PhD defense: C. Lorrain

PhD defense the 28th of March at 1.30 p.m. in the conference room of the INRA center in Champenoux.

Cécile Lorrain
soutiendra publiquement ses travaux de thèse portant sur :
L’analyse moléculaire de l’interaction peuplier-Melampsora spp.
Dirigés par Sébastien Duplessis et Arnaud Hecker
le 28 mars à 13h30
Salle de conférence
Centre INRA Grand Est – Nancy
Champenoux

Résumé:

La maladie de la rouille foliaire du peuplier est causée par des espèces de champignons de la famille des Melampsoraceae et de l’ordre des Pucciniales. Trois espèces infectent principalement les peupleraies en France : Melampsora larici-populina qui est la plus agressive, Melampsora allii-populina et Melampsora medusae f. sp. deltoidae. Dans leurs cycles de vie, ces trois espèces partagent les peupliers comme hôtes communs pour assurer leur multiplication clonale au cours de l’été et elles infectent des hôtes différents pour réaliser leur cycle sexué au cours du printemps. Chez les champignons pathogènes biotrophes obligatoires comme les Pucciniales, la sécrétion de molécules appelées effecteurs conditionne le succès d’infection de la plante hôte. Ainsi, les effecteurs permettent de manipuler les fonctions cellulaires de l’hôte et de contourner son système immunitaire. Comprendre le rôle fondamental de ces molécules dans la cellule-hôte est une des questions clés de la biologie des effecteurs. Au cours de cette thèse, des approches de génomique, de transcriptomique et de caractérisation fonctionnelle et structurale d’effecteurs candidats ont été déployées afin de contribuer à l’analyse moléculaire de l’interaction entre peupliers et Melampsora spp. Premièrement, l’analyse du transcriptome de M. larici-populina au cours de son cycles sexué a mis en évidence que les protéines sécrétées sont surreprésentées parmi les gènes surexprimés dans les basides et au cours de l’infection de l’hôte mélèze. La comparaison des transcriptomes de M. larici-populina lors de l’infection des deux hôtes, le peuplier et le mélèze, révèle la présence d’une majorité de gènes exprimés communément chez les deux hôtes et une fraction exprimée spécifiquement chez chacun des deux hôtes. Ainsi, nous révélons des gènes codant de petites protéines sécrétées qui pourraient être associés à la spécificité d’hôte. Deuxièmement, le séquençage du génome de M. allii-populina et sa comparaison au génome de M. larici-populina a révélé une expansion de sa taille (336 Mb contre 110 Mb). Cette dernière est associée à l’invasion du génome par de nombreux éléments transposables qui représentent près de 75% du génome et par un enrichissement en gènes par rapport à M. larici-populina (23 089 gènes contre 19 550). Cependant, les répertoires de gènes potentiellement impliqués dans le processus infectieux sont proportionnellement sensiblement similaires entre les deux espèces. Les quelques différences observées pourraient être associées à la spécificité d’hôte (Populus spp./Larix spp. dans un cas et Populus spp./Allium spp. dans l’autre) et à l’adaptation à des hôtes alternants différents. Troisièmement, des cribles effectoromiques réalisés sur un répertoire d’effecteurs candidats de M. larici-populina ont révélé deux candidats d’intérêt. Nous avons mis en place des approches fonctionnelles pour tenter d’élucider leur rôle dans l’interaction avec le peuplier. Nous avons ainsi pu produire l’effecteur MLP124017 qui interagit avec des protéines de la famille Topless-related proteins et résoudre sa structure tridimensionnelle qui présente une similarité à des protéines nuclear transport factor 2 like qui sont des protéines cargo transportant diverses molécules entre le noyau et le cytoplasme. L’effecteur Chloroplast-Targeted Protein MLPCTP1 est adressé vers et est localisé dans les chloroplastes via un peptide de transit dans le système hétérologue Nicotiana benthamiana et nous montrons une localisation similaire chez le peuplier et l’arabette. Les fonctions de ces effecteurs restent encore à déterminer mais les travaux amorcés dans cette thèse ouvrent de nouvelles perspectives quant à la diversité et au rôle des effecteurs chez les Pucciniales.

Abstract:

The poplar rust disease is caused by fungi belonging to the order Pucciniales in the family Melamsporaceae. Three main species cause damages in poplar plantations in France: Melampsora larici-populina, which is the most aggressive, Melampsora allii-populina and Melampsora medusae f. sp. deltoidae. During their life cycles, these three fungi share poplars as main host in which they achieve their clonal multiplication during summer and they infect different alternate hosts to complete their sexual reproduction in spring. In fungal obligate biotrophs like rust fungi, the success of host infection is conditioned by the secretion of molecules called effectors. Effectors allow the pathogen to manipulate host cell processes and to evade the plant immune system. A key question in effector biology is to understand how these molecules function in the host cell. In the frame of this PhD thesis, genomics, transcriptomics, functional and structural approaches were used to contribute to the molecular analysis of the poplar-Melamspora spp. interaction. Firstly, the transcriptome analysis of M. larici-populina during its sexual cycle highlighted that small-secreted proteins were over-represented among genes up-regulated in basidia and during larch infection. Comparison of M. larici-populina transcriptomes during infection of the two hosts, poplar and larch, revealed that a majority of the genes are commonly expressed on both hosts and a fraction is specifically expressed on each host. Small-secreted protein genes specifically expressed on each host maybe related to host specificity. Secondly, the sequencing of the M. allii-populina genome and the comparison with M. larici-populina revealed a size expansion in M. allii-populina (336Mb vs. 110Mb). This expansion is mostly due to the invasion of the genome by numerous transposable elements that represent more than 75% of the genome and by a gene enrichment compared to M. larici-populina (23,089 and 19,550 genes, respectively). However, catalogues of gene potentially involved in the infection process are proportionally similar between the two species. The few differences observed could be linked to host specificity (Populus spp./Larix spp. on one hand and Populus spp./Allium spp. on the other hand) and adaptation to their different hosts. Thirdly, effectoromic screens developed on a panel of M. larici-populina candidate effectors revealed two candidates of interest. We set up a pipeline of functional approaches in order to elucidate their role in the interaction with poplar. We produced the candidate effector MLP124017 that interacts with proteins of the Topless-related proteins family and solved its structure that presents similarities with nuclear transport factor 2 like proteins. These proteins are cargos that transport diverse molecules between the nucleus and cytosol in plant cells. The effector Chloroplast-Targeted Protein MLPCTP1 is addressed and translocated inside chloroplasts through a transit peptide in the heterologous system Nicotianana benthamiana and we showed that the same localization occurs in poplar and in Arabidopsis. The functions of these two effectors remain to be determined but the functional characterization initiated in this thesis opens new perspectives in term of diversity and roles of effectors in rust fungi.

Thesis

Analyse d’effecteurs du champignon ectomycorhizien Laccaria bicolor : approches bio-informatiques et fonctionnelles

Description : La symbiose ectomycorhizienne associe les racines d’un arbre aux hyphes d’un champignon, conduisant à un échange réciproque de nutriments entre les deux partenaires. La colonisation fongique massive du cortex racinaire est caractérisée par la formation d’une interface symbiotique, le réseau de Harti …
Mots clés : Symbiose, Ectomycorhizes, Protéines végétales, Bioinformatique, Laccaria bicolor
Auteur : Pellegrin Clément
Année de soutenance : 2016

Description : Melampsora larici-populina est un champignon pathogène responsable de la rouille foliaire sur les peupliers, causant de graves dommages dans les plantations du monde entier. Presque toutes les résistances des peupliers déployées en France ont été contournées et l’événement majeur est survenu en 1994 …
Mots clés : Champignons phytopathogènes, Rouilles (phytopathologie), Génétique des populations, Coévolution, Génomique comparative
Auteur : Persoons Antoine
Année de soutenance : 2015

Description : Les glutathion transférases (GSTs) constituent une famille multigénique d’enzymes présentes dans les trois domaines du vivant. Cette présence ubiquitaire souligne l’origine sans doute très ancienne de ces enzymes ainsi que des fonctions fondamentales conservées au cours de l’évolution. Ces enzymes s …
Mots clés : Glutathion S-transférase, Peupliers
Auteur : Pégeot Henri
Année de soutenance : 2015

Description : Le bois représente une des ressources en polymères les plus abondantes de l’écosystème terrestre. Les champignons dégradant la matière lignocellulosique jouent un rôle important dans le cycle du carbone. Ils présentent un fort intérêt au niveau biotechnologique en particulier pour la production d’en …
Mots clés : Champignons destructeurs du bois, Saprophytisme, Biologie moléculaire fongique, Glutathion S-transférase, Polyporacées
Auteur : Deroy Aurélie
Année de soutenance : 2015

Contribution à l’étude de l’évolution des génomes de champignons ectomycorhiziens du genre Tuber (Pézizomycètes) par génomique comparative

Description : Les truffes sont des champignons ectomycorhiziens du genre Tuber, au sein des Pézizomycètes, vivant en symbiose avec de nombreux arbres et arbustes. Parmi les Pézizomycètes se retrouvent des espèces saprotrophes, pathogènes et symbiotiques ainsi que des champignons très connus comme les truffes et l …
Mots clés : Ectomycorhizes, Truffe du Périgord, Génomique comparative, Bioinformatique, Pézizales, Tuber
Auteur :Payen Thibaut
Année de soutenance : 2015

 

Description : L’adaptation d’un champignon pathogène à son milieu, ainsi que l’évolution et la structuration des populations qui en découlent, sont fortement influencés par ses traits d’histoire de vie qui conditionnent sa fitness. C’est ce que nous avons illustré chez Melampsora larici-populina, l’agent de la ro …
Mots clés : Melampsora, Évolution (biologie), Rouilles (phytopathologie), Peupliers, Plantes — Maladies cryptogamiques
Auteur :Pernaci Michaël
Date de soutenance : 25-06-2015
Directeur(s) de thèse : Frey, Pascal – Halkett, Fabien
Etablissement de soutenance : Université de Lorraine
Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136
Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

 

Caractérisation biochimique et fonctionnelle de glutathion transférases à cystéine catalytique de peuplier (Populus trichocarpa)
Mots clés : Glutathion S-transférase, Cystéine, Peupliers
Auteur : Lallement, Pierre-Alexandre
Date de soutenance : 12-12-2014
Directeur(s) de thèse : Rouhier, Nicolas – Hecker, Arnaud
Etablissement de soutenance : Université de Lorraine
Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136
Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2014_0275_LALLEMENT.pdf

 

 

Bacterial-fungal interactions in wood decay: from wood physicochemical properties to taxonomic and functional diversity of Phanerochaete chrysosporium-associated bacterial communities
Hervé Vincent. 
Mots clés : Bois, Relations champignon-bactérie, Champignons destructeurs du bois, Biocénoses, Bois — Détérioration

Auteur : Hervé, Vincent
Date de soutenance : 28-05-2014
Directeur(s) de thèse : Frey-Klett, Pascale – Gelhaye, Éric
Etablissement de soutenance : Université de Lorraine
Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136
Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

  •    Thèse confidentielle jusqu’au 28/05/2016.

 

Contrôle de l’auxine dans les modifications du développement racinaire du peuplier en réponse au champignon ectomycorhizien Laccaria bicolor

(Auxin control in poplar root development in response to the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor)

Vayssières, Alice 
Date de soutenance : 2014-01-13
Directeur(s) de thèse:  Martin, Francis; Legué, Valérie
Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136
Ecole doctorale : BioSE – Ecole Doctorale Biologie, Santé, Environnement

 

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2014_… 

Diversité fonctionelle des Glutation Transférases fongiques : caractérisation des classes Ure2p et GTT2 de Phanerochaete chrysosporium

(Functional diversification of fungal Glutathione Transferases: characterization of Ure2p and GTT2 classes from Phanerochaete chrysosporium)

Thuillier, Anne

Date de soutenance : 2013-10-31

Directeur(s) de thèse:  Gelhaye, Éric; Morel-Rouhier, Mélanie
Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136
Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/DDOC_T_2013_0… 

 

Analyse fonctionnelle d’effecteurs fongiques impliqués dans le développement de la symbiose ectomycorhizienne Laccaria bicolor-Populus trichocarpa

(Identifying targets of fungal effectors in the ectomycorrhizal symbiosis Laccaria bicolor-Populus trichocarpa)

Daguerre, Yohann

Date de soutenance : 2013-11-14

Directeur(s) de thèse:  Martin, Francis

Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136

Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/DDOC_T_2013_0… 

 

Richesse et diversité des assemblages de champignons et d’oomycètes de hêtraies, en relation avec des facteurs climatiques et édaphiques : de la parcelle au continent

(Diversity and composition of fungi and oomycete communities in beech forest in relation to climatic and edaphic variables: from the stand to the continent)

Coince, Aurore

Date de soutenance : 2013-10-03
Directeur(s) de thèse:  Marçais, Benoît; Buée, Marc

Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136

Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2013_… 

Filtration biologique pour la réduction des éléments traces métalliques dans la biomasse du peuplier

(Biological filtration to reduce trace elements in poplar trees biomass)

Lacercat-Didier, Laurence

Date de soutenance : 2013-06-05

Directeur(s) de thèse:  Chalot, Michel; Blaudez, Damien

Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136

Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/DDOC_T_2013_0… 

 

Thesis 2011-2012

Caractérisation structurale et enzymatique, cibles potentielles et rôles physiologiques de glutathion transférases à cystéine catalytique de Phanerochaete chrysosporium(Structural and enzymatic characterization, physiological roles of Phanerochaete chrysosporium cysteine containing glutathione transferases)
Meux, Edgar

Date de soutenance : 2012-12-07

Directeur(s) de thèse:  Gelhaye, Éric; Morel, Mélanie

Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136

Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/DDOC_T_2012_0… 

 

 

Altération bactérienne des minéraux dans les écosystèmes forestiers pauvres en nutriments: Analyse des communautés bactériennes et identification des mécanismes impliqués

(Mineral weathering bacterial communities in nutrient-poor forest soil : anlaysis of the bacterial communities and genes involved)

Lepleux, Cendrella

Date de soutenance : 2012-12-03

Directeur(s) de thèse:  Frey-Klett, Pascale; Uroz, Stéphane

Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136

Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/DDOC_T_2012_0… 

 

Diversité écologique et fonctionnelle des champignons décomposeurs du bois : l’influence du substrat de la communauté à l’enzyme

(Ecological and functional diversity of wood decomposing fungi : substrate influence from community to enzyme)

Mathieu, Yann 

Date de soutenance : 2012-12-11

Directeur(s) de thèse:  Gelhaye, Éric

Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136

Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2012_… 

 

Transporteurs fongiques de manganèse : diversité et analyse fonctionnelle chez le champignon saprophyte Phanerochaete chrysosporium

(Fungal manganese transporters: diversity and functional analysis in the saprophytic fungus Phanerochaete chrysosporium)

 

Diss, Loïc

Date de soutenance : 2012-10-12

Directeur(s) de thèse:  Chalot, Michel

Laboratoire : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136

Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL d’accès : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2012_… 

 

Contribution à l’analyse post-génomique de l’interaction entre le peuplier et Melampsora larici-populina, le champignon biotrophe responsable de la maladie de la rouille foliaire (Post-genomic analysis of the poplar-poplar rust fungus Melampsora larici-populina interaction)
Pêtre, BenjaminDate de soutenance : 2012-11-12Research director(s):  Rouhier, Nicolas; Duplessis, Sébastien
Laboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136
Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2012_… 
Étude des conditions de l’émergence du phytophthora alni sur l’aulne glutineux (Study of the emerging conditions of the alder decline pathogen Phytophthora alni)

Aguayo Silva, Jaime Christián

Date de soutenance : 2012-11-09

Research director(s):  Marçais, Benoit; Frey, Pascal
Laboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136
Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement

URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/prive/DDOC_T_2012_0… 

Etude des mécanismes moléculaires impliqués dans la formation des racines adventives du peuplier : rôle du facteur de transcription PtAIL1

(Analysis of molecular mechanisms involved in adventitious root formation in poplar: The role of the PtAIL1 transcription factor)

Rigal, Adeline Date de soutenance : 2012-01-31Research director(s):  Kohler, Annegret; Legué, ValérieLaboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/DDOC_T_2012_… 
Analyse bioinformatique du transcriptome des champignons mycorhiziens Tuber melanosporum et Glomus intraradices(Bioinformatic analysis of the transcriptome of mycorrhizal fungi Tuber melanosporum and Glomus intraradices)
Tisserant, Emilie – (2011-12-15)Research director(s):  Martin, FrancisLaboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2011_0… 
Les glutathion peroxydases et protéine disulfure isomérases de peuplier : potentialités du repliement thiorédoxine pour la catalyse des réactions redox(Biochemical properties of thioredoxin superfamily proteins catalysing versatile redox reactions)
Selles, Benjamin – (2011-06-29)Research director(s):  Jacquot, Jean-Pierre; Rouhier, NicolasLaboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2011_0… 
Influence des processus démographiques sur la structure et les caractéristiques génétiques des champignons phytopathogènes, cas de l’agent de la rouille du peuplier Melampsora larici-populina (Impact of demographic processes on population structure and genetic characteristics of fungal plant pathogens: a case study with the poplar rust fungus Melampsora larici-populina)
Xhaard, Constance – (2011-06-23)Research director(s):  Marçais, BenoîtLaboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2011_0… 
Caractérisation biochimique et fonctionnelle de glutathion-S-transferases (GSTs) chez Phanerochaete chrysosporium (Biochemical and functional characterization of glutathione Stransferases (GSTs) in Phanerochaete chrysosporium)
Anak Ngadin, Andrew – (2011-05-25)Research director(s):  Gelhaye, Eric; Morel, MélanieLaboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2011_0… 
Identification par approches moléculaires de gènes impliqués dans la tolérance du stress oxydatif chez le champignon mycorhizien Oidiodendron maius (Molecular approaches to study oxidative stress tolerance mechanisms in the ericoid mycorrhizal fungus Oidiodendron maius)
Khouja, Hassine Radhouane – (2011-02-18)Research director(s):  Chalot, Michel; Perotto, SilviaLaboratory : IAM – Interactions Arbres Micro-organismes – UMR 1136Ecole doctorale : RP2E – Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
URL : http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2011_0…