Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Biologie Végétale

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

facteur de sensibilité,résistance par perte de sensibilité,EMS,criblage génétique,PGK,édition de génome

Keywords

susceptiblity factor,loss of susceptibility resistances,EMS,genetic screening,PGK,genome editing

Titre de thèse

Vers la mise en place de nouvelles résistances génétiques aux potyvirus par l’exploitation de facteurs de sensibilité chez Arabidopsis thaliana
Towards the development of new genetic resistance against by exploiting susceptibility factors in Arabidopsis thaliana

Date

Jeudi 15 Décembre 2022

Adresse

Domaine Saint Maurice, 67 All. des Chênes, 84140 Avignon salle GAFL

Jury

Directeur de these M. Jean-Luc GALLOIS Aix Marseille Université
Rapporteur Mme Sylvie GERMAN-RETANA UMR 1332 Biologie du Fruit et Pathologie
Rapporteur M. Eric JENCZEWSKI Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech, ERL3559 CNRS
Examinateur M. Fabien NOGUé Institut Jean-Pierre Bourgin
Examinateur Mme Christine LELANDAIS-BRIèRE Institut des Sciences des Plantes-Paris Saclay (UMR9213)

Résumé de la thèse

Les résistances génétiques constituent un moyen de lutte efficace pour combattre les virus, lesquels présentent une menace pour la production agricole. Les facteurs cellulaires que ces pathogènes utilisent pour accomplir leur cycle dans la plante, dits facteurs de sensibilité (S), peuvent être supprimés ou modifiés pour produire des résistances génétiques. De telles résistances sont présentes dans la diversité naturelle de plante, mais limités. Les alternatives d’identification de facteur S sont le criblage de mutants pour la résistance ou les études interactionnelles avec les facteurs viraux. Le but de ce travail est d’identifier de nouvelles résistances génétiques aux potyvirus chez Arabidopsis thaliana. Il s’articule autour de 2 axes : Le premier vise à trouver de nouvelles résistances au TuMV par une approche de génétique directe en poursuivant la caractérisation de la résistance de 2 plantes candidates mutées à l’EMS. Les analyses effectuées sur les F2 et le séquençage NGS devraient permettre d’identifier les mutations causales des phénotypes étudiés. D’autre part, l’édition de génome offre une opportunité de validation et de conversion des gènes S en gènes de résistance. Le deuxième axe de ma thèse vise à valider de nouvelles résistances génétiques aux potyvirus en ciblant les deux facteurs de sensibilité que sont la cPGK2 (identifié dans la variabilité naturelle d’Arabidopsis) et HVA22a (une protéine de plante caractérisée comme interactant de la protéine 6K2 du TuMV, une protéine virale associée au mouvement du virus de cellule à cellule). Des mutants affectant ces deux gènes S ont été obtenus par édition du génome, mais aucun à lui seul ne suffit à générer de résistance aux potyvirus. En conclusion, ces travaux illustrent que la redondance génique constitue un frein important à la mise en place de résistances génétiques associées aux gène S. La co-édition de plusieurs gènes homologues pourrait être une alternative permettant de générer des résistances génétiques efficaces basées sur ces facteurs S de familles multigéniques.

Thesis resume

The development of genetic resistance is an effective strategy to combat viruses, a major threat to agricultural production. These pathogens hijack host cellular factors to complete their cycle in the plant. These so-called susceptibility factors (S) can be inactivated or engineered to produce genetic resistances. Such resistances can be found in plant natural diversity, but are limited. Alternative strategies for S-factor identification are screening of mutants for virus resistance or interaction studies between cellular and viral factors. The purpose of this study is to identify new genetic resistances to potyviruses in Arabidopsis thaliana. We structured it on two main axes: The first axis of this study aims to find new resistances to a TuMV isolate by a forward genetic approach. It consists to pursue the characterization of resistance of two plants EMS candidates. Analyses carried out on F2 populations from these two plants and NGS sequencing should allow the identification of the causal mutations of the studied phenotypes. Additionally, genome editing offers in this case a unique opportunity to validate and convert the depicted S genes into resistance genes. The second axis of this study aims to validate new genetic resistances to potyviruses by targeting two susceptibility factors that are cPGK2 (identified in the natural variability of Arabidopsis), and HVA22a (a plant protein characterized as an interactor of 6K2, a TuMV vesicles membrane associated protein). Mutants affecting these 2 S genes have been obtained by genome editing approach, are not sufficient alone to induce resistance to potyvirus. In conclusion, this work illustrates that gene redundancy is an important barrier to the development of resistance based on S-gene knock-out. The co-editing of several homologous genes could be an alternative approach to generate efficient genetic resistances based on these S-factors encoded by multigene families.