Communauté scientifique de Montpellier



Biologie et génétique des interactions plantes/pathogènes (BGPI)

Directeur: Philippe Rott
Thématique de recherche
L'UMR Biologie et génétique des interactions plantes/pathogènes pour la protection intégrée (BGPI), vise à mieux connaître la biologie des populations d'agents pathogènes des plantes et les mécanismes d'interactions entre plantes et agents pathogènes en vue d'améliorer le contrôle des maladies des plantes causées par des bactéries, des champignons ou des virus, en utilisant une approche systématique de la biologie intégrative de l'échelle de la molécule à celle de la population.
Personnel
Instituts
Chercheurs
Professeurs
Ing. de recherche
Personnel admin. et techn.
Doctorants
Mtp SupAgro, Cirad, INRA
35
3
2
31
12
Equipes de recherche
Equipe 1 - Détection, variabilité et expression des Badnavirus endogènes et exogènes: Le badnavirus, qui appartient à la famille des Caulimoviridae, est un genre viral émergent sur les cultures tropicales. Quatre badnavirus sont particulièrement étudiés dans nos sujets de recherche, à savoir le virus de l'œdème des pousses de cacao (CSSV), le virus bacilliforme de la canne à sucre (SCBV), le virus bacilliforme de dioscorea (DBV) et le virus des striures de la banane (BSV). Nous étudions différentes questions et testons différentes hypothèses pour expliquer l'origine de l'importante variabilité moléculaire des badnavirus, notamment l'origine des épidémies et de la dispersion géographique des virus (l'impact des virus exogènes par rapport aux virus endogènes), la survenance des changements d'hôte et des recombinaisons virales, le rôle et l'évolution des séquences virales endogènes et les mécanismes impliqués dans leur régulation.

Equipe 2 - Caulimoviridae & Geminiviridae - Transmission & Evolution (CaGeTE) : L'équipe CaGeTE s'intéresse à l'impact des mécanismes de l'interaction virus-vecteur sur l'évolution des populations virales. Nous développons une approche pluridisciplinaire (biologie et biochimie structurale des protéines du virus et du vecteur, biologie cellulaire des interactions virus-hôte, génétique des populations virales, évolution expériementale). Nous utilisons des virus à ADN de plantes en tant que modèles biologiques, dans les familles Caulimoviridae (virus de la mosaïque du chou-fleur, CaMV) et Geminiviridae (Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV).Notre recherche est basée sur l'idée que les mécanismes spécifiques d'interaction entre virus et vecteurs peuvent avoir été sélectionnés, non seulement parce qu'ils garantissent la dispersion efficace du virus, mais "galement parce qu'ils optimisent les différents traits de la génétique et de l'évolution des populations virales.

Equipe 3 - Génomique et analyse moléculaire de la pathogénie des bactéries : Les objectifs sont l'analyse de la diversité génétique des populations de bactéries phytopathogènes et l'étude des mécanismes moléculaires qui confèrent aux bactéries la pathogénie envers les plantes, afin de développer de nouvelles méthodes de lutte. Très peu de données sont disponibles à ce jour concernant les mécanismes qui confèrent la capacité de ces agents pathogènes de coloniser le xylème hôte. Notre objectif actuel est d'identifier et d'étudier la fonction des gènes bactériens impliqués dans la pathogénicité de ces mécanismes au moyen du modèle Xanthomonas albilineans , bactérie envahissant le xylème qui s'attaque à la canne à sucre.

Equipe 4 - Interactions riz-parasites: En utilisant le modèle d'interaction entre le riz et son principal agent pathogène, le champignon Magnaporthe oryzae , un large éventail de formes de résistance (non-hôte, résistance complète et partielle) sont à l'étude. Les gènes végétaux impliqués à différentes étapes (perception des agents pathogènes, transduction du signal et réactions de défense) sont identifiés et analysés moléculairement. La sensibilité est étudiée à la fois du côté des agents pathogènes (identification des protéines effectrices contribuant à la pathogénicité fongique) et du côté de la plante (fonctions biologiques nécessaires pour accueillir l'agent pathogène). La diversité et l'adaptation à l'hôte de la population de M. oryzae sont caractérisées pour intégrer l'évolution de l'agent pathogène dans les stratégies de sélection pour la résistance aux maladies.

Equipe 5 - Biologie et évolution de champignons phytopathogènes: L'équipe vise à identifier les facteurs qui contribuent à l'émergence et à l'adaptation des agents pathogènes fongiques, en réponse à l'utilisation des fongicides et de la résistance des plantes au moyen de deux approches complémentaires. Une approche de modélisation est développée pour étudier l'évolution des histoires de vie des agents pathogènes dans les paysages agronomiques et les éventuelles conséquences ultérieures d'une telle évolution sur les risques d'émergence, la résistance aux fongicides et la rupture de la résistance des plantes. Des méthodes à base de génétique des populations et de génétique quantitative sont utilisées sur plusieurs modèles biologiques pour étudier le potentiel d'adaptation des populations d'agents pathogènes par (i) l'estimation des paramètres liés à des facteurs évolutifs, tels que la recombinaison, le flux génétique et la sélection, et (ii) la détermination du support génétique des caractéristiques adaptatives. La combinaison des approches théoriques et empiriques permet d'améliorer notre évaluation des risques d'émergence et de l'élaboration de stratégies de gestion rationnelle de l'utilisation des fongicides et de la résistance des plantes. Les principaux modèles biologiques étudiés par l'équipe sont les champignons Magnaporthe oryzae et Mycosphaerella fijiensis, respectivement pathogènes sur le riz et la banane.

Equipe 6 - Epidémiologie des maladies transmises par vecteurs sur plantes pérennes: Les recherches sur les maladies des plantes transmises par les insectes sont menées dans le but de comprendre la dynamique d'un pathosystème à plusieurs échelles spatiales et temporelles et de proposer des stratégies de contrôle des maladies. Deux maladies des arbres fruitiers à noyaux servent de modèles biologiques : la maladie de la sharka, provoquée par le virus PPV transmis par les pucerons et le European stone fruit yellows, causé par le ' Candidatus Phytoplasma prunorum' et transmis par deux espèces jumelles de Psyllidae. Des approches complémentaires sont considérées dans l'étude de la dynamique du pathosystème : l'analyse spatio-temporelle (au niveau de l'établissement, du terrain ou de la région) des arbres infectés, la modélisation, l'épidémiologie moléculaire et la biologie des insectes.
Equipe 7 - Transfert, diagnostic, quarantaine: L'équipe vise à céder d'importants volumes d'informations nouvelles concernant la biodiversité virale associée aux écosystèmes menacés, et l'impact sur ces biodiversités (et par extension les écosystèmes naturels) des perturbations transmises par l'être humain. Des études de métagénomique de deuxième génération qui relient les séquences du génome aux hôtes des plantes sont actuellement menées dans les deux points chauds de la biodiversité (Afrique du Sud / Cap-Occidental et France / Camargue). Le succès d'une telle démarche géo-métagénomique dépend d'un plan d'échantillonnage qui nous permettra d'aborder des questions scientifiques spécifiques telles que : comment les écosystèmes réagissent-ils aux perturbations ?, dans quelle mesure le flux de gènes est-il répandu entre les taxa de virus qui infectent les différentes espèces hôtes ?, etc.
Outre ces activités scientifiques, l'équipe développe des services de quarantaine qui comprennent différents processus, tels que l'indexation des maladies (canne à sucre, banane, igname) et le nettoyage des variétés dans les centres de transit (canne à sucre, igname). La plupart des tests de diagnostic utilisés sont destinés à détecter les virus de plantes et quelques bactéries (y compris les phytoplasmes) en utilisant un large éventail de techniques. Nous prévoyons également de développer dans un proche avenir, des approches améliorées de diagnostic des virus de plante, notamment en utilisant la métagénomique virale des plantes à base de NGS qui pourrait être utilisée pour l'indexation systématique des plantes en quarantaine.
Plateformes et autres outils
  • Serres de quarantaine niveau 2 : 400 m²
  • Chambres de croissance en quarantaine niveau 3 : 5 x 15 m2
  • Microscopie électronique
Principaux partenariats internationaux
CARBAP et IRAD, Cameroun; CNRA, Côte d'Ivoire; CRIG, Ghana; CSIC, Madrid et Barcelone, Espagne; ENA Meknès, laboratoire de virologie, Maroc; PPT Lodi Italie; PRI, Wageningen, Pays Bas; Technical University de Berlin, Allemagne; Université de Bâle, Suisse; Université de Cape Town, Afrique du Sud; Université de Floride, Département de pathologie végétale, USA; Université de Glasgow, Institute of Biodiversity Animal Health and Comparative Medecine, UK; Université du Wisconsin-Madison, Departement de Pathologie Végétale, USA; Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Chine
Faits et chiffres
Publications dans des revues internationales
2005-2009 : 92

Publications significatives
Ballini E., Morel J.B., Droc G., Price A.H., Courtois B., Nottéghem J.L., Tharreau D. (2008). A genome-wide meta-analysis of rice blast resistance genes and quantitative trait loci provides new insights into partial and complete resistance Molecular Plant-Microbe Interactions, 21(7):859-868.

Gayral P., Blondin L., Guidolin O., Carreel F., Hippolyte I., Perrier X., Iskra-Caruana M.-L. (2010). Evolution of endogenous sequences of Banana streak virus: what can we learn from banana (Musa sp.) evolution? Journal of Virology, 84(14):7346-7359.

Gutierrez S., Yvon M., Thebaud G., Monsion B., Michalakis Y., Blanc S. (2010). Dynamics of the multiplicity of cellular infection in a plant virus. PLoS Pathogens, 6.9e1001113.

Halkett F., Coste D., Rivas Platero G.G., Zapater M.F., Abadie C., Carlier J. (2010). Genetic discontinuities and disequilibria in recently established populations of the plant pathogenic fungus Mycosphaerella fijiensis. Molecular Ecology, 19:3909-3923.

Iskra-Caruana M.-L., Baurens F.-C., Gayral P., Chabannes M. (2010). A four-partner plant-virus interaction: Enemies can also come from within. Molecular Plant Microbe Interactions, 23(11):1394-1402.

Martinière A., Gargani D, Uzest M., Lautredou N., Blanc S., Drucker M. (2009) A role for plant microtubules in the formation of transmission-specific inclusion bodies of Cauliflower mosaic virus. Plant Journal, 58:135-146.

Pieretti I., Royer M., Barbe V., Carrere S., Koebnik R., Cociancich S., Couloux A., Darrasse A., Gouzy J., Jacques M.-A., Lauber E., Manceau C., Mangenot S., Poussier S., Segurens B., Szurek B., Verdier V., Arlat M., Rott P., 2009. The complete genome of Xanthomonas albilineans provides new insights into the reductive genome evolution of the xylem-limited Xanthomonadaceae. BMC Genomics, 10:616.

Rieux, A., Halkett, F., De Lapeyre De Bellaire, L., Zapater, M.-F., Rousset, F., Ravigné, V., Carlier J. (2011). Inferences on pathogenic fungus population structure from microsatellite data: an original landscape genetics approach reveals traces of historical events. Molecular Ecology, 20(8):1661-1674.

Thebaud G., Chadoeuf J., Morelli M.J., McCauley J.W., Haydon D.T. (2010). The relationship between mutation frequency and replication strategy in positive-sense single-stranded RNA viruses. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences, 277:809-817.

Thébaud G., Yvon M., Alary R., Sauvion N., Labonne G. (2009). Efficient transmission of 'Candidatus Phytoplasma prunorum' is delayed by eight months due to a long latency in its host-alternating vector. Phytopathology, 99:265-273.

Uzest M., Gargani D., Drucker M., Hebrard E., Garzo E., Candresse T., Fereres A., Blanc S. (2007). A protein key to plant virus transmission at the tip of the insect vector stylet. Proceedings National Academy of Sciences USA, 104:17959-17964.

Vergne E., Grand X., Ballini E., Chalvon V., Saindrenan P., Tharreau D., Nottéghem J.L., Morel J.B. (2009). Preformed expression of defense is a hallmark of partial resistance to rice blast fungal pathogen Magnaporthe oryzae. BMC Plant Biology, 10:206.

Vuillaume F., Thébaud G., Urbino C., Forfert N., Granier M., Froissart R., Blanc S., Peterschmitt M. (2011). Distribution of the phenotypic effects of random homologous recombination between two virus species. PLoS Pathogens (in press).

Marguerettaz M., Pieretti I., Gayral P., Puig J., Brin C., Cociancich S., Poussier S., Rott P., Royer M., 2011. Genomic and evolutionary features of the SPI-1 type III secretion system that is present in Xanthomonas albilineans but not essential for xylem colonization and symptom development of sugarcane leaf scald. Molecular Plant-Microbe Interactions, 24(2):246-259.

Ravigné V., Dieckmann U.,Olivieri I. 2009. Live where you thrive: Joint evolution of habitat choice and local adaptation facilitates specialization and promotes diversity. The American Naturalist, 174:141-169.
Budget annuel total
2006 2007 2008
Budget annuel total (K€) 3 844 1 548 4 170
Contrats externes 807 969 1 211
ANR 130 266 406
UE 345 74 119
Secteur privé 77 113 198
Autres 253 515