Dissertations / Theses on the topic 'Pomme de terre – Maladies et fléaux'

La résistance au PVY chez des lignées transgéniques exprimant un inhibiteur de protéase est due en partie à des changements physiologiques occasionnés par l’inhibiteur recombinant exprimé dans la plante. Après clonage et expression hétérologue des protéases de maturation du PVY, nous avons étudié les interactions entre ces protéases et différentes cystatines végétales, démontrant par des tests in vitro que les protéases du PVY ne sont pas sensibles à l’action des inhibiteurs testés. Nous avons ensuite inoculé le virus sur des lignées transgéniques de pomme de terre exprimant la cystatine II du maïs (CCII) et des lignées transgéniques exprimant un inhibiteur de type aspartate, l’inhibiteur de cathepsine D (CDI) de tomate. Ces deux lignées présentent des altérations aux niveaux de leur métabolisme et étaient résistantes au virus PVY. Ces résultats, suggèrent que les inhibiteurs de protéases CCII et CDI exprimés chez les Solanacées entraînent des changements physiologiques significatifs chez la plante hôte induisant indirectement une résistance partielle ou totale au PVY.

Chez lycopersicon hirsutum pi 247087, la resistance au virus y de la pomme de terre (pvy) et au tobacco etch virus (tev), s'exprime par une forte inhibition de l'accumulation virale dans les feuilles inoculees. Ce mecanisme de resistance n'est pas influence par les differents facteurs biotiques et abiotiques. Il s'exprime vis-a-vis de toutes les souches testees sauf celles appartenant au dernier des sept pathotypes de pvy definis. Chez pi 247087, il y a egalement une inhibition partielle de l'accumulation et de la migration des souches de pvy appartenant a ce dernier. Le nombre de genes reveles controlant la resistance et l'expression de cette derniere se sont reveles variables selon la souche de pvy utilisee. Un des genes controlant la resistance au pvy pourrait egalement controler la resistance au tev

Ce système est utilisé pour des études fondamentales sur le Crown gall et pour le dépistage de l'activité antitumorale d'extraits végétaux. Les tumeurs dérivent essentiellement du parenchyme périfasciculaire du phloème interne. La présence d'une solution minérale dans le milieu de culture et l'application de GA3 stimulent la croissance des tumeurs. Par contre, l'application d'un produit antigerminatif sur les tubercules, le lavage des explants avant inoculation du DMSO comme solvant des échantillons, réduisent l'apparition des tumeurs. Un gradient longitudinal de sensibilité est mis en évidence.

Les nématodes à galles sont des parasites telluriques très polyphages contre lesquels les rotations culturales sont peu efficaces. La lutte chimique a montré aussi ses limites par la toxicité des produits utilisés. Sur pomme de terre, Solanum tuberosum, les racines mais aussi les tubercules sont infectés et présentent des galles qui les rendent non commercialisables. L'utilisation de plantes résistantes constitue une alternative de lutte efficace et n on polluante mais à ce jour aucune variété de pomme de terre résistante n'est disponible. Aussi, les ressources génétiques des Solanacées tubéreuses sauvages sont explorées à la recherche de résistances naturelles transférables dans les variétés cultivées. Nous avons étudié les résistances de deux accessions de l'esp èce S. Sparsipilum, respectivement contre les trois espèces majeures de nématodes à galles des régions tropicales, M. Incognita, M. Arenaria et M. Javanica et contre une espèce des régions tempérées, M. Fallax. Nous avons d'abord caractérisé ces résistances à travers l'étude de leur déterminismes génétiques, leurs mécanismes d'action (réactions pré et post infectieuses au n niveau de la plante et influence sur le développement des nématodes) et leur thermo-sensibilité. Les facteurs génétiques (gènes majeurs ou loi à effets quantitatifs) contrôlant ces résistances ont été cartographiés par la suite sur le génome de S. Sparsipilum. Une plante est considérée comme résistante aux nématodes à galles lorsqu'elle inhibe totalement ou diminue fortement la capacité des juvéniles à évoluer au stade femelle
Root-knot nematodes (Meloidogyne spp. ) are telluric plant parasites with a broad host range that limits the use of crop rotation as control strategy. Chemicals are also restricted in practical agriculture due to their toxicity for human health. Besides the roots Meloidogyne species infest and induce galls on the surf ace and necrotic spots in the fesh of tubers of the potato, Solanum tuberosum. Infested tubers are unacceptable for both processing and fresh market and they are putative sources of dissemintatin of these parasites. Genetic resistance is the favoured control strategy in nematode management because it is usually effective and has no deleterious effects on environment but, no resistant potato cultivar is yet available. For breeding purpose, the resistances of two accessionsof nematodes species Meloidogyne incognita, M. Arenaria and M. Javanica and the temperate species M. Fallax have been investigated. Our objectives were to : 1° understand the species M. Fallax have been investigated. Our objectives were to: 1) understand the effects on the feeding and the development of the juveniles, genetic determinism of the resistances); 2) map major gene (s) or quantitative trait loci (QTL) that control the resistance. Compared to susceptible potato plants, both resistant accessions were significantly less infected. This was due to delayed and then arrested penetration of the juveniles in the roots. The accession harbouring the resistance to M. Fallax developed a necrotic reaction at the feeding site of the juveniles and prevented their development to the female stage. A “F1” diploid progeny was obtained using a dihaploid susceptible potato genotype as the female juveniles suggesting a monogenic control of the resistance. However, “necrotic” and “non necrotic” hybrid genetoypes showed a continuous distribution when considering the nematode females developed in their roots

Chez la pomme de terre, Solanum tuberosum, les phytopathogènes des genres Pectobacterium et Dickeya sont responsables de la maladie de la jambe noire et de la pourriture molle causant d’importants dommages dans les champs mais aussi lors du stockage des tubercules. En dehors des méthodes de prophylaxie, aucun traitement n’est à ce jour efficace pour lutter contre cette maladie. La FN3PT/inov3PT mène différents projets de recherche afin de mieux connaitre ces pathogènes et de proposer des traitements adaptés. L’objectif de ce travail a été d’étudier les gènes essentiels à la bactérie D. solani RNS 08.23.3.1A lors des différentes étapes du cycle infectieux à savoir la colonisation de la rhizosphère, la macération des tiges et la macération des tubercules. Pour cela, une approche Tn-seq a été utilisée, dont la robustesse a été évaluée en déterminant le génome essentiel de D. solani. Les gènes essentiels aux différentes conditions in vivo ont ensuite été identifiés. Dans un second temps, un criblage de molécules biostimulantes de l’agent de biocontrôle Pseudomonas spp PA14H7 a été réalisé. Ce criblage a permis d’identifier différentes molécules métabolisées par PA14H7. Des tests de biostimulations en serre ont été effectués afin de valider l’effet biostimulateur de ces molécules sur une population d’agents de biocontrole introduite artificiellement dans la rhizosphère de pomme de terre. L’incidence sur la maladie a été observée. Puis l’action d’antibiose, de 6 agents de biocontrôle précédemment identifiés, a été évaluée in vitro face à un panel de 41 pathogènes des genres Pectobacterium et Dickeya
In potato plant, Solanum tuberosum, the phytopathogens Pectobacterium and Dickeya are responsible for blackleg and soft rot diseases causing extensive damage in fields and also during storage of tubers. Apart from prophylaxis methods, no treatment permits to control these diseases. The FN3PT / inov3PT is carrying out various research projects in order to better understand these pathogens and to offer suitable treatments. The objective of this work was to study the genes essential to the bacterium D. solani RNS 08.23.3.1A during the different stages of the infectious cycle, namely the colonization of the rhizosphere, the maceration of the stems and the maceration of the tubers. For this, a Tn-seq approach was used, the robustness of which was evaluated by determining the essential genome of D. solani. The genes essential to the various conditions in vivo were then identified. Secondly, a screening of biostimulating molecules of the biocontrol agent Pseudomonas spp PA14H7 was carried out. This screening made it possible to identify different molecules metabolized by PA14H7. Greenhouse biostimulation tests were performed to validate the biostimulatory effect of these molecules on a population of biocontrol agents artificially introduced into the potato rhizosphere. The incidence on the disease has been observed. Then the antibiosis action of 6 previously identified biocontrol agents was evaluated in vitro against a panel of 41 pathogens of Pectobacterium and Dickeya

La diversité génétique du Potato leafroll virus (PLRV), un des virus des plus dommageables sur pomme de terre à l'échelle mondiale, a été étudiée par l'analyse de nouvelles séquences complètes et d'une région variable du génome du virus. Les résultats confirment que le PLRV est peu diversifié et génétiquement stable dans l'espace et dans le temps, même si des événements majeurs (délétion, recombinaison et accroissement de zone codante) ont ponctué l'histoire évolutive du virus. Des passages en série réalisés par vecteurs ou par multiplication végétative sur plantes entières et sur cals ont identifié la transmission comme pression de sélection et comme facteur pouvant favoriser la dérive génétique et la fixation de mutations délétères, et montré que le PLRV peut varier davantage en cas de changement d'environnement. Le PLRV semble donc optimisé dans un milieu stable et homogène, mais il pourrait exprimer son potentiel évolutif lorsque les pressions de sélection changent.

Les résistances génétiques permettent une lutte efficace contre les maladies des plantes cultivées mais sont limitées par les capacités d’évolution des bioagresseurs ciblés. Chez le piment, le fonds génétique peut améliorer la durabilité de la résistance au PVY conférée par le gène majeur pvr23. L’objectif de ma thèse était de caractériser les facteurs génétiques de l’hôte conditionnant la durabilité du gène majeur en répondant aux questions suivantes : (i) Quels sont leurs actions sur l’évolution des populations virales ? (ii) Correspondent-ils aux QTL (quantitative trait loci) de résistance partielle ? (iii) Sont-ils répandus au sein des ressources génétiques du piment ? Différentes expérimentations incluant des tests de résistances, d’évolution expérimentale et de compétition entre différents variants viraux, ont montré que les facteurs du fonds génétique augmentant la durabilité de pvr23 agissaient en : (i) diminuant la concentration virale dans la plante, (ii) en réduisant les probabilités de mutations du PVY vers le contournement du gène pvr23 et (iii) en ralentissant la sélection des variants viraux contournants. La détection de QTL et la cartographie des facteurs génétiques affectant la fréquence de contournement de pvr23 (QTL de durabilité) a mis en évidence quatre régions du génome du piment qui, par des effets additifs ou épistatiques, expliquent 70% de la variabilité phénotypique observée. La cartographie comparée montre que trois des quatre QTL de durabilité co-localisent avec des QTL affectant la résistance partielle, suggérant que les QTL de résistance partielle ont un effet pléiotropique sur la durabilité d’un gène majeur de résistance. L’étude d’une collection de 20 accessions de piment, porteuses de pvr23 ou pvr24(allèle très proche de pvr23) dans des fonds génétiques variés, a montré que les fonds génétiques favorables à la durabilité de ces allèles de résistance sont fréquents dans les ressources génétiques du piment. Ces résultats mettent en évidence que la durabilité d’un gène majeur de résistance peut-être fortement augmentée lorsqu’il est associé à des facteurs génétiques réduisant la multiplication du pathogène. De plus, la fréquence de contournement du gène majeur s’est révélée être un caractère très héritable (h²=0.87) et la détection de QTL affectant ce caractère est possible. La sélection directe pour de tels QTL est donc envisageable et ouvre de nouvelles perspectives pour préserver la durabilité des gènes majeurs de résistance utilisés en sélection variétale
Genetic resistances provide an efficient control of crop diseases but are limited by pathogen adaptation.In pepper, the durability of the pvr23 allele, conferring resistance to Potato virus Y (PVY), was demonstrated todepend on the plant genetic background. The aim of my PhD thesis was to characterize the host genetic factorsaffecting the durability of the major resistance gene pvr23 and to answer to the following question s: (i) What istheir action on the evolution of the viral population? (ii) Is there identity between the QTLs (quantitative traitloci) controlling the partial resistance and the QTLs affecting the durability of pvr23? (iii) Are these genetic factorswidespread among the genetic resources of pepper? Various experiments including resistance testing,experimental evolution and competition between various PVY variants, enabled to show that the genetic factorsaffecting the durability of pvr23 acted in: (i) decreasing the viral accumulation, (ii) decreasing the probability ofacquisition of resistance breaking (RB) mutations by PVY and (iii) slowing down the selection of RB variants. QTLdetection and mapping of genetic factors affecting the frequency of pvr23 RB showed that four loci actingadditively and in epistatic interactions explained together 70% of the variance of pvr23 breakdown frequency.Comparative mapping between these QTLs and QTLs affecting partial resistance showed that three of the fourQTLs controlling the frequency of pvr23 RB are also involved in quantitative resistance, suggesting that QTLs forquantitative resistance have a pleiotropic effect on the durability of the major resistance gene. Analysis of acollection of 20 pepper accessions, carrying pvr23 or pvr24 (allele closely related to pvr23) in various geneticbackgrounds, showed that genetic backgrounds favorable to the durability of the pvr2-mediated resistance arewidespread in the genetic resources of pepper. These results highlight that the durability of a major resistancegene can be strongly increased when associated with genetic factors decreasing the pathogen multiplication.Moreover, the frequency of a major gene RB is a highly heritable trait and QTLs detection for this trait isachievable. The direct selection for such QTLs opens new prospects to preserve the durability of major resistancegenes used by breeders

Les bactéries Pectobacterium sont classées parmi les agents pathogènes les plus importants économiquement pour la culture de la pomme de terre. Au cours des dernières années, une augmentation des maladies dues à ces bactéries a pu être observée. Le but de ce travail de thèse était d'analyser certains aspects de la diversité liés aux Pectobacterium sp à savoir : (i) la diversité génétique liée aux régulateurs du pouvoir pathogène de la bactérie (ii) la diversité de virulence et d'agressivité des souches de Pectobacterium vis-à-vis de leurs hôtes et (iii). Le rôle et la diversité des effets induits par le lipopolysaccharides (LPS), composants de la surface bactérienne de bactéries phytopathogène ou non phytopathogène. Ce travail de thèse souligne également le rôle potentiel que pourrait jouer ces molécules LPS dans le biocontrôledes Pectobacterium sp. Différentes expérimentations cellulaires et moléculaires allant de l'identification de la bactérie à la compréhension des voies de signalisation ont été utilisées. Les résultats obtenus nous ont permis de montré, en premier lieu que, le séquençage du gène pmrA, gène connu pour être impliqué dans la régulation du pouvoir pathogène desPectobacterium, est un outil moléculaire complémentaire d'identification de sous espèces de Pcc et pourrait être aussi un moyen efficace d'évaluation de la diversité génétique intraspécifique. Dans un second temps, nous avons montré que les cultures cellulaires d'Arabidopsis thaliana pourraient être un modèle végétal d'évaluation de l'agressivité des Pectobacterium. Ceci a été obtenu par quantification des cinétiques de trois paramètres associés à la pathogénie de ces bactéries à savoir : l'activité des pectate-lyases, déterminant majeur du pouvoir pathogène des Pcc, la fuite des électrolytes, considérée comme un marqueur précoce de la mort cellulaire, et la mort cellulaire des cultures elle-même. Enfin nous avons également montré que les effets induits par les LPS chez les cellules d'Arabidopsis thaliana sont dépendant du type bactérien. En effet Les résultats obtenus nous ont permis de mettre en évidence trois types de réponses différentes aux LPS en fonction de leur origine: les réponses identiques (régulation des flux d'ions), des réponses communes mais présentant des intensités et de cinétiques différentes (production de ROS, induction de gènes de défense) et des réponses spécifiques (induction d'une PCD, alcalinisation du milieu). Ces résultats indiquent que différentes voies de signalisation pourraient être activées chez Arabidopsis thaliana. Ils nous ont permis également de mieux comprendre l'implication des LPS dans le biocontrôle contre les Pectobacterium sp.

Le biocontrôle est défini comme un ensemble de méthodes de protection des végétaux par l’utilisation de mécanismes naturels. Son principe repose sur la gestion des équilibres des populations d’agresseurs plutôt que sur leur éradication. La protection des cultures de la pomme de terre Solanum tuberosum contre les bactéries pectinolytiques (Dickeya et Pectobacterium) a été précédemment proposée comme une application du biocontrôle. Il s’agit ici de perturber (quencher) la communication quorum-sensing (QS) utilisée par l’agent pathogène pour coordonner son attaque et sa virulence. Afin d’optimiser cette méthode de lutte par quorum-quenching (QQ) et d’en contrôler l’efficacité, nous avons étudié la voiecatabolique des -lactones d’un agent de biocontrôle, la bactérie Rhodococcus erythropolis. Cette voie est impliquée dans la dégradation des signaux N-acyl-homoserine lactones du pathogène. Nous avons d’abord étudié le rôle du répresseur QsdR ainsi que la régulation transcriptionnelle de l’opéron qsd impliqué dans la dégradation des signaux. La compréhension de cette régulation a permis de générer des biosenseurs capables de monitorer les activités QS du pathogène et QQ du protecteur. Sous microscopie confocale à balayage laser, ces outils ont apporté des preuves visuelles du rôle et du lien entre ces deux activités dans les tissus du tubercule. Enfin, la faible spécificité du répresseur QsdR pour ses ligands, apermis de proposer la -caprolactone, un analogue structural des signaux de QS, comme inducteur de l’opéron qsd. Dans l’ensemble, ces travaux permettent d’approfondir nos connaissances sur le rôle et le fonctionnement du QQ chez R. erythropolis. Ils permettent aussi d’envisager le contrôle de la maladie via un agent dont l’activité de QQ pourra être biostimulée par des lactones peu coûteuses lors de la formulation puis de l’épandage aux champs
Biocontrol is defined as a set of plant protection methods through the use of natural mechanisms. Its principle involves the control of populations of aggressors rather than their eradication. The protection of the potato Solanum tuberosum against soft-rot bacteria (Dickeya and Pectobacterium) has been previously proposed as an application of biocontrol. This involves disturbing the quorum-sensing (QS) communication used by the pathogen to coordinate its attack and virulence. In order to optimize this quorum-quenching (QQ) biocontrol method and to control its effectiveness, we have studied the catabolic pathway of -lactones of a biocontrol agent, the Rhodococcus erythropolis bacterium. This pathway is involved in the degradation of the pathogen N-acyl-homoserine lactones signals. We firststudied the role of the QsdR repressor as well as the transcriptional regulation of the qsd operon involved in signal degradation. The understanding of this regulation has made it possible to generate biosensors capable of monitoring the QS of the pathogen and QQ of the protector. Under confocal laser scanning microscopy, these tools provided visual evidence of the role and link between these two activities in the tuber tissues. Finally, the low specificity of the QsdR repressor for its ligands made it possible to propose the -caprolactone, a structural analog of QS signals, as an inducer of the qsd operon. Overall, this work provides insight into the role and function of QQ in R. erythropolis. It also allows to envisage the control of the disease using a biocontrol agent whose QQ activity can be biostimulated by inexpensive lactones during formulation then spreading in the field

Les invasions biologiques sont un fardeau économique important si elles affectent des ressources critiques pour l’alimentation, la sante humaine ou les productions agricoles. Les ravageurs de la pomme de terre sont un challenge économique important tant ce tubercule est un aliment clé dans les pays andins. Il est possible de suivre la dispersion récente de la teigne du Guatemala, T. solanivora en Amérique du Sud depuis son introduction au Vénézuela à sa propagation progressive vers le sud. Par ailleurs, les invasions récentes fournissent un modèle unique pour analyser les processus d’adaptation de tout l’écosystème receveur au nouveau venu. Cette introduction de T. solanivora et sa coexistence avec la teigne endémique Phthorimaea operculella, nous offre la possibilité d’étudier l’adaptation de populations virales inféodées à P. operculella au nouvel hôte T. solanivora. Une étude de terrain a été engagée dans les régions productrices de pomme de terre en Colombie. A partir des larves de T. solanivora collectées sur 5 sites distincts, des infections à granulovirus ont été détectées. Tous les isolats viraux sont apparentés au Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV) précédemment décrit. Des différences de pathogénicité envers les deux hôtes ont été observées. Une variabilité a été détectée pour certains isolats au niveau de deux marqueurs génétiques. Les populations présentant une diversité génétique s’avèrent plus pathogènes sur les deux hôtes que des populations génétiquement homogènes. Elles offrent une opportunité pour le contrôle biologique de ces ravageurs. Des populations artificielles ont été construites pour mimer des populations naturelles mélangées. Elles se comportent de la même manière d’un point de vue biologique, mais l’évolution de la fréquence des marqueurs n’est pas liée à l’efficacité biologique, ce qui suggère que des différences non détectées dans le génome pourraient être responsables de l’adaptation de l’hôte. La productivité des infections dans les deux hôtes a été étudiée car elle est la clé de voute du développement d’un agent de contrôle biologique. Les productivités sur P. operculella (1,36 à 2,69 × 108 OBs/ mg) et T. solanivora (0,48 à 3,64 × 108 OBs/mg) ne sont pas très différentes. Les populations génétiquement mélangées ne se distinguent pas des populations homogènes par leur production totale dans l’un ou l’autre des deux hôtes, cependant, les rendements (production virale/inoculum) montrent des différences claires, les populations mélangées (naturelles ou artificielles) sont plus performantes sur les deux hôtes. Aucune réduction de la pathogénicité sur l’hôte d’origine n’a été observée après plusieurs cycles de réplication de la population virale sur l’hôte alternatif. Les populations virales originellement adaptées à P. operculella ont évolué pour infecter T. solanivora. Dans les régions où les deux hôtes sont présents, les populations virales développent une stratégie pour être efficaces sur les deux hôtes
Biological invasions constitute an important economical burden when they affect key resources for human alimentation, health or agronomic productions. Potato pests are important as this tuber is a key food source in Andean countries. The recent dispersion of the Guatemalan potato tuber moth, T. solanivora in South America can be traced back to the introduction in Venezuela, with progressive dispersion towards the South. Recent invasions provide, in addition, a unique model to analyse the process of adaptation of the whole receiving ecosystem to the new comers. This introduction of T. solanivora and its coexistence with the endemic potato tuber moth, Phthorimaea operculella offer us the possibility of studying the adaptation to T. solanivora of virus populations infeodated to the later. A survey has been carried out in the potato-producing regions of Colombia. From the T. solanivora larvae collected, granulovirus infections were detected in five different locations. All virus isolates are related to the previously described Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV). Differences in the pathogenicity against the two hosts were observed. Variability was detected in some isolates at two genetic markers. Genetically diverse populations appear to be more pathogenic for both hosts than genetically homogeneous populations. They provide a possible solution for the biological control of these insect pests. Artificial populations were constructed to mimic the mixed natural populations. They behave similarly from a biological point of view, but the evolution of the markers frequencies is not related to the biological efficacy, suggesting that undetected differences in the genomes could be responsible of this host adaptation. The productivity of the infections in both hosts has been studied as it constitutes a key point for the development of a biocontrol agent. The productivity in P. operculella (1.36 to 2.69 × 108 OBs/ mg) and T. solanivora (0.48 to 3.64 × 108 OBs/mg) are not very different. Genotypically mixed populations cannot be differentiated from homogeneous populations by their total production in one or the other host, however, the yields (virus output/doses to infect) show clear differences, mixed populations (natural or artificial) perform better in both hosts. No reduction in the pathogenicity for one host was observed after few cycles of replication of the virus population in the second host. Virus populations originally adapted to P. operculella had evolved to infect T. solanivora. In regions where both host are present, the populations developed a strategy to be efficient on both hosts

Chez la pomme de terre Solanum tuberosum, la jambe noire et la pourriture molle sont des maladies provoquées par des populations bactériennes associant une ou plusieurs espèces des genres Pectobacterium et Dickeya. Depuis plusieurs décennies en Europe, l’implication des Dickeya s’amplifie, notamment avec l’émergence récente de D. solani dans les années 2000. Aucun moyen de lutte curatif n’est efficace contre ces phytopathogènes ; seules des approches prophylactiques sont mises en place par les filières de production. Dans ce travail, l’analyse de la structure de populations pathogènes au sein de parcelles de pomme de terre du nord de la France montre que D. dianthicola et D. solani dominent en abondance relative les populations de Pectobacterium, tandis que D. dianthicola domine D. solani lorsque les deux populations coexistent. Dans une seconde partie, des populations artificielles de D. dianthicola et D. solani ont permis d’évaluer leur agressivité et leur compétitivité en serre. Tandis que la population de D. dianthicola confirme sa plus forte agressivité et compétitivité après infection de plantes entière de S. tuberosum, celle de D. solani s’avère plus agressive et compétitive après infection de jacinthes Hyacinthus orientalis, ainsi qu’en milieux de culture riche et minimum. L’analyse individuelle des isolats composant les populations artificielles de D. dianthicola et de D. solani montre que l’agressivité différente chez l’hôte S. tuberosum est un trait distinctif de ces espèces pathogènes ; ce qui renforce l’hypothèse d’un transfert d’hôte récent (plantes à bulbes vers plants de pomme terre) de D. solani. D’une manière remarquable, dans les tissus infectés de S. tuberosum (tige et tubercules), les gènes de virulence pelD et pelE sont plus fortement exprimés et d’une manière plus hétérogène chez les isolats de D. solani que ceux de D. dianthicola. Une analyse transcriptomique comparative confirme la variabilité de l’expression de fonctions de virulence entre 3 isolats de D. solani. L’ensemble de ce travail révèle que D. solani est encore en phase d’adaptation à l’hôte S. tuberosum avec une moindre compétitivité contre D. dianthicola lors de co-infection mais a une expression des fonctions de virulence en condition de macération plus importante que D. dianthicola. Ainsi, sous condition de sélection de variations génétiques favorables à son installation sur l’hôte S. tuberosum et à l’amélioration de sa compétitivité contre D. dianthicola, D. solani représente un risque majeur à moyen terme pour la culture de pomme de terre
In potato plant (Solanum tuberosum), blackleg and soft rot are diseases caused by bacterial populations associating one or more species of the genus Pectobacterium and Dickeya. For several decades in Europe, the involvement of the genus Dickeya has increased, notably with the recent emergence of D. solani in the 2000s. No effective control exists against these plant pathogens; only prophylactic approaches are set up by the production industry. In this work, analysis of the structure of pathogenic populations in potato fields of northern France shows that D. dianthicola and D. solani dominate populations of Pectobacterium in relative abundance, while D. dianthicola dominates D. solani when both populations coexist. In a second part, artificial populations of D. dianthicola and D. solani isolates have allowed to assessed their aggressiveness and competitiveness in a greenhouse experiment. While the D. dianthicola population confirms its strongest aggressiveness and competitiveness when whole plants of S. tuberosum are infected, D. solani population is more aggressive and competitive when infecting Hyacinthus orientalis, as well as in rich and minimal liquid mediums. The individual analysis of the isolates of the artificial populations of D. dianthicola and D. solani shows that different aggressiveness in the host S. tuberosum is a distinctive trait of these pathogenic species; which reinforces the hypothesis of a recent host transfer (bulb plants to potato plants) of D. solani. Remarkably, in infected tissues of S. tuberosum (stem and tubers), the virulence genes pelD and pelE are highly expressed and more heterogeneously among D. solani isolates than those of D. dianthicola. A comparative transcriptomic analysis confirms the variability of the expression of virulence functions between 3 isolates of D. solani. All this work reveals that D. solani is still in adaptation phase to the host S. tuberosum, with less competitiveness against D. dianthicola during co-infection but an expression of the virulence functions in maceration condition greater that D. dianthicola. Thus, under the condition of selection of favorable genetic variations to its establishment on S. tuberosum host plant and the improvement of its competitiveness against D. dianthicola, D. solani represents a medium-term major risk for potato cultivation

La physiologie, le comportement et la distribution des insectes sont grandement influencés par la température. La compréhension de la réponse des insectes à la température permet de développer de modèles capables de simuler leurs dynamiques spatio-temporelles. De tels modèles représentent des outils intéressants afin d’améliorer le contrôle intégré des ravageurs car ils permettent d’identifier les risques liés a ces espèces. La présente étude a pour objectif de développer plusieurs stratégies de modélisation de la distribution et propagation de ravageurs invasifs de la pomme de terre dans la région Nord andine. D’abord, nous avons développé un automate cellulaire simulant la dynamique d’invasion des ravageurs en prenant en compte l’influence de l’activité anthropique sur la propagation. Ensuite, nous avons développé des modèles capables de simuler l’influence de l’hétérogénéité thermique et de simuler les dynamiques en présence de jeux de données limités. Enfin, nous avons construit un modèle individu centré permettant de simuler les dynamiques en réponse à la température. Ce modèle nous a permis de réaliser des cartes de risque présent et futur d’invasion à l’échelle de la région Nord-andine. Ce travail montre l’importance de l’hétérogénéité environnementale et sociale sur la propagation des ravageurs. Les modèles développés dans cette thèse pourront être appliqués dans des programmes de contrôle intégré des ravageurs afin de présenter aux agriculteurs de la région les risques d’évolution de l’infestation en relation avec leurs pratiques culturales et les changements globaux.

Chez S. tuberosum, les pathogènes bactériens Pectobacterium et Dickeya causent les maladies de la jambe noire et de la pourriture molle au champ et lors du stockage des tubercules. Outre les méthodes de prophylaxie, aucune méthode de lutte n’est efficace contre ces bactéries. La FN3PT/RD3PT mène des projets de recherche en phytopathologie et épidémiologie pour mieux comprendre les traits de vie et la physiologie de ces pathogènes, et proposer des solutions de lutte adaptées. L’objectif de ce travail était double : comparer le pouvoir pathogène de deux bactéries émergentes D. dianthicola et D. solani et étudier des stratégies de lutte biologique contre Pectobacterium et Dickeya. D’abord, deux souches isolées au champ, D. dianthicola RNS04.9 et D. solani 3337 ont été comparées au niveau de leur pouvoir pathogène sur tubercules et sur plante entière. Cette étape a nécessité la mise au point de pathosystèmes appropriés. D. dianthicola RNS04.9 apparait plus virulente que D. solani 3337 sur plante entière, alors que le contraire est observé sur tubercules. Une comparaison génomique complétée d’études fonctionnelles ont révélé l’exsitence de certains traits propres à chaque souche, notamment, le catabolisme de l’arabinose et de l’urée chez D. solani 3337 et celui du rhamnose chez D. dianthicola RNS04.9. Ensuite, un criblage d’isolats bactériens a été réalisé pour identifier des agents de lutte biologique capables d’inhiber la croissance de Dickeya et Pectobacterium. Six bactéries, des genres Pseudomonas ou Bacillus, ont été retenues. Les essais menés en serre ont montré l’efficacité d’une combinaison de trois Pseudomonas pour diminuer les symptômes de jambe noire causées par D. dianthicola et sa transmission à la descendance. La séquence du génome de ces agents de lutte biologique a été déterminée. Avec ces données, par qPCR, un maintien des agents de phytoprotection dans le sol a été observé. Enfin, un criblage de molécules chimiques a été réalisé sur la base de leur capacité anti-quorum-sensing pour réduire l’expression des facteurs de virulence chez Pectobacterium. Deux inhibiteurs du quorum-sensing ont été identifiés. En conclusion de ce travail, la possibilité de coupler différentes stratégies de lutte contre ces pathogènes pectinolytiques est discutée
Pectobacterium and Dickeya phytopathogens are the causative agents of the blackleg and soft rot diseases on S. tuberosum, in the field or during tuber-storage. Today, no effective method permits to control these bacteria. The FN3PT / RD3PT conducts plant pathology and epidemiology researches to understand the life traits and physiology of these pathogens and propose adapted control solutions. The aim of this study was dual: to compare the virulence of two emerging pathogens D. dianthicola and D. solani, and to study biocontrol strategies directed at Pectobacterium and Dickeya. First, two strains were isolated from field samples, D. dianthicola RNS04.9 and D. solani 3337. The virulence of these strains was compared in tuber and whole plant-assays. This step required the development of appropriate pathosystems. D. dianthicola RNS04.9 appeared more virulent than D. solani 3337 on whole plant tests, while the opposite was observed on tubers tests. Genome comparisons and functional studies led to the dientifiation of some genetic traits unique to each strain such as the catabolism of arabinose and urea in D. solani 3337 and that of rhamnose in D. dianthicola RNS04.9. A screening of bacterial isolates was also performed to identify biocontrol agents capable of inhibiting the growth of Dickeya and Pectobacterium strains. Six isolates, belonging to the Pseudomonas or Bacillus genera were selected. The greenhouse trials have shown the efficacy of a combination of 3 Pseudomonas to reduce blackleg symptoms caused by D. dianthicola and its transmission to the offspring. The sequence of the genome of each biocontrol agents has been determined. With these data, the survival of biocontrol agents in the soil has been investigated by qPCR. Finally, a screening of chemical compounds was carried out on the basis of their anti-quorum sensing, i.e. their ability to quench the expression of Pectobacterium virulence factors. Two quorum-sensing inhibitors have been identified. As a conclusion to this work, opportunities to mix the various biocontrol strategies directed at pectinolytic pathogens is discussed

L’utilisation de variétés de plantes porteuses de gènes majeurs de résistance a longtemps été une solution privilégiée pour lutter contre les maladies des plantes. Cependant, la capacité des agents pathogènes à s’adapter à ces variétés après seulement quelques années de culture rend nécessaire la recherche de résistances à la fois efficaces et durables. Les objectifs de cette thèse étaient (i) d’identifier chez la plante des régions génomiques contraignant l’évolution des agents pathogènes en induisant des effets de dérive génétique et (ii) d’étudier l’impact des forces évolutives induites par la plante sur la capacité d’adaptation des pathogènes aux résistances variétales, l’ambition étant par la suite d’employer au mieux ces forces pour limiter l’évolution des pathogènes. Le pathosystème piment (Capsicum annuum) – PVY (Potato virus Y) a été principalement utilisé pour mener ces travaux de recherche. Afin de répondre au premier objectif, une cartographie de QTL (quantitative trait loci) sur une population biparentale de piment et une étude de génétique d’association sur une core-collection de piments ont été réalisées. Ces deux approches ont permis de mettre en évidence des régions génomiques sur les chromosomes 6, 7 et 12 impliquées dans le contrôle de la taille efficace des populations virales lors de l’étape d’inoculation du virus dans la plante. Certains de ces QTL ont montré une action vis-à-vis du PVY et du CMV (Cucumber mosaic virus) tandis que d’autres se sont révélés être spécifiques d’une seule espèce virale. Par ailleurs,le QTL détecté sur le chromosome 6 co-localise avec un QTL précédemment identifié comme contrôlant l’accumulation virale et interagissant avec un QTL affectant la fréquence de contournement d’un gène majeur de résistance. Pour répondre au second objectif, une analyse de la corrélation entre l’intensité des forces évolutives induites par la plante et une estimation expérimentale de la durabilité du gène majeur a été réalisée. De l’évolution expérimentale de populations de PVY sur des plantes induisant des effets de dérive génétique, de sélection et d’accumulation virale contrastés a également été effectuée. Ces deux études ont démontré qu’une plante induisant une forte dérive génétique associée à une réduction de l’accumulation virale permettait de contraindre l’évolution des populations virales, voire d’entraîner leur extinction. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le déploiement de déterminants génétiques de la plante qui influenceraient directement le potentiel évolutif du pathogène et permettraient de préserver la durabilité des gènes majeurs de résistance
Plants carrying major resistance genes have been widely used to fight against diseases. However, the pathogensability to overcome the resistance after a few years of usage requires the search for efficient and durable resistances.The objectives of this thesis were (i) to identify plant genomic regions limiting pathogen evolution by inducinggenetic drift effects and (ii) to study the impact of the evolutionary forces imposed by the plant on the pathogenability to adapt to resistance, the goal being to further use these forces to limit pathogen evolution. The pepper(Capsicum annuum) – PVY (Potato virus Y) pathosystem has been mainly used to conduct these researches.Regarding the first objective, quantitative trait loci (QTL) were mapped on a biparental pepper population andthrough genome-wide association on a pepper core-collection. These approaches have allowed the detection ofgenomic regions on chromosomes 6, 7 and 12 controlling viral effective population size during the inoculationstep. Some of these QTLs were common to PVY and CMV (Cucumber mosaic virus) while other were virusspecific.Moreover, the QTL detected on chromosome 6 colocalizes with a previously identified QTL controllingPVY accumulation and interacting with a QTL affecting the breakdown frequency of a major resistance gene.Regarding the second objective, a correlation analysis between the evolutionary forces imposed by the plant andan experimental estimation of the durability of a major resistance gene has been done. Experimental evolution ofPVY populations on plants contrasted for the levels of genetic drift, selection and virus accumulation they imposedhas also been performed. Both studies demonstrated that a plant inducing a strong genetic drift combined to areduction in virus accumulation limits virus evolution and could even lead to the extinction of the virus population.These results open new perspectives to deploy plant genetic factors directly controlling pathogen evolutionarypotential and could help to preserve the durability of major resistance genes