Identification et caractérisation de protéines ayant des propriétés entomotoxiques contre deux principaux ravageurs du maïs

Du fait de leur grande adaptabilité aux méthodes de lutte, les insectes demeurent une menace constante pour les plantes cultivées. Le maïs (Zea mays L.) est la troisième culture la plus importante dans le monde après le riz et le blé. La chrysomèle des racines du maïs (WCR) Diabrotica virgifera virgifera (LeConte, 1868) et la chenille légionnaire d'automne (FAW) Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) sont parmi les ravageurs les plus importants du maïs et sont responsables de fortes pertes de rendement chaque année. Le maïs Bt exprimant des protéines insecticides provenant de Bacillus thuringiensis a été pendant longtemps une bonne alternative aux pesticides. Cependant, leur utilisation massive a conduit à l'apparition de populations de ravageurs résistantes, d'où la nécessité de trouver de nouvelles molécules et stratégies biotechnologiques ou de contrôle biologique pour gérer durablement ces insectes. Mes travaux de thèse s’inscrivent dans cet objectif et visent à trouver de nouvelles solutions contre WCR et FAW. Dans la première partie, je me suis particulièrement intéressée à une protéine binaire appelée GDI0005A/GDI0006A identifié dans un criblage contre des larves de WCR. Ces protéines ont été isolées de la bactérie Chryseobacterium arthrospharae et ont montré une activité insecticide, lorsqu'elles sont exprimées sous forme de protéines recombinantes, contre des population de WCR sensibles et résistantes aux protéines commerciales Cry3Bb1 et Gpp34Ab1/Tpp35Ab1. Ces résultats suggèrent que ces nouvelles protéines insecticides pourraient avoir des modes d’action différents de ceux des protéines Bt actuellement déployées et donc un nouveau mode d'action. Le deuxième membre de la protéine binaire (GDI0006A) est une lipoprotéine membranaire que j’ai purifiée partiellement. Cette propriété a été un facteur limitant pour évaluer le niveau d'activité de la protéine GDI0005A/GDI0006A. Nous avons essayé d'exprimer la protéine binaire en plante en utilisant deux systèmes d'expression : transitoire et stable. Les deux ont montré une faible accumulation de GDI0006A entraînant une perte de l'activité par rapport au essais au labo avec des lysats bactériens. Nous avons également démontré que des cultures de la bactérie d’origine C. arthrosphaerae avait une activité contre WCR ce qui en fait un agent de biocontrôle potentiel contre les chrysomèles.La deuxième partie a été consacrée à l'étude de l’éventuelle synergie entre Junonia coenia densovirus (JcDV) et une protéine insecticide Bt Cry2Ab2 dans une perspective de les combiner pour des applications de biocontrôle. Les deux sont connus pour infecter FAW et perturber la perméabilité intestinale de ce ravageur. Cependant, lorsqu’ils ont été testés ensemble avec des approches ex vivo et in vivo, nous avons plutôt remarqué un antagonisme suggérant une compétition avec les mêmes récepteurs intestinaux. Nous avons aussi vérifié la faisabilité de l'utilisation de VP4, la protéine majoritaire de la capside de JcDV, dans une approche biotechnologique pour améliorer l'activité d'autres protéines insecticides qui ciblent l’intestin. Les résultats préliminaires ont montré une expression importante de VP4 dans les feuilles de Nicotiana benthamiana sans aucun signe de phytotoxicité. Nous avons aussi mis en évidence la capacité de VP4 à s'auto-assembler en pseudo-particules virales (VLP) dans la plante. Ces VLP-VP4 ont été capables de pénétrer dans les cellules intestinales de FAW lorsqu'elles ont été testées ex vivo. Cette preuve de concept sera utile pour explorer les synergies possibles avec des protéines insecticides qui affectent l’intestin dans le but de créer de nouvelles variétés de maïs transgéniques résistants à FAW.