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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes

Carpentier Jean

Variabilité moléculaire et mode évolutif du gène de virulence Gp-Rbp-1 et du co-facteur RanGAP2 impliqués dans l'interaction incompatible entre le nématode Globodera pallida et la pomme de terre Gpa2 résistante

Thèse soutenue le 17 janvier 2012
Encadrants : Maria Manzanares-Dauleux & Eric Grenier

Résumé :

Le nématode Globodera pallida est régulièrement considéré comme l’un des parasites les plus nuisibles de la pomme de terre et sa lutte est régulée depuis 1969 dans l’Union Européenne. Les stratégies de contrôle comme la rotation des cultures sont souvent inefficaces et l’utilisation de nématicides chimiques est réduite en UE pour des raisons environnementales. Ainsi, l’utilisation de variétés résistantes est maintenant considérée comme la méthode la plus efficace pour lutter contre les nématodes. Cependant la plupart des gènes de résistance ne sont efficaces que vis-à-vis d’un nombre réduit de populations. C’est notamment le cas du gène majeur Gpa2 (CC-NBS-LRR) isolé chez Solanum tuberosum ssp andigena qui confère de la résistance à seulement deux populations européennes de G. pallida. GPA2 nécessite la présence d’un co-facteur, RanGAP2 (the Ran GTPase Activating Protein 2), pour reconnaitre la protéine d’avirulence du nématode codée par le gène Gp‑Rbp‑1 et déclencher alors les mécanismes de défense de la plante. L’objectif de cette étude est de caractériser le spectre d’efficacité de Gpa2 contre des populations de G. pallida originaires d’Europe et d’Amérique du Sud (bassin d’origine du nématode) et de décrire la variabilité de Gp‑Rbp‑1 et RanGAP2. Nous avons cherché à identifier du polymorphisme chez Gp‑Rbp‑1 qui pourrait affecter l’interaction avec Gpa2 et du polymorphisme chez RanGAP2 qui pourrait être utilisé pour élargir l’éventail de populations contrôlées par Gpa2. Nous avons testé la résistance des deux cultivars de S. tuberosum Désirée (sensible) et Element (Gpa2) vis-à-vis de 19 populations de G. pallida et avons montré que la sensibilité d’Element ne pouvait pas être expliquée exclusivement par la fréquence des variants avirulents de Gp‑Rbp‑1 dans ces populations de nématodes. Les analyses de diversité de Gp‑Rbp‑1 ont montré que ce gène avait évolué en Europe et en Amérique du Sud selon trois voies évolutives et qu’il avait accumulé de nombreuses mutations. Huit sites de Gp‑Rbp‑1 sous sélection positive ont été détectés, mais nous avons montré que la variation d’acide aminé en position 187 (proline/sérine) demeurait suffisante pour expliquer la reconnaissance de GP‑RBP‑1 par GPA2. Les analyses de diversité de RanGAP2, menées chez 55 accessions provenant de 18 espèces de Solanum, ont révélé un faible polymorphisme. Malgré cette caractéristique de gène de ménage, deux positions d’acides aminés (106 et 237) sous sélection positive ont été détectées. A partir d’expériences de transformation transitoire par Agrobacterium tumefaciens nous avons montré que la variabilité observée dans RanGAP2 pour les sites 106 et 237 ne permettait pas de restaurer la reconnaissance de variants virulents de GP‑RBP‑1 par GPA2. Cependant, certains de ces variants RanGAP2 semblent pouvoir améliorer la reconnaissance de variants avirulents de GP‑RBP‑1 par GPA2. En perspective de ce projet nous pouvons envisager de réaliser des études de l’effet de la variabilité de Gp‑Rbp‑1 sur différents traits d’histoire de vie du nématode et d’identifier d’autres protéines de G. pallida capables de supprimer la résistance conférée par Gpa2. Il serait aussi intéressant d’étudier la variabilité de RanGAP2 et Gpa2 dans de nouvelles accessions du Chili ou d’Argentine, où des populations de nématodes avec un fort taux de variants Gp‑Rbp‑1 virulents pourraient avoir appliqué de fortes pressions de sélection sur ces deux gènes.