Analyse génétique et moléculaire des interactions plante-plante modulant la sensibilité à la septoriose dans des mélanges de blé intraspécifiques

Les mélanges variétaux de cultures sont de plus en plus reconnus pour leur potentiel à améliorer la stabilité des rendements et à réduire la sévérité des maladies, ce qui en fait une pratique en forte croissance et un sujet de recherche en plein essor. Alors que la réduction de la sensibilité des plantes aux pathogènes dans les mélanges a traditionnellement été attribuée à des processus épidémiologiques, un nouveau mécanisme impliquant des interactions plante-plante a récemment été identifié comme modulateur de la sévérité des maladies. Cette thèse vise à élucider les mécanismes physiologiques et génétiques sous-jacents à ces interactions, en se concentrant sur comment la sensibilité du blé à Zymoseptoria tritici est modulée dans les mélanges binaires. Pour cela, cette thèse explore les déterminants génétiques des interactions entre plantes, analyse les réponses du blé à ses voisins, et identifie la nature des signaux échangés entre plantes dans les mélanges intraspécifiques de blé. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet national de recherche MoBiDiv (mobiliser et sélectionner la diversité cultivée intra et inter-spécifique pour un changement systémique vers une agriculture sans pesticide). Grâce à une nouvelle méthode d'analyse d'images basée sur du deep learning, nous avons d'abord confirmé l'hypothèse selon laquelle les mélanges variétaux de blé modulent la sévérité de la septoriose par des interactions plante-plante spécifiques, affectant la moyenne et la variance des symptômes. Ensuite, nous avons développé une approche innovante de GWAS permettant d'analyser simultanément les deux plantes composant le mélange, ce qui a rendu possible la detection d'interactions alléliques entre différents loci. Cette première co-GWAS entre deux plantes a permis l'identification d'interactions épistatiques intergénomiques ayant des effets significatifs sur la sévérité de la septoriose et la biomasse. Enfin, nous avons démontré que, dans deux modèles de mélange binaire, la modulation de la sévérité de la septoriose est associée à des changements transcriptomiques et métabolomiques induits par des signaux racinaires d'un génotype voisin particulier. Ces résultats fournissent de nouvelles connaissances sur l'architecture complexe des interactions plante-plante dans les mélanges de blé et ouvrent des perspectives prometteuses pour améliorer la conception des mélanges, dans le but d'optimiser la résistance aux maladies et les performances des cultures.