Résumé:

Phelipanche ramosa (L.) Pomel, l’orobanche rameuse du colza d’hiver Brassica napus L., est une plante adventice parasite qui a besoin de la plante hôte pour se développer. Le mode de vie parasite nécessite une relation étroite avec la plante hôte dès les premiers stades de développement. Cette plante adventice entraîne des pertes importantes de rendement dans les cultures de colza en France depuis une trentaine d’années. Les méthodes conventionnelles sont peu efficaces contre cette plante parasite. Dans ce contexte, les objectifs de ma thèse ont été d’acquérir de nouvelles connaissances relatives au développement de P. ramosa en interaction avec B. napus et les microbiomes associés pour identifier des mécanismes de régulation qui pourraient être mis en œuvre ultérieurement pour un biocontrôle compatible avec la transition agroécologique dans laquelle notre système de production agricole doit s’inscrire.

Une revue bibliographique a d’abord permis d’identifier les principaux facteurs de régulation connus et mis en évidence l’importance du microbiome associé à P. ramosa. Les premiers stades de développement souterrain de cette plante parasite sont non seulement ceux sur lesquels les microorganismes ont un rôle majeur mais ce sont également ceux que le biocontrôle doit cibler. C’est pourquoi une analyse moléculaire de la diversité fongique de ce microbiome a été réalisée. Cette analyse a concerné trois microbiomes fondamentalement interconnectés : celui de P. ramosa, celui de B. napus et celui du sol rhizosphérique, siège des interactions entre tous les partenaires du pathosystème considéré comme un holobionte. Les microbiomes fongiques de P. ramosa et de B. napus se construisent de manière indépendante à partir de celui du sol rhizosphérique, présentent des richesses spécifiques très différentes et sont spécifiques de la plante qui les héberge. Une attention particulière sur le genre Fusarium a révélé une grande diversité spécifique (21 espèces et complexes d’espèces) associée à P. ramosa ce qui augure d’une relation particulière entre ce genre fongique et cette espèce végétale sans que nous ayons pu en identifier les mécanismes. Ce résultat a néanmoins suggéré que le genre Fusarium pouvait héberger des espèces ou des souches ayant une activité pathogène vis-à-vis de P. ramosa. Une analyse pasteurienne a confirmé cette hypothèse puisque plus de 90% des isolats obtenus à partir de P. ramosa symptomatiques sont des Fusarium appartenant à 11 espèces différentes. La caractérisation de la pathogénicité des isolats a révélé que cette fonction est distribuée indépendamment des espèces au sein du genre Fusarium mais qu’aucun des 99 isolats testés ne peut être considéré comme l’agent pathogène spécifique de P. ramosa. La communauté des Fusarium cumule différents modes d’action d’intensité variable selon les souches. L’aptitude à la colonisation des graines et tissus de P. ramosa, mise en évidence par une analyse microscopique fait partie des modes d’action, au même titre que l’inhibition de germination des graines ou les activités nécrotiques létales sur les tubercules et les bourgeons de P. ramosa.

En conclusion, nous proposons de décrypter les mécanismes de l’interaction particulière entre le genre Fusarium et P. ramosa, de développer un bio-essai permettant i) de caractériser le potentiel infectieux des parcelles pour diagnostiquer le risque à cultiver une plante hôte dans une parcelle donnée et ii) d’évaluer les performances de souches candidates au biocontrôle. Dans la mesure où la régulation du développement de P. ramosa ne peut être assurée par une seule souche mais pourrait l’être par une communauté, nous proposons d’explorer la stratégie du biocontrôle de conservation. Nous proposons également d’exploiter le potentiel des métabolites secondaires que produisent les Fusarium pour identifier des molécules pouvant participer au contrôle biologique de conservation.

Thèse soutenue le 23 février 2023

Composition du jury:

Mme Prigent-Combaret, Claire          Directrice de recherche, CNRS Lyon                Rapporteuse

Mme Le Corff, Josiane                      Professeur, Agrocampus Ouest-INHP, Angers Rapporteuse

Mme Poulin, Lucie                             Maître de conférences, Université de Nantes       Examinatrice

Mr Wipf, Daniel                                  Professeur, Université de Bourgogne                  Examinateur

Mme Gibot-Leclerc, Stéphanie          Maître de conférences, Institut Agro, Dijon                Codirectrice de thèse

Mr Steinberg, Christian                      Directeur de recherche, INRAE, Dijon               Directeur de thèse