Offre de thèse
ANR : Interaction entre facteurs de virulence chez le champignon Melampsora larici-populina, responsable de la rouille du peuplier : mise en évidence et conséquences évolutives pour la durabilité des résistances.
Date limite de candidature
15-07-2025
Date de début de contrat
01-11-2025
Directeur de thèse
FREY Pascal
Encadrement
Comme pour tous les doctorants précédemment co-encadrés, des réunions d'avancement régulières permettront au/ à la doctorant.e de faire le point avec ses encadrants. En outre, au moins deux réunions de comité de pilotage de thèse sont organisées au cours de la thèse, avec des chercheurs extérieurs à l'UMR, reconnus pour leurs compétences scientifiques dans le domaine. La rédaction du premier rapport de comité de thèse permettra de formaliser clairement les objectifs en regard de la bibliographie sur le sujet. L'appropriation des concepts et des méthodes se fera en grande partie au sein de l'équipe et du consortium du projet ENDURANCE. Une partie du budget de l'ANR est ainsi dédiée à des frais de mission qui permettront de favoriser ces échanges. En complément le/la doctorant.e aura accès à un large éventail de formations ad hoc permettant de s'approprier concepts ou compétences techniques. Il/elle bénéficiera notamment des choix de formations proposées par l'Ecole Doctorale SIReNa de Nancy mais aussi de la Formation Permanente INRAE, incluant des mises à niveau en anglais ou une aide à la rédaction scientifique. Concernant la valorisation des travaux, plusieurs articles correspondant aux différents objectifs de la thèse seront rédigés et soumis à des revues internationales à comité de lecture. Le/la doctorant.e sera évidemment premier auteur des publications issues de sa thèse. Il est d'usage dans notre laboratoire qu'un doctorant présente ses résultats dans au moins un congrès national et un congrès international au cours de sa thèse. Des aides financières (par ex via la Société Française de Phytopathologie) permettent de (co)financer la participation des doctorants à des congrès.
Type de contrat
école doctorale
équipe
Ecologie des champignons pathogènes forestierscontexte
Les maladies fongiques menacent les communautés végétales naturelles (Fisher et al., 2012) et limitent la production agricole, causant 15 à 20% de pertes de récoltes (Savary et al., 2019). La culture de plantes génétiquement résistantes permet de contrôler les populations d'agents pathogènes en s'affranchissant des intrants chimiques. Le développement de cultivars suffisamment résistants est primordial pour la culture des arbres à croissance rapide comme le peuplier car l'usage de produit phytosanitaires est proscrit. Le contrôle génétique repose principalement sur la résistance qualitative (Bresson et al., 2011; McDonald, 2010), qui confère une immunité à l'hôte, tant que l'agent pathogène est avirulent. Cependant, l'utilisation intensive de plantes résistantes exerce une forte pression de sélection sur les agents pathogènes fongiques. En conséquence, les agents pathogènes subissent une évolution rapide : ils deviennent virulents, surmontant ainsi la résistance des plantes (Halkett et al., 2021). Une question cruciale est donc de savoir comment déployer des plantes résistantes tout en prévenant - ou tout au moins en ralentissant - l'adaptation des agents pathogènes afin d'augmenter la durée de leur utilisation efficace (Saubin et al., 2023). Cette problématique de la durabilité des résistances est rendue plus sensible encore par le caractère pérenne des arbres, qui exacerbe les effets d'une pression de sélection unidirectionnelle. La populiculture garde en mémoire un évènement tragique de contournement de résistance (portée notamment par le cultivar ‘Beaupré' extrêmement populaire à l'époque, vendu à plus de 80% dans le Nord de la France) qui a mené à des épidémies drastiques de rouille du peuplier et une évolution rapide du champignon M. larici-populina (Persoons et al., 2017). Cet évènement a conduit à repenser en profondeur les critères d'amélioration du peuplier (Fabre et al., 2021). Notre équipe contribue ainsi fortement au Groupement d'Intérêt Scientifique « Génétique, Amélioration et Protection du Peuplier » (GIS Peuplier). Le rôle du GIS Peuplier est à la fois de proposer ses propres obtentions issues de croisements contrôlés et de vérifier l'adéquation des variétés proposées par d'autres obtenteurs aux conditions de culture en France, et ce afin d'assurer pour la filière populicole la mise à disposition de variétés de peuplier performantes et aux caractéristiques stables. Parmi les nouvelles variétés développées par le GIS Peuplier, plusieurs résultent de plans de rétrocroisements complexes et peuvent associer de multiples facteurs de résistances inconnus et possiblement en interaction. Détecter et comprendre comment des loci d'avirulence en interaction impactent l'évolution jointe des virulences de la rouille du peuplier pourrait permettre d'anticiper les trajectoires évolutives et de proposer un déploiement plus éclairé de ces nouvelles sources de résistances.spécialité
Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmeslaboratoire
IAM - Interactions Arbres Microrganismes
Mots clés
peuplier, maladie, virulence, résistance, durabilité, modélisation
Détail de l'offre
Améliorer la durabilité des résistances des plantes nécessite d'associer études moléculaires des déterminants des interactions hôte-pathogène et suivis populationnels pour retracer et prédire les trajectoires évolutives des agents pathogènes. Nous proposons donc un projet de thèse pluridisciplinaire qui associera expérimentations et modélisation pour mieux comprendre l'effet des interactions non conventionnelles sur les dynamiques des virulences chez le champignon phytopathogène Melampsora larici-populina, responsable de la rouille du peuplier. Cette thèse est profondément ancrée dans les travaux du GIS Peuplier visant à assurer pour la filière des variétés de peuplier performantes et durablement résistantes.
Le projet est décomposé en trois axes complémentaires visant à 1) analyser l'évolution spatiotemporelle des profils de virulence grâce au suivi des populations de M. larici-populina effectué au laboratoire depuis 1992 pour identifier les facteurs de virulence en association / répulsion ; 2) identifier par une approche de génomique d'association et de génétique formelle les déterminants moléculaires des facteurs de virulence et leurs interactions ; 3) caractériser par modélisation les dynamiques de contournement lorsqu'il existe des interactions épistatiques entre loci. Notre hypothèse de travail principale est l'interaction antagoniste entre les virulences 2 et 7 étayée par un faisceau convergeant d'éléments biologiques indépendants.
Le projet de thèse mobilisera ainsi un grand nombre de données d'ores et déjà acquises et de méthodes éprouvées qui permettront d'amorcer et de guider ces travaux plus efficacement. Les connaissances obtenues sur les effets d'interaction entre virulence seront cruciales pour raisonner la liste de nouveaux cultivars à proposer à la populiculture à travers les actions du GIS Peuplier.
Keywords
poplar, disease, virulence, resistance, durability, modeling
Subject details
Improving the sustainability of plant resistance requires a combination of molecular studies of the determinants of host-pathogen interactions and population monitoring to trace and predict the evolutionary trajectories of pathogens. We are therefore proposing a multi-disciplinary PhD project combining experiments and modeling to better understand the effect of unconventional interactions on virulence dynamics in the poplar rust fungus Melampsora larici-populina. This thesis is deeply rooted in the work of the 'GIS Peuplier', which aims to provide the sector with high-performance, sustainably resistant poplar varieties. The project has three complementary objectives: 1) to analyze the spatiotemporal evolution of virulence profiles through the monitoring of M. larici-populina populations carried out in the laboratory since 1992, in order to identify virulence factors in association/repulsion; 2) to identify the molecular determinants of virulence factors and their interactions, using an association genomics and formal genetics approach; 3) to characterize the dynamics of resistance breakdown when epistatic interactions between loci exist, using modeling. Our main working hypothesis is the antagonistic interaction between virulence factors 2 and 7, underpinned by a converging set of independent biological elements. The thesis project will thus mobilize a large number of already acquired data and proven methods that will enable us to initiate and guide this work more effectively. The knowledge obtained on the effects of interaction between virulence factors will be crucial for reasoning the list of new cultivars to be proposed to poplar cultivators through the actions of the GIS Peuplier.
Profil du candidat
Vous êtes titulaire d'un Master en écologie végétale et/ou biologie évolutive avec un intérêt fort pour l'étude des interactions plantes-microorganismes et leur évolution. Des compétences en phytopathologie, en épidémiologie moléculaire, en génétique des populations et/ou en modélisation seront appréciées. Vous avez de très bonnes aptitudes à travailler en équipe. Vous avez un très bon niveau d'anglais.
Les candidatures doivent contenir (1) un CV détaillé́, (2) une lettre de motivation, (3) les notes de Master ou l'équivalent et une copie du diplôme si disponible, (4) une lettre de recommandation (5) si disponible, un mémoire de stage de recherche et/ou une publication.
Le dossier de candidature complet doit être soumis via ADUM (https://adum.fr/) avec une copie à Pascal Frey (pascal.frey@inrae.fr) et Fabien Halkett (fabien.halkett@inrae.fr). La date limite de dépôt des candidatures est fixée au 15 juillet 2025.
Si votre candidature est retenue, vous serez contacté́(e) pour un entretien entre le 21 et le 24 juillet 2025 (en présentiel ou à distance).
Candidate profile
You have a Master's degree in plant ecology and/or evolutionary biology, with a strong interest in the study of plant-microorganism interactions and their evolution. Skills in plant pathology, molecular epidemiology, population genetics and/or modeling will be appreciated. You have excellent team-working skills. You have a very good level of English.
Applications should contain (1) a detailed CV́, (2) a letter of motivation, (3) Master's grades or equivalent and a copy of the diploma if available, (4) a letter of recommendation (5) if available, a research internship dissertation and/or publication.
The complete application must be submitted via ADUM (https://adum.fr/) with a copy to Pascal Frey (pascal.frey@inrae.fr) and Fabien Halkett (fabien.halkett@inrae.fr). The deadline for applications is July 15, 2025.
If you are selected, you will be contacted́(e) for an interview between July 21 and 24, 2025 (in person or remotely).
Référence biblio
Bresson, A., et al. (2011). Qualitative and quantitative resistances to leaf rust finely mapped within two nucleotide-binding site leucine-rich repeat (NBS-LRR)-rich genomic regions of chromosome 19 in poplar. New Phytologist, 192(1), 151–163. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2011.03786.x
Fabre, B., Bastien, C., Husson, C., Marçais, B., Frey, P., & Halkett, F. (2021). Un effet papillon dans les peupleraies françaises: Les répercussions d'un contournement de résistance sur les méthodes de sélection variétale. In L'immunité des plantes: Pour des cultures résistantes aux maladies (C Lannou, D Boby, V. Ravigné, M Hannachi, B Moury eds, pp. 329–339). Editions Quae, Versailles. https://hal.inrae.fr/hal-03324138
Fisher, M. C., et al. (2012). Emerging fungal threats to animal, plant and ecosystem health. Nature, 484(7393), 186–194. https://doi.org/10.1038/nature10947
Flor, H. H. (1971). Current status of the gene-for-gene concept. Annual Review of Phytopathology, 9(1), 275–296.
Halkett, F., Lannou, C., Le May, C., Montarry, J., Papaix, J. J., & Ravigné, V. (2021). L'adaptation des agents pathogènes de plantes aux systèmes cultivés: Une évolution sous contraintes anthropiques. In L'immunité des plantes. Pour des cultures résistantes aux maladies (pp. 125–134). Editions Quae. https://hal.inrae.fr/hal-03316033
Hartmann, F. E., Sánchez-Vallet, A., McDonald, B. A., & Croll, D. (2017). A fungal wheat pathogen evolved host specialization by extensive chromosomal rearrangements. The ISME Journal, 11(5), 1189–1204. https://doi.org/10.1038/ismej.2016.196
Jones, J. D. G., & Dangl, J. L. (2006). The plant immune system. Nature, 444(7117), 323–329. https://doi.org/10.1038/nature05286
Lazar, N., et al. (2022). A new family of structurally conserved fungal effectors displays epistatic interactions with plant resistance proteins. PLOS Pathogens, 18(7), e1010664. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010664
Louet, C. (2021). Analyses évolutive et moléculaire des déterminants génétiques impliqués dans l'interaction entre l'agent de la rouille du peuplier et son hôte [These de doctorat, Université de Lorraine]. https://theses.fr/2021LORR0264
Louet, C., Saubin, M., Andrieux, A., Persoons, A., Gorse, M., Pétrowski, J., Fabre, B., De Mita, S., Duplessis, S., Frey, P., & Halkett, F. (2023). A point mutation and large deletion at the candidate avirulence locus AvrMlp7 in the poplar rust fungus correlate with poplar RMlp7 resistance breakdown. Molecular Ecology, 32(10), 2472–2483. https://doi.org/10.1111/mec.16294
McDonald, B. A. (2010). How can we achieve durable disease resistance in agricultural ecosystems? New Phytologist, 185, 3–5.
Persoons, A., Hayden, K. J., Fabre, B., Frey, P., De Mita, S., Tellier, A., & Halkett, F. (2017). The escalatory Red Queen: Population extinction and replacement following arms race dynamics in poplar rust. Molecular Ecology, 26(7), 1902–1918. https://doi.org/10.1111/mec.13980
Persoons, A., […], Frey, P., Halkett, F., & De Mita, S. (2022). Genomic signatures of a major adaptive event in the pathogenic fungus Melampsora larici-populina. Genome Biology and Evolution, 14(1), evab279. https://doi.org/10.1093/gbe/evab279
Petit-Houdenot, Y., & Fudal, I. (2017). Complex interactions between fungal avirulence genes and their corresponding plant resistance genes and consequences for disease resistance management. Frontiers in Plant Science, 8, 1072. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01072
Plissonneau, C., et al. (2016). A game of hide and seek between avirulence genes AvrLm4-7 and AvrLm3 in Leptosphaeria maculans. New Phytologist, 209(4), 1613–1624. https://doi.org/10.1111/nph.13736
Rouxel, T., & Balesdent, M.-H. (2017). Life, death and rebirth of avirulence effectors in a fungal pathogen of Brassica crops, Leptosphaeria maculans. New Phytologist, 214(2), 526–532. https://doi.org/10.1111/nph.14411
Saubin, M., De Mita, S., Zhu, X., Sudret, B., & Halkett, F. (2021). Impact of ploidy and pathogen life cycle on resistance durability. Peer Community Journal, 1, e8. https://doi.org/10.24072/pcjournal.10
Saubin, M., Louet, C., Bousset, L., Fabre, F., Frey, P., Fudal, I., Grognard, F., Hamelin, F., Mailleret, L., Stoeckel, S., Touzeau, S., Petre, B., & Halkett, F. (2023). Improving sustainable crop protection using population genetics concepts. Molecular Ecology, 32(10), 2461–2471. https://doi.org/10.1111/mec.16634
Saubin, M., Stoeckel, S., Tellier, A., & Halkett, F. (2024). Neutral genetic structuring of pathogen populations during rapid adaptation. Journal of Heredity, esae036. https://doi.org/10.1093/jhered/esae036
Savary, S., et al. (2019). The global burden of pathogens and pests on major food crops. Nature Ecology&Evolution, 3(3), 430–439. https://doi.org/10.1038/s41559-018-0793
Zhan, J., Thrall, P. H., Papaïx, J., Xie, L., & Burdon, J. J. (2015). Playing on a pathogen's weakness: Using evolution to guide sustainable plant disease control strategies. Annual Review of Phytopathology, 53(1), 19–43. https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-080614-120040