Thèse dirigée par Maria Manzanares-Dauleux, UMR Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP)
Spécialité : Biologie et physiologie végétales

Résumé

Plasmodiophora brassicae, agent pathogène biotrophe obligatoire causal de la hernie des crucifères, provoque la formation de galles sur les racines et induit des bouleversements cellulaires et physiologiques importants chez les plantes hôtes dont Arabidopsis thaliana. La réponse d’A. thaliana à l’infection implique des facteurs génétiques et épigénétiques dont l’effet peut être modulé par les conditions environnementales. Les objectifs de cette thèse sont de déterminer si des contraintes hydrique et thermique, seules ou combinées, modifient l’architecture épigénétique contrôlant la réponse d’Arabidopsis à la hernie et l’implication des miARN dans cette réponse. Une stratégie d'épigénétique quantitative, utilisant une population epiRIL, épigénotypée avec des marqueurs basés sur des variations de méthylation de l’ADN, a permis d’identifier 36 QTL épigénétiques (QTL^epi) dont des QTL^epi communs à plusieurs conditions abiotiques et des QTL^epi spécifiques d’une condition. Le séquençage Illumina des ARNm et miARN différentiellement exprimés chez des génotypes sensible et partiellement résistant a permis l’identification de 14 familles de miARN ciblant 332  gènes impliqués notamment dans la production d’énergie, la dégradation des parois cellulaires et la reconnaissance des agents pathogènes. Deux familles de miARN ont été décrites pour la première fois. Ce travail de thèse apporte de nouveaux éléments sur les mécanismes épigénétiques sous-tendant la résistance à la hernie et sur la variabilité épigénétique potentiellement utilisable pour la construction de variétés résistantes aux maladies dans des environnements contraints. 

Mots clés : hernie des crucifères, QTL épigénétique, miARN, interaction stress biotique x abiotique

Abstract

Plasmodiophora brassicae, the obligatory biotrophic pathogen causal of clubroot disease, provokes gall formation on roots and induces major cellular and physiological reprogramming in host plants such as Arabidopsis thaliana. Genetic and epigenetic factors are involved in the response of A. thaliana to infection, the effect of which can be modulated by environmental conditions. The aims of this thesis are to determine whether water availability and temperature constraints, alone or combined, modify the epigenetic architecture controlling the clubroot response in Arabidopsis and the involvement of miRNAs in this response. A quantitative epigenetic strategy using an epiRIL population epigenotyped with markers based on DNA methylation variations identified 36 epigenetic QTL (QTL^epi), including QTL^epi common to several abiotic conditions and QTL^epi specific to one condition. Illumina sequencing of mRNAs and miRNAs differentially expressed in susceptible and partially resistant genotypes has enabled the identification of fourteen miRNA families targeting 332 genes notably involved in energy production, cell wall degradation and pathogen recognition. Two miRNA families were described for the first time. This thesis work provides new insights into the epigenetic mechanisms underlying clubroot resistance and into the epigenetic variability that could potentially be used to construct disease-resistant varieties in constrained environments.