Objectifs et stratégie du travail de thèse

L’amélioration variétale des espèces cultivées est un enjeu majeur pour l’agriculture,

notamment vis-à-vis des résistances aux bioagresseurs dans un contexte de diminution des produits phytosanitaires. Pour cela, une bonne compréhension du contrôle génétique de ces résistances est indispensable. Afin d’améliorer la durabilité des résistances totales et/ou

d’améliorer l’efficacité des résistances partielles, l’utilisation de leviers architecturaux des

plantes semble être une stratégie complémentaire intéressante. Le lien entre l’architecture de

la plante et le développement des épidémies aériennes a été relativement bien exploré ces dernières années. Cependant, peu de travaux portent sur les maladies racinaires d’origine

tellurique.

Dans un contexte où la volonté est de développer l’usage des légumineuses dans les rotations

agricoles, le développement de solutions pour gérer la pourriture racinaire due à A. euteiches

est un enjeu majeur. En effet, cet agent pathogène est capable d’infester plusieurs espèces de

légumineuses cultivées, constituant un frein à leur culture dans les régions touchées. Du fait des connaissances déjà acquises sur le pathosystème pois/A. euteiches et de l’enjeu

économique et environnemental du re-développement de la culture de pois, ce pathosystème

constitue un modèle de choix, à la fois pour l’étude de l’impact de l’architecture racinaire sur

la résistance aux maladies racinaires et pour l’étude de la résistance polygénique à

A. euteiches dans le but de développer des variétés résistantes.

L’objectif de ce travail de thèse a été de préciser les déterminants génétiques de la résistance du pois à A. euteiches et de déterminer le rôle de l’architecture racinaire dans le contrôle

génétique de cette maladie. Ces objectifs s’appuient sur trois questions de recherche

principales : (i) Existe-t-il une diversité génétique de facteurs impliqués dans la résistance à

A. euteiches? (ii) L’architecture racinaire intrinsèque de la plante, qualifiée dans ce manuscrit

« d’architecture constitutive », est-elle corrélée à la résistance du pois à A. euteiches via un contrôle génétique commun ? (iii) L’architecture racinaire générée en réponse à la maladie, qualifiée dans ce manuscrit « d’architecture induite », est-elle corrélée à la résistance et partage-t-elle des déterminants génétiques communs ? peut-elle être impliquée dans la tolérance de la plante à la maladie ?

Pour répondre à ces questions, la démarche de mon travail de thèse s’est organisée en trois

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partir des lignées du programme de sélection récurrente du GSP (voir section 3.3.1) permettant ainsi d’augmenter la fréquence des allèles de résistance. Des

données phénotypiques ont été collectées au champ sur plusieurs années et plusieurs lieux (9 environnements au total), ainsi qu’en conditions contrôlées avec deux souches (RB84 et Ae109). Le génotypage de la collection a été réalisé à

l’aide d’une puce Illumina Infinium de 15 000 SNP développée récemment (Tayeh et al. 2015a). L’exploitation de ces différentes données a permis (i) d’identifier

avec précision des locus associés à la résistance, et (ii) d’identifier des haplotypes de marqueurs et gènes candidats d’intérêt pour la sélection et la compréhension des mécanismes de résistance. L’originalité de ces travaux par rapport aux précédents réside dans l’approche de génétique d’association utilisant des données de génotypage denses et un modèle multi-locus pour augmenter la puissance de détection et de précision (chapitre II).

Explorer le déterminisme génétique de l’architecture racinaire constitutive du pois à un stade précoce et mener une étude comparative de la variabilité

phénotypique et des locus pour l’architecture racinaire et la résistance à

A. euteiches. Le panel d’association étudié dans le chapitre II a été élargi avec 92 lignées supplémentaires utilisées à l’INRA de Dijon pour étudier la relation entre architecture racinaire et nutrition azotée. Ce panel élargi a été phénotypé pour

l’architecture racinaire à 8 et 14 jours en condition contrôlées sans maladie et pour la résistance à A. euteiches en conditions contrôlées avec une souche (RB84). Les données phénotypiques ont été comparées par une approche de corrélations entre les variables d’architecture racinaire et de résistance. L’analyse de génétique

d’association sur le panel a permis de déterminer et comparer les déterminants

génétiques de l’architecture constitutive et de la résistance (chapitre III).

Evaluer la variabilité d’architecture induite, traduite par la vigueur racinaire, de la plante en réponse à l’infection dans le panel élargi et réaliser une analyse comparative des déterminants génétiques de l’architecture induite et de la

résistance. Puis, dans un deuxième temps, analyser la relation entre la résistance et/ou la vigueur racinaire et les moindres pertes de rendements au champ dans un sous-set de lignées contrastées. Le panel d’association élargi utilisé dans le

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chapitre III a été phénotypé pour l’architecture à 14 jours en conditions contrôlées avec et sans inoculation par A. euteiches (souche RB84). Des calculs de ratios ont été calculés à partir de ces données afin de déterminer la variabilité de réponse du

système racinaire à l’infection dans le panel. L’analysede génétique d’association

a permis de détecter des locus d’architecture induite et de les comparer avec les

locus d’architecture constitutive et de résistance détectés dans les chapitres précédents. Un sous-ensemble de 15 génotypes a été sélectionné parmi les lignées

du panel sur la base de leurs niveaux de résistance et d’architecture constitutive et induite contrastés. Ces lignées ont été expérimentées en parcelles saines et infestées au champ sur 4 environnements afin de mettre en relation leurs

caractéristiques de résistance et d’architecture avec les pertes de rendement et de

déterminer notamment si la vigueur racinaire permettait une meilleure tolérance de la plante à la maladie (chapitre IV).

Les résultats détaillés de chacune de ces étapes sont présentés et discutés sous forme d’articles

scientifiques en anglais, dont un accepté dans une revue internationale à comité de lecture. Le dernier chapitre présente une synthèse de l’ensemble des résultats, une discussion sur leurs apports pour la sélection et la recherche, ainsi que des perspectives de recherche.