Identification and exploitation of Phytophthora capsici effectors to accelerate the development of durable resistance in pepper

Les plantes ont développé des mécanismes de défense complexes pour se prémunir de l’attaque des agents pathogènes. Ces mécanismes conduisent à des résistances pouvant être partielles ou totales.Les agents pathogènes codent des effecteurs de pathogénicité qui perturbent ces mécanismes et permettent ainsi leur développement au sein de la plante. Les effecteurs sont des protéines diverses,souvent à évolution rapide et à l’origine du contournement des résistances. Les approches de pathogénomiques, telles que les études transcriptomiques et les criblages à haut-débit de plantes par des effecteurs, renseignent sur les fonctions assurées par les effecteurs et leur rôle dans le contournement des résistances. Les résistances quantitatives sont supposées être plus durables,même si des évènements de contournement ont été décrits dans la littérature. Cette thèse, centrée sur l’étude des effecteurs de Phytophthora capsici vis-à-vis du piment (Capsicum annuum) et de la tomate (Solanum lycopersicum), s’articule autour de 3 chapitres de résultats. Le Chapitre I traite des effets du génotype de l’hôte sur les mécanismes moléculaires déployés par Phytophthora capsici. J’ai comparé les profils transcriptomiques de deux isolats de P. capsici, contrastés par leur niveau d’agressivité sur le piment, pendant leur interaction avec deux génotypes de piment, contrastés par leur niveau de résistance. Ces comparaisons ont révélé des différentiels d’expression pour des gènes associés au transport et au métabolisme et pour des gènes codant des effecteurs. Dans le Chapitre II,l’activité d’avirulence des effecteurs cytoplasmiques détectés différentiellement exprimés dans le chapitre précédent a été testée. Le criblage des effecteurs via un pipeline d’expression transitoire in planta a révélé le lien entre les différences d’expression et leur capacité à induire les réponses immunitaires des plantes. Le Chapitre III s’intéresse à l’analyse de la diversité des effecteurs. J’ai utilisé des données transcriptomiques issues du séquençage d’ARN de 33 isolats, provenant de différentes régions géographiques et collectés sur différents hôtes, prélevés à 24 et 72 heures après infection d’un génotype de tomate sensible. Les effecteurs montrent des niveaux élevés de diversité mais les isolats ne se structurent pas significativement selon l’hôte sur lequel ils ont été collectés.Cette étude transcriptomique a révélé 53 effecteurs « core » exprimés. Les résultats obtenus au cours de ce travail de thèse permettent d’approfondir notre connaissance de l’interaction entre P.capsici et le piment ou la tomate, et fournissent des outils aux sélectionneurs pour développer des résistances plus durables.Plants have developed complex defense mechanisms against pathogens, providing partial to total resistance. Nonetheless, some pathogens effector genes disrupt these mechanisms and help breaking down plant host defenses. Effectors are diverse proteins, with diverse range of evolution constraints. Pathogenomic approaches, such as transcriptomic studies and high-throughput screens of plant resistance factors by effectors, provide information on the effectors molecular functions and their role during the interaction in planta. Quantitative resistances are supposed to be more durable, even though some of them have been overcome by pathogens. This PhD is focused on effectors of Phytophthora capsici deployed during its interaction with pepper (Capsicum annuum) and tomato (Solanum lycopersicum). In Chapter I, I analysed the impact of the plant host genotype on the molecular mechanisms deployed by P. capsici when interacting with pepper, comparing two pathogen’s aggressiveness level and two plant resistance levels. These comparisons revealed differentials expression of genes associated with transport, metabolism and genes encoding pathogenicity effectors. In Chapter II, the avirulence activity of the differentially expressed cytoplasmic effectors was tested. The screening of pepper accessions with in planta transient expression assays revealed a link between expression differences and the ability of the effector to induce the pepper immune responses. Chapter III is focused on analysing effectors polymorphism within 33 isolates P. capsici isolates collected on different hosts and from different geographic regions, using RNA Seq samples at 24 and 72 hours post infection of a susceptible tomato genotype. Effectors showed high levels of diversity, with no correlation between polymorphism and the host on which they were collected. Some expression changes were observed between isolates collected on different hosts or in different geographic regions. Altogether, these results revealed 53 "core" effectors, bringing new insight into P. capsici and pepper/tomato interaction, and providing tools toward durable resistance breeding