Importance du métabolisme rédox et de la mycorhization dans les maladies du bois de la vigne. Lien entre physiologie de la plante et diversité fongique (BOTRYOREDOX)

par Pauline Bettenfeld

Projet de thèse en Sciences végétales

Sous la direction de Florence Fontaine, Pierre-Emmanuel Courty et de Olivier Fernandez.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé , en partenariat avec RIBP - Résistante Induite et BioProtection des Plantes (laboratoire) depuis le 05-11-2018 .


  • Résumé

    Confrontée à des agents pathogènes, la vigne, comme dans la plupart des plantes,subit des modifications biochimiques et physiologiques visant notamment à mettre en place des protections contre les microorganismes infectieux. Dans le cas des MDB de la vigne, telles que l'ESCA et les dépérissements à Botryospheriaceae (BDA), ces répercussions défensives et physiologiques sont observées. Elles se traduisent par des modulations du métabolisme carboné, l'activation de réponses de défense (Spagnolo et al., 2012 ; Magnin-Robert et al., 2016, 2017) et des variations marquées du métabolisme rédox (Magnin-Robert et al., 2017), telles que la production et la détoxication d'espèces actives de l'oxygène (Trda et al., 2014). Toutefois, l'impact de ces dépérissements n'a jamais été étudié dans son ensemble, mais plutôt pris en considération au cas par cas. Certaines études ont été menées à l'échelle de la parcelle ou en conditions contrôlées (serres), mais rarement simultanément. De plus, les changements physiologiques et métaboliques de la vigne sont étudiés majoritairement au niveau du tronc, des feuilles et des grappes, en omettant une vision globale des tissus ou de parties cruciales de la physiologie de la plante telles que les racines. Dans ce compartiment, les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMAs) font partie des microbes formant des interactions positives (associations symbiotiques mutualistes appelées mycorhizes) avec plus de 90% des plantes terrestres dont la vigne (Trouvelot et al., 2015). Les CMAs peuvent notamment (i) contribuer à améliorer la survie des plantes, leur croissance et leur tolérance aux stress abiotiques (Symanczik et al., 2018), (ii) mais également, induire une résistance systémique contre les agents pathogènes tant au niveau des parties aériennes que racinaires. De plus, le développement d'un mycélium extra-radiculaire augmente de plus de 40 fois la surface de sol exploré par la plante et permet de relier les racines des plantes voisines par l'intermédiaire de réseaux mycéliens communs (RMC) (Walder et al., 2015). Le programme de la thèse BOTRYOREDOX s'intégrera dans un projet plus large HOLOVITI qui vise à élucider le lien entre la diversité microbienne (dont les CMAs) et des bioindicateurs de l'état sanitaire des ceps (dont le statut rédox). Ce projet fera appel à des approches pluridisciplinaires, combinant des méthodes de : • biologie moléculaire (extraction d'ADN et d'ARN du sol et des racines ; suivi par qPCR de marqueurs du fonctionnement mycorhizien et de défense végétale) ; • biochimie (dosage de métabolites et d'enzymes ciblés du métabolisme rédox) ; • physiologie (suivi de l'activité photosynthétique, métabolisme carboné) Les approches expérimentales feront aussi bien appel à des prélèvements au vignoble (parcelle bourguignonne conduite classiquement et modèle surgreffé développé par le SICAVAC Centre Loire) qu'à des dispositifs en serre (mise en place de microcosmes compartimentés pour l'étude des RMCs).

  • Titre traduit

    Importance of redox metabolism and mycorhization in vine wood diseases. Link between plant physiology and fungal diversity (BOTRYOREDOX)


  • Résumé

    Confronted with pathogens, the vine, as in most plants, undergoes biochemical and physiological modifications aiming in particular to put in place protections against infectious microorganisms. In the case of grapevine MDBs, such as ESCA and Botryospheriaceae dieback (BDA), these defensive and physiological repercussions are observed. They result in modulations of the metabolism carbon, activation of defense responses (Spagnolo et al., 2012; Magnin-Robert et al., 2016, 2017) and marked variations in redox metabolism (Magnin-Robert et al., 2017), such as and the detoxification of active oxygen species (Trda et al., 2014). However, the impact of these diebacks has never been studied as a whole, but rather considered on a case-by-case basis. Some studies have been conducted at the plot scale or in controlled conditions (greenhouses), but rarely simultaneously. In addition, the physiological and metabolic changes of the vine are mainly studied at the level of the trunk, leaves and clusters, omitting a global vision of the tissues or crucial parts of plant physiology such as roots. In this compartment, arbuscular mycorrhizal fungi (CMAs) are part of microbes forming positive interactions (mutualistic symbiotic associations called mycorrhizas) with more than 90% of terrestrial plants including vines (Trouvelot et al., 2015). In particular, CMAs can (i) contribute to improving plant survival, growth and tolerance to abiotic stress (Symanczik et al., 2018), (ii) but also induce systemic resistance against pathogens at both the plant and plant level. aerial parts as root. In addition, the development of extra-radicular mycelium increases the soil surface explored by the plant by more than 40 times and allows the roots of neighboring plants to be connected via common mycelial networks (RMC) (Walder et al. ., 2015). The BOTRYOREDOX thesis program will be part of a broader HOLOVITI project aimed at elucidating the link between microbial diversity (including CMAs) and bioindicators of the health status of plants (including redox status). This project will use multidisciplinary approaches, combining methods of: • Molecular biology (extraction of DNA and RNA from soil and roots, followed by qPCR markers of mycorrhizal function and plant defense); • biochemistry (dosage of targeted metabolites and enzymes of the redox metabolism); • physiology (monitoring of photosynthetic activity, carbon metabolism) Experimental approaches will also use sampling at the vineyard (Burgundy plot classically conducted and grafted model developed by SICAVAC Center Loire) that greenhouse devices (establishment of compartmentalized microcosms for the study of RMCs).