Soutenance de thèse le 8 février 2024

Résumé: 

Le coquelicot (Papaver rhoeas) est une adventice cosmopolite très répandue dans les cultures de céréales d’hiver en Europe qui présente un haut potentiel d’invasion et de propagation dans les cultures. Il est principalement contrôlé par les herbicides inhibiteurs de l’ALS et les herbicides auxiniques. L’utilisation intensive de ces deux modes d’action à conduit à l’évolution de la résistance dans de nombreuses populations de coquelicot à travers l’Europe. La résistance aux herbicides implique deux catégories de mécanismes : la résistance liée à la cible (RLC) et la résistance non liée à la cible (RNLC). Chez le coquelicot, seuls des mécanismes de RNLC ont été identifiés, mais les gènes spécifiques restent inconnus. Ce travail de thèse a donc plusieurs objectifs : (i) identifier et potentiellement valider les déterminants génétiques de la résistance aux herbicides auxiniques chez le coquelicot et (ii) évaluer la présence de résistance aux herbicides auxiniques dans des populations françaises de Coquelicot.

Dans une première partie, nous avons caractérisé phénotypiquement le matériel végétal disponible via des tests biologiques de sensibilités aux herbicides (Chapitre 1) pour évaluer la situation de la résistance des coquelicots aux herbicides auxiniques en France. Nous avons montré que la résistance au 2,4-D en France était répandue, voire très bien installée dans certaines zones. Nous avons également identifié deux parcelles en Italie et en Grèce où des plantes résistantes à l’halauxifène-méthyl ont été détecté, suggérant un début d’évolution de la résistance à ce nouvel herbicide de synthèse. Les populations avec un ratio équilibré d’individus résistants et sensibles ont été utilisées pour la production de matériel végétal pour les approches de biologie moléculaire de la deuxième partie.

Dans une deuxième partie, nous avons étudié la résistance constitutive au 2,4-D et à l’halauxifène-méthyl parmi 14 populations via le séquençage de l’ARN (RNAseq) (Chapitre 2). Nous avons montré que les profils d’expression des plantes sensibles et résistantes étaient propres à chaque population. Parmi les gènes différentiellement exprimés chez les plantes résistantes, certaines familles de gènes potentiellement impliqués dans la métabolisation des herbicides (CYP450, GST, transporteurs ABCs etc.) ou des cascades de régulation (facteurs de transcription, protéines kinases) ont été identifiées. Sur la base de ces résultats, le niveau d’expression de ces gènes à été validé via une approche de RT-qPCR à partir d’un échantillon plus large de plantes. L’ensemble des résultats indiquent qu’il existe potentiellement une grande variété de mécanismes de résistance inter- et intra-population. Le deuxième RNAseq (Chapitre 3) visait à étudier la réponse transcriptomique des plantes résistantes et sensibles entre 4h et 48h après l’application du 2,4-D dans deux populations. Nous avons identifié une grande diversité de gènes et de familles de gènes spécifiquement induits chez les plantes résistantes des deux populations, mais leur rôle dans la résistance n’a pas pu être vérifié. Comme dans la résistance constitutive, il peut potentiellement s’agir d’enzymes de détoxication, de transporteurs, voire de potentiels gènes cibles de l’auxine ou de gènes associés à la réponse générale au stress. De plus, le 2,4-D induit une réponse rapide qui est détectable dans les 4h suivant le traitement quels que soient le phénotype et la population. Enfin, la comparaison des gènes différentiellement exprimés de façon constitutive entre les deux approches de RNAseq démontre que l’absence de gènes communs est potentiellement due à une diversité élevée de mécanismes de résistance intra- et -inter populations, ou au fait que les mécanismes qui contribuent le plus à la résistance sont dû à des mutations de structure.

Cette thèse prouve que l'étude des mécanismes de résistance du coquelicot aux herbicides auxiniques est complexe et nécessite davantage d'études sur les bases moléculaires de la résistance.

Jury

M., Jeandroz, Sylvain,

Mme, Tsagkarakou, Anastasia,

Mme, Raveton, Muriel

M., Chauvel Bruno 

Mme, Siegwart, Myriam.