Analyse Moléculaire De L'interaction Entre Peupliers Et Melampsora Spp

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Analyse Moléculaire De L'interaction Entre Peupliers Et Melampsora Spp Analyse moléculaire de l’interaction entre peupliers et Melampsora spp. par des approches génomiques et fonctionnelles Cecile Lorrain To cite this version: Cecile Lorrain. Analyse moléculaire de l’interaction entre peupliers et Melampsora spp. par des approches génomiques et fonctionnelles. Biologie végétale. Université de Lorraine, 2018. Français. NNT : 2018LORR0016. tel-01920199 HAL Id: tel-01920199 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01920199 Submitted on 13 Nov 2018 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : [email protected] LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm Université de Lorraine, Collegium Sciences et Technologies Ecole Doctorale «Ressources, Procédés, Produits, Environnement» Thèse Présentée et soutenue publiquement pour l’obtention du grade de Docteur de l’Université de Lorraine spécialité Biologie Végétale et Forestière par Cécile Lorrain Analyse moléculaire de l’interaction entre peupliers et Melampsora spp. par des approches génomiques et fonctionnelles Soutenance publique le 28 mars 2018 Jury Elodie Gaulin, Maître de Conférence, Université de Toulouse Rapportrice Thomas Kroj, Directeur de Recherche, INRA Montpelier Rapporteur Mélanie Morel-Rouhier, Professeur, Université de Lorraine Examinatrice Jessica Soyer, Chargée de Recherche, INRA Grignon Examinatrice Sébastien Duplessis, Directeur de Recherche, INRA Grand Est Nancy Directeur de thèse Arnaud Hecker, Maître de Conférence, Université de Lorraine Directeur de thèse UMR 1136 INRA / Université de Lorraine, Interactions Arbres - Microorganismes INRA Centre Grand Est - Nancy – 54280 Champenoux Faculté des Sciences et Techniques – 54500 Vandoeurvre-lès-Nancy 1 2 Remerciements : Pour commencer je souhaite remercier les membres de mon jury de thèse Thomas Kroj, Elodie Gaulin, Jessica Soyer et Mélanie Morel-Rouhier qui ont accepté d’évaluer mes travaux. Je remercie également Benjamin Petre, Claire Veneault-Fourrey et Isabelle Fudal, les membres de mon comité de suivi qui m’ont aidé tout au long de ma thèse. Ben, merci pour tout ce que tu m’as apporté, c’est toi qui m’as donné envie de continuer à travailler sur la rouille du peuplier pendant ma thèse. Je remercie tout particulièrement mes deux directeurs de thèse Sébastien Duplessis et Arnaud Hecker. Merci pour tout ce que vous m’avez appris. Seb, trop à dire…j’avoue, #facilitantpower. Merci pour tout ce que tu m’as appris, pour toutes les opportunités dont tu m’as fait profiter. Arnaud, merci pour ta patience, ton soutien et surtout d’avoir supporté mes étourderies… Je mesure la chance que j’ai eu d’avoir des encadrants comme vous deux et vous exprime toute ma reconnaissance. Un grand merci à l’équipe écogénomique pour l’accueil, au sein du labo : Je remercie Francis Martin notamment pour m’avoir donné l’opportunité de participer à ECFG13. Merci à Claire et Annegret pour leurs conseils, leur bonne humeur et leurs rires. Merci à Marc, Stéphane, Aurélie, Claude et Elena. Un grand merci à Manue que j’ai harcelé plus d’une fois avec les TE, les transporteurs avec le pipeline TRANU, et j’en passe ! Merci pour ton aide indispensable ! Merci Christine pour ton aide avec les peupliers transformés et tes huiles essentielles ! Merci pour ton invitation chez toi. Merci Patrice pour t’être occupé des peupliers en serre S2. Merci à Jean-Louis, Cyril, Béa et Frédéric. Merci à Nicole, Agnès et Marie-Claude vous êtes toujours là pour nous ré-expliquer mille fois comment rédiger nos ordres de mission et nos commandes. Un ENORME merci Clémence ma PFF ! Je n’arrive pas à coire que ça fait déjà 3 ans que tu es venue faire ton stage…Team PFF always ! Maïra et Lauralie merci pour votre soutien infaillible. Maïra désolée de t’avoir rendue malade en voiture…je n’oublierai pas de sitôt notre exapade dans les montagnes Suisses ! Laurette merci pour ta bonne humeur toujours la personne qui sait tout ce qu’il se passe au labo. François, tout ça à cause d’un repiquage de calles de peupliers. Clémence, Véronica et Lauralie, merci d’avoir repris le Journal club…ce petit cadeau empoisonné. Feng thank you for your smile, it was always nice to talk with you. Merci à ceux qui sont déjà partis Clément, Yohann, Yannick, Cora et Igor. Je remercie tous les membres de l’équipe Redox : Nicolas Rouhier merci de m’avoir accueillit dans l’équipe, Eric, Mélanie, Rodnay, Jean- Pierre, Jeremy un grand merci pour votre accueil. 3 Merci à Jean-Michel, Tiffaine et Raphael pour leur aide avec la FPLC. Merci à Thomas, Flavien, Nico, Johnathan, Elena et Mélanie pour votre présence, votre aide, vos parties de foot dans le couloir et j’en passe. Remplir des boites de cones était toujours un moment sympa avec vous ! Un vrai plaisir de « passer au 3 », toujours dans la bonne humeur et c’est totalement par hasard qu’à chaque fois que j’étais dans les murs il y avait un pot ^^ Je remercie l’équipe écologie des pathogènes forestiers : Merci à Pascal Frey pour son accueil. Merci à Stéphane pour son aide avec le dN/dS, Fabien et Bénédicte qui ont accompagné mes premiers pas dans un laboratoire…il y a 5 ans déjà. Un grand merci à Jeremy pour les peupliers…et encore désolée de m’être tranformée en folle des ciseaux…Merci à Agathe, Marie, Axelle, Antoine, Michael et tous ceux que j’oublie. Je remercie les laboratoires du Canada : Je tiens à remercier tout particulièremet Hugo Germain et toute son équipe pour m’avoir accueillit pendant deux mois à l’UQTR. Un grand merci à Cristof et Michelle Ramptisch pour l’accueil chaleureux chez eux, à Morden. Merci à Philippe Tanguay pour l’accueil à Québec. Je remercie les structuralistes : Merci à André Padilla et Karine de Guillen grâce à qui nous avons mis en place notre collaboration à Effectome. Merci à Pascale Tsan pour avoir ré-ouvert le dossier P4. Pour finir je remercie tout particulièrement : Toute ma famille pour son soutien inconditionnel. Mes parents qui m’ont toujours encouragé dans mes études, maman mon modèle et papa avec nos débats du dimanche qui fatiguaient tout le monde. Mes sœurs qui m’ont supporté en coloc’ chacune leur tour, ces moments restent gravés parmi mes souvenirs les plus heureux…avec nos ballades à cheval ^^ Merci, Martine et Gérard, Eric et Brigitte toujours là pour moi. Merci, à mon parrain Thierry qui m’a toujours encouragé. 4 5 6 Liste des figures : Figure 1 : Représentation schématique du système immunitaire des plantes Figure 2 : Récepteurs PRR caractérisés et/ou identifiés avec leurs ligands Figure 3 : Mécanismes de reconnaissance des effecteurs par les récepteurs NLR conduisant à l’ETI. Figure 4 : Réponse systémique acquise, mémoire transgénérationnelle et signaux associés Figure 5 : Comparaison entre les concepts du modèle en zigzag et le modèle d’invasion. Figure 6: Structures de sécrétion des effecteurs des pathogènes filamenteux. Figure 7 : Les trois étapes de la biologie des effecteurs Figure 8 : Cycles de vie hétéroïques et macrocycliques de deux rouilles du peuplier M. larici-populina et M. allii-populina. Figure 9: Ré-annotation des éléments transposables dans le génome version 2.0 de M. larici-populina Figure 10 : Homologues partagés parmi 16 espèces fongiques. Figure 11 : Prédiction et analyse du sécrètome de M. larici-populina v2.0 Figure 12 : Catégories KOG annotées dans le sécrétome de M. larici-populina 2.0 Figure 13 : Environnement génique des génomes et sécrètome de M. larici-populina 2.0. Figure 14 : Position de différentes catégories de gènes annotés de M. larici-populina 2.0 sur les 18 groupes de liaisons. Figure 15 : Homologues partagés entre M. allii-populina et 22 espèces fongiques. Figure 16 : Divergence moléculaire entre les 22 génomes fongiques analysés par MCL. Figure 17 : Prédiction et analyse du sécrètome de M. allii-populina Figure 18 : Catégories KOG annotées dans le sécrétome de M. allii-populina Figure 19 : Environnement génique des génomes et sécrètome de M. allii-populina. Figure 20 : Distribution des ratios dN/dS pour les orthologues identifiés entre M. allii- populina et M. larici-populina. Figure 21 : Démarche expérimentale ayant conduit à la caractérisation fonctionnelle et structurale de deux effecteurs candidats de M. larici-populina MLPCTP1 et MLP124017. Figure 22 : MLPCTP1-GFP cible les chloroplastes de transformants stables d’Arabidopsis. Figure 23 : MLPCTP1-GFP cible les chloroplastes de transformants stables de peupliers 717-1B4. Figure 24 : Production, purification de MLP124017 et analyse des structures secondaires Figure 25 : Expression de MLPCTP1 chez E. coli et P. pastoris. Figure 26 : Le processus d’infection complexe de l’hôte écidien de P. striiformis f. sp. tritici. 7 Figure 27 : Structures d’infection des urédiniospores et des basidiospores de Pucciniales : deux mécanismes de pénétration différents. Figure 28 : Densité en TE sur les 18 groupes de liaison du génome de M.
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