Bases génétiques de l’adaptation de la bactérie phytopathogène Xanthomonas campestris pv. campestris aux environnements colonisés pendant l’infection de son hôte le chou-fleur

Crops are under constant threat from pathogenic microbes worldwide. In particular, the Xanthomonas genus encompasses bacterial pathogens capable of infecting over 400 plant species. Among them, Xanthomonas campestris pv. campestris, the causal agent of the Black rot disease of Brassicaceae, represents the major bacterial pathogen of cabbages, radish, mustard etc. Because of its economic impact, Xcc quickly became a model for the study of bacterial phytopathogens. Virulence factors involved in the infection and colonization of the host have thus been extensively characterized, but other aspects of the pathogenic lifestyle have been overlooked. Xcc infects the leaves of its hosts via hydathodes pores, then spreads systemically by colonizing the xylem vessels and thrives in the mesophyll where it triggers disease symptoms. We hypothesized that the diversity of environments colonized in the plant is sustained by deploying different adaptive strategies. Therefore, during my PhD I focused on the identification of genetic bases underlying the adaptation of Xcc 8004 to the environments encountered during the infection cycle of its natural host, the commercial cauliflower Brassica oleracea cv. botrytis var. Clovis F1. Using functional genomics approaches, we described the physiological response of Xcc during hydathodes infection and investigated the genes required for bacterial fitness in two of the three infected tissues (hydathodes & xylem). The study of Xcc’s transcriptomic profile during hydathodes early (4 hours post-inoculation) and late (3 days post-inoculation) infection revealed a massive reprogramming of the expression of more than 800 genes. On the other hand, an RB-TnSeq screening showed that nearly 200 genes directly contribute to Xcc fitness into hydathodes and xylem sap. We could also demonstrate that a novel type III effector, called XopJ6, is recognized by the cauliflower variety Clovis F1 and that its presence affects multiplication of Xcc into plant tissues. In all, the results generated during this PhD project expose the ability of Xcc to implement adaptive strategies at the level of the population, the individual cell and the single gene. This overview of the behavior and adaptation of Xcc during plant infection is part of an integrative group effort aiming at deciphering molecular plant-microbe interactions from both the host’s and the pathogen’s perspective.Les micro-organismes pathogènes ont un impact significatif sur les productions agricoles mondiales. En particulier, le genre Xanthomonas regroupe des bactéries pathogènes sur plus de 400 espèces végétales. Parmi elles, Xanthomonas campestris pv. campestris, l’agent responsable de la nervation noire des Brassicacées, représente la principale menace à l’encontre de la production de choux, radis, navets, moutarde etc. De par son impact économique, Xcc est rapidement devenu un modèle pour l’étude des bactéries phytopathogènes. Les facteurs de virulence déployés par ces bactéries pendant l’infection de l’hôte ont ainsi été extensivement caractérisés mais plusieurs zones d’ombre persistent. Dans la mesure où Xcc rentre dans les feuilles par les hydathodes, se propage de façon systémique en colonisant les vaisseaux du xylème et se multiplie dans le mésophylle, nous avons fait l’hypothèse que différentes stratégies infectieuses étaient mises en place par les bactéries dans chacun de ces environnements. Au cours de ma thèse, je me suis donc intéressé à la question de l’adaptation de Xcc 8004 à ces trois milieux rencontrés au cours du cycle infectieux, avec comme hôte modèle le chou-fleur commercial Brassica oleracea cv. botrytis var. Clovis F1. Par des approches de génomique fonctionnelle, nous avons ainsi pu décrire les réponses physiologiques de Xcc lors de l’infection des hydathodes et identifier les bases génétiques de la fitness bactérienne dans deux des trois environnements rencontrés (hydathodes et xylème). L’étude du profil transcriptomique de Xcc lors de l’infection précoce (4 heures post-inoculation) et tardive (3 jours post-inoculation) des hydathodes de chou-fleur a mis en évidence une reprogrammation massive de l’expression de plus de 800 gènes. Un criblage RB-TnSeq a de son côté permis de montrer que près de 200 gènes sont requis pour la fitness de Xcc dans les hydathodes et la sève de xylème. De plus, nous avons pu démontrer qu’un nouvel effecteur de type III, appelé XopJ6, est reconnu par le chou-fleur Clovis F1 et que sa présence impacte la multiplication de Xcc dans certains tissus de l’hôte. Dans leur globalité, les résultats obtenus au cours de cette thèse exposent la capacité de Xcc à s’adapter à son environnement direct en déployant des stratégies aussi bien à l’échelle de la population, que de l’individu ou même du gène. Ce projet permet donc d’avoir une vision d’ensemble sur le comportement de Xcc au cours du cycle infectieux et s’intègre dans un effort de groupe visant à décrypter les interactions plante-pathogène