Lutte biologique contre la galle du collet chez la vigne

par Huu trong Nguyen

Projet de thèse en Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions

Sous la direction de Christophe Clement et de Lisa Sanchez.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé , en partenariat avec RIBP - Résistante Induite et BioProtection des Plantes (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    La galle du collet, maladie de la vigne causée par Agrobacterium vitis, entraîne une diminution de rendement de l'ordre de 20 à 40% (Schroth et al., 1988) et, dans le pire des cas, la mort de la plante. Les agrobactéries, responsables de la formation de tumeurs transfèrent un fragment d'ADN du plasmide Ti (ADNT) dans les cellules végétales. Ce fragment est ensuite intégré dans le génome où les gènes de l'ADN-T sont exprimés, modifiant ainsi fortement l'anatomie et la physiologie du partenaire végétal, notamment via la biosynthèse par la plante d'hormones de croissance provoquant la formation de tumeurs. Dans la nature, diverses contraintes biotiques et abiotiques (en particulier le froid) influencent le processus d'infection médié par A. vitis et, par conséquent, la dissémination de la maladie (Faist et al., 2016). A. vitis est présente dans tout le vignoble et y reste à l'état latent jusqu'à ce qu'elle trouve des conditions favorables à son développement, notamment les suites de fortes gelées d'hiver ou de grêle provoquant lésions ou éclatements. Il se forme alors des tumeurs qui détruisent le système vasculaire et, sur les jeunes vignes, entraînent la mort de la souche. L'agent pathogène étant systémique, il n'existe aucun moyen de lutte chimique efficace à ce jour. Notre laboratoire étudie depuis plusieurs années une souche bactérienne Paraburkholderia phytofirmans PsJN capable de favoriser la croissance de la vigne (racines et parties aériennes) après inoculation via le système racinaire (Ait Barka et al., 2000). Chez la vigne, cette bactérie est capable, après pénétration de la racine, de diffuser de manière systémique via les vaisseaux de xylème jusqu'aux parties aériennes (Compant et al., 2005). Des études réalisées au laboratoire RIBP ont montré que la présence endophytique de PsJN améliore la tolérance de la vigne au stress abiotique, comme le froid (Fernandez et al., 2012 ; Theocharis et al., 2012) ou biotique, comme Botrytis cinerea, agent de la pourriture grise (Miotto-Vilanova et al., 2016).P. phytofirmans PsJN a la même niche écologique (vaisseaux de xylème) qu'A. vitis et protège la vigne contre le gel, principale cause de propagation d'A. vitis. Ces caractéristiques nous ont amenés à tester PsJN comme agent de lutte biologique potentiel contre la galle du collet chez la vigne. Nous avons montré que la souche PsJN induit une protection contre A. vitis avec notamment une diminution significative de la taille des tumeurs. La preuve de concept étant faite, l'objectif du projet AGROVITIFREE est de mieux comprendre l'interaction tripartite Vigne/P. phytofirmans PsjN/A. vitis afin d'optimiser l'utilisation de la souche bactérienne PsJN (occupant la même niche écologique que l'agent pathogène) comme nouveau moyen de biocontrôle pour lutter contre la galle du collet chez la vigne. Ce projet, à l'interface entre le laboratoire RIBP de l'URCA et le laboratoire PRISM de l'Université de Lille 1, fait appel à des approches pluridisciplinaires complémentaires (physiologiques, moléculaires et métabolomique). Une caractérisation des profils de colonisation bacteriénne (bénéfique et pathogène) et du niveau de protection contre A. vitis induit par PsJN sera réalisée. Les mécanismes de défense de la vigne, ainsi que les paramètres photosynthétiques en réponse à l'agent pathogène seront étudiés chez les vitroplants contrôle et, pré-bactérisés avec PsJN. Des approches de métabolomique et d'imagerie par spectrométrie de masse seront également menées afin d'identifier des biomarqueurs de la tumeur et des métabolites marqueurs de résistance. L'ensemble de ces travaux donnera accès au dialogue croisé entre la plante et les bactéries au cours du processus de tumorisation.

  • Titre traduit

    Biological control against crown gall in grapevine


  • Résumé

    The grapevine crown gall disease caused by Agrobacterium vitis results in a decrease in yield of the order of 20 to 40% (Schroth et al., 1988) and, in the worst case, the plant death. Agrobacteria responsible for tumor formation transfer a DNA fragment of the plasmid Ti (T-DNA) into plant cells. This fragment is then integrated into the genome where the T-DNA genes are expressed, thus strongly modifying the anatomy and physiology of the plant partner, in particular via the biosynthesis by the plant of growth hormones causing the formation of tumors. In nature, various biotic and abiotic constraints (especially cold) influence the process of infection by A. vitis and, consequently, the spread of the disease (Faist et al., 2016). A. vitis is present throughout the vineyard and remains in the latent state until it finds favorable conditions for its development, in particular after severe winter frost or hail causing lesions or splinters. As the pathogen is systemic, there is no effective means of chemical control to date. Our laboratory has been studying for several years a bacterial strain Paraburkholderia phytofirmans PsJN able to promote the growth of grapevine (roots and aerial parts) after inoculation via the root system (Ait Barka et al., 2000). In grapevine, this bacterium is capable, after penetration of the root, to spread systemically via the xylem vessels to the aerial parts (Compant et al., 2005). Studies carried out at the RIBP laboratory have shown that the endophytic presence of PsJN improves tolerance of the grapevine to abiotic stress, such as cold (Fernandez et al., 2012, Theocharis et al., 2012) or biotic, such as Botrytis cinerea, agent of gray mould disease (Miotto-Vilanova et al., 2016). P. phytofirmans PsJN has the same ecological niche (xylem vessels) as A. vitis and protects the grapevine against freezing, the main cause of propagation of A. vitis. These characteristics led us to test PsJN as a potential biological control agent against crown gall in grapevine. We have shown that the strain PsJN induces a protection against A. vitis with in particular a significant decrease of the size of the tumors. The objective of the AGROVITIFREE project is to better understand the tripartite interaction Vigne / P. phytofirmans PsjN / A. vitis to optimize the use of the PsJN bacterial strain (occupying the same ecological niche as the pathogen) as a new biocontrol agent to control crown gall in grapevine. This project, between the RIBP laboratory at URCA and the PRISM laboratory at the University of Lille 1, uses complementary multidisciplinary approaches (physiological, molecular and metabolomic). The characterization of the bacterial (beneficial and pathogenic) bacterial colonization profiles and the level of protection against A. vitis induced by PsJN will be performed. The mechanisms of defense of the vine, as well as the photosynthetic parameters in response to the pathogen will be studied in control and pre-bacterialized plants with PsJN. Metabolomic and mass spectrometric imaging approaches will also be conducted to identify tumor biomarkers and resistance marker metabolites. All of this work will provide access to the cross-talk between the plant and the bacteria during the tumor process.