Soutenance de thèse de KERGARAVAT Baptiste
Titre de thèse
Mise au point d'enzymes innovantes pour la lutte contre les bactéries et les champignons phytopathogènes.
Development of innovative enzymes for the control of phytopathogenic bacteria and fungi.
Résumé de la thèse
Assurer une production agricole durable est un enjeu essentiel pour nourrir une population mondiale croissante dans le respect des limites planétaires. Ainsi, la mise au point d'alternatives aux produits phytosanitaires conventionnels est prioritaire. Parmi les solutions émergentes, les enzymes, les protéines et les peptides sont des molécules prometteuses pour stimuler la croissance des plantes et les protéger des ravageurs de manière innovante et durable. Dans cette thèse, le potentiel d'enzymes thermostables issues de deux classes, les lactonases et les chitinases, a été évalué pour la lutte contre les bactéries et les champignons phytopathogènes. La lactonase hyperstable SsoPox dégrade des molécules utilisées par les bactéries à Gram négatif pour la communication bactérienne appelée quorum sensing (QS). La perturbation du QS, le quorum quenching (QQ), est une stratégie prometteuse pour inhiber la virulence des bactéries pathogènes. Ainsi, les effets du QQ par SsoPox ont été étudiés sur des pathogènes en santé végétale, mais aussi en santé humaine et animale, afin d'évaluer la capacité de SsoPox à s'inscrire dans une approche « One Health ». Les effets du QQ ont été caractérisés de manière plus approfondie, en combinant des approches protéomiques et phénotypiques, sur la bactérie phytopathogène Pectobacterium atrosepticum, un agent infectieux majeur de la pomme de terre. La famille des chitinases, enzymes qui dégradent la chitine, un composant de la paroi cellulaire fongique, a été explorée pour lutter contre les champignons phytopathogènes. Une étude bibliographique et bioinformatique a permis d'identifier des chitinases candidates antifongiques stables. Ces candidates ont été comparées au niveau de leur production recombinante et de leurs activités biochimiques et antifongiques. L'effet antifongique de la candidate la plus prometteuse a été déterminé sur le champignon phytopathogène Botrytis cinerea, in vitro et in planta, démontrant le potentiel de l'enzyme et révélant un effet inattendu de stimulation des défenses des plantes, qui pourrait fortement accroitre les perspectives d'application.
Thesis resume
To feed a growing world population while respecting the planetary boundaries, ensuring sustainable crop production is essential. Developing alternatives to conventional plant protection products is therefore a priority. Among the emerging solutions, enzymes, proteins and peptides are promising molecules for stimulating plant growth and protecting them from pests in innovative and sustainable ways. In this thesis, the potential of thermostable enzymes from two families, lactonases and chitinases, was assessed for the inhibition of phytopathogenic bacteria and fungi. The hyperstable lactonase SsoPox degrades molecules used by Gram-negative bacteria for bacterial communication known as quorum sensing (QS). The disruption of QS, known as quorum quenching (QQ), is a promising strategy for inhibiting the virulence of pathogenic bacteria. The effects of QQ by SsoPox were studied on pathogens in plant health, as well as in human and animal health, in order to assess the potential of SsoPox as part of a ‘One Health' approach. The effects of QQ were characterised more thoroughly, using a combination of proteomic and phenotypic approaches, on the phytopathogenic bacterium Pectobacterium atrosepticum, a major infectious agent of potatoes. To combat phytopathogenic fungi, another family of enzymes has been explored, the chitinases. Chitinases degrade chitin, a component of the fungal cell wall. A literature and bioinformatics study permitted the identification of stable antifungal chitinase candidates. These candidates were compared in terms of their recombinant production and their biochemical and antifungal activities. The antifungal effects of the most promising candidate were determined on the phytopathogenic fungus Botrytis cinerea, in vitro and in planta, demonstrating the potential of the enzyme and revealing an unexpected effect in stimulating plant defences that could significantly increase the application perspectives.