘Karim’, interprétée comme une adaptation locale des populations pathogènes à leur hôte sympatrique. Cette adaptation a été particulièrement marquée par la période de latence des isolats, soulignant à nouveau l’importance de la résistance quantitative dans les processus adaptatifs mis en évidence. Les variétés traditionnelles tunisiennes de blé dur sont des cas concrets de populations hôtes hétérogènes limitant efficacement les épidémies de l’agent pathogène responsable de la septoriose. Les résultats obtenus suggèrent que la combinaison de gènes de résistance, principalement à effet quantitatif et occasionnellement à effet majeur, à des fréquences variables d’une variété à une autre, est la clé de la robustesse sanitaire de ces variétés. Les enseignements acquis au cours de cette étude pourront être mobilisés pour améliorer la gestion de la diversité cultivée dans d’autres environnements
Traditional varieties are heterogeneous and constitute a source of diversity, which contributes to the productivity and the stability of agroecosystems. Indeed, plant diversity provides services to a given ecosystem, including reducing disease pressure. Understanding the mechanisms underlying plant-pathogen interactions is fundamental to improve disease management. With this in mind, I studied the adaptation between traditional Tunisian durum wheat varieties and populations of Zymoseptoria tritici, the fungus responsible for Septoria Tritici Blotch (STB). Firstly, genotyping 14 traditional varieties, considered as populations, using 9 SSR, showed that genetic diversity is equally important within a population (45%) as it is between populations (54%). This diversity is structured in seven genetic groups that can be explained in part by the nested effect of the « variety name » and the « location ». 15 phenotypic traits, including resistance to STB, were characterized and showed that the populations were also phenotypically diverse. Resistance to STB is qualitative (major resistance) for two of the populations, but generally more quantitative for the other populations. A Pst-Fst comparison demonstrated a local adaptation of traditional varieties, underlining selection trajectories that are closely linked to the territory and the agricultural practices in place. Meanwhile, a high density SNP genotyping (TaBW35K array) of a panel of 127 individuals hailing from four populations all carrying the same variety name ‘Mahmoudi’ brought to light two genetic groups shared by the four populations. This panel of individuals was phenotyped for resistance to a Tunisian Z. tritici strain in a field trial and in controlled conditions. The resulting data was used in a GWAS analysis. This analysis led to the detection of 6 loci associated to STB resistance on chromosomes 1B, 4A, 5B and 7A, including a locus on chromosome 1B associated to a qualitative major resistance. The frequency of the resistant alleles oscillates between 6 and 46% and is variable between populations. On the fungus side, four populations of Z. tritici collected on modern cultivar ‘Karim’ widely cultivated in Tunisia and one population collected on traditional variety ‘Mahmoudi’ were genotyped using 12 SSR. A low level of genetic differentiation was identified between these fungal populations suggesting a significant gene flow between locations. The population collected on ‘Mahmoudi’ was less diversified and had a higher clonal fraction than the populations collected on ‘Karim’. This points towards host-effect on Z. tritici diversity. Cross-inoculation tests highlighted a higher aggressiveness of isolates collected on ‘Mahmoudi’ to ‘Mahmoudi’ lines than that of isolates collected on ‘Karim’, interpreted as a local adaptation of pathogen populations to their sympatric host. This adaptation was especially pronounced for the latency period of isolates, once again underlining the importance of quantitative resistance in the adaptive processes evidenced here. Traditional Tunisian durum wheat varieties are practical cases of heterogeneous host populations effectively limiting STB epidemics. Our results suggest that a combination of resistance genes, mainly quantitative and occasionally with a major effect, with variable frequencies from one variety to another, is key to the sanitary success of these varieties. Findings from this study can be utilized to improve our management of crop diversity in other environments

Une maladie émergente causant le dépérissement de l'aulne est causée par un complexe de trois taxons du genre Phytophthora (Oomycète) : P. Alni subsp. Alni (Paa), P. Alni subsp. Multiformis (Pam) et P. Alni subsp. Uniformis (Pau). La première partie de cette étude a consisté à mettre au point des outils de détection spécifiques de ces trois taxons. À partir de SCARs générés par RAPD, nous avons défini trois couples d'amorces de PCR dont l'utilisation combinée permet la détection et l'identification spécifique de Paa, Pam et Pau dans différents substrats (plante, eau, sol). Nous avons ensuite étudié la présence et la distribution allélique pour quatre gènes nucléaires contenant des introns sur une collection de P. Alni et d'espèces proches. L'ADN mitochondrial a également été étudié par RFLP et séquençage de deux gènes. Nous avons montré que i) Pau ne semble pas avoir été généré par hybridation, ii) Pam présente deux allèles fortement divergents pour chaque gène nucléaire et résulterait donc d'une réticulation ou d'une autopolyploïdisation, iii) Paa cumule les allèles présents chez Pam et Pau et a probablement été créé par hybridation entre Pam et Pau ou des taxons très proches. De plus, nous avons étudié le profil d'expression des gènes codant pour des élicitines, famille multigénique spécifique du genre hytophthora. L'additivité des profils de Pau et Pam vis-à-vis de Paa a confirmé nos premiers résultats. Enfin, afin d'étudier la variabilité génétique de ces différents taxons, des marqueurs microsatellites ont été isolés chez Paa et caractérisés. Les génotypes obtenus montrent une faible variabilité chez les trois taxons. Ils confirment nos hypothèses quant à l'origine de Paa et suggèrent que Pam est aussi un taxon allopolyploïde
An emergent disease of alder is caused by a complex of three taxa belonging to the genus Phytophthora (Oomycetes): P. Alni subsp. Alni (Paa), P. Alni subsp. Multiformis (Pam) and P. Alni subsp. Uniformis (Pau). The first part of this study focused on the development of specific detection tools for these three taxa. Based on SCARs generated with RAPD, we designed three PCR primer pairs which can be combined to specifically detect and identify Paa, Pam and Pau in different substrates (plant tissue, water, soil). Second, we studied the occurrence and the allelic distribution for several nuclear single-copy genes containing introns on a wide collection of P. Alni and close species. Mitochondrial DNA was also studied through RFLP and gene sequencing. We demonstrated that i) Pau may not result from a hybridization event, ii) two divergent alleles for each of the nuclear genes are observed in Pam, which suggests this taxon may have been generated by a reticulation or by autopolyploidisation, iii) Paa combines the alleles observed in Pam and Pau and was probably generated by hybridization between Pam and Pau or Pam- and Pau-like taxa. In addition, we studied the expression of elicitin genes, a multigenic family specific to the genus Phytophthora. The cumulative patterns of Pau and Pam in regard with Paa confirmed our first results. Last, in order to study the genetic variability of the different taxa, microsatellite markers were isolated in Paa and characterized. The genotypes we resolved demonstrate a low level of variability for the three taxa. They confirm our hypotheses in regard with Paa origin and suggest that Pam is also an allopolyploid taxon