Thèse Etude de la Réponse à des Stress Combinés chez le Champignon Phytopathogène F. Graminearum H/F - 33

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé
Laboratoire de recherche : MycSA - Mycologie et Sécurité des Aliments
Direction de la thèse : Marie FOULONGNE-ORIOL ORCID 0000000256685286
Début de la thèse : 2026-11-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

Les agroécosystèmes soumettent les champignons phytopathogènes à des combinaisons de contraintes abiotiques tout au long de leur cycle de vie. Leur survie dépend de leur capacité à percevoir ces signaux environnementaux multiples et à répondre efficacement pour maintenir leur homéostasie et leur fitness. Or la réponse à des stress multiples, concomitants ou séquentiels, n'est pas la simple addition des effets observés pour chaque stress pris indépendamment. Par conséquent, les données issues d'expériences sur des stress individuels ne permettent pas de prédire la réponse du champignon à une situation de multi-stress. Très peu d'études adressent aujourd'hui cette problématique. L'objectif du projet de thèse est donc de décrypter la réponse des champignons face à des stress multiples, afin de mieux comprendre leur biologie et leurs stratégies d'adaptation mises en oeuvre face à un environnement complexe plus réaliste. Le modèle étudié sera Fusarium graminearum, pathogène majeur sur céréales, responsable de la fusariose de l'épi et de la contamination en mycotoxines. La réponse à différentes combinatoires de stress abiotiques (stress température, hydrique, oxydant) sera comparée à des situations de stress simple par des analyses transcriptomiques et métabolomiques. Cette approche permettra d'identifier les mécanismes moléculaires et métaboliques que le champignon utilise pour atténuer l'impact des stress combinés sur sa physiologie et son développement, révélant ainsi différentes stratégies adaptatives utilisées face à un environnement complexe.

La lutte contre la fusariose de l'épi et l'accumulation de mycotoxines dans les grains de céréales est un enjeu agronomique et sanitaire majeur à l'échelle mondiale. Au-delà des symptômes dommageables pour la récolte, Fusarium graminearum (Fg), l'agent majoritairement responsable de la fusariose, est également producteur de mycotoxines, métabolites secondaires hautement toxiques pour l'homme et l'animal. La possible contamination des produits de récolte et la stabilité de ces molécules au cours des étapes de transformation des grains entrainent un risque sanitaire majeur. Le contexte du changement climatique exerce une forte pression sur les champignons phytopathogènes, en modifiant leur comportement et leur répartition. Cette problématique est d'autant plus alarmante pour les champignons toxinogènes car conduisant à un rique accru de contamination des aliments en mycotoxines, exposant davantage les consommateurs. Il est aujourd'hui indispensable de comprendre comment F. graminearum est capable de répondre à des modifications de son environnement afin de mieux anticiper le risque épidémique.
Au cours de leur cycle de vie, les champignons phytopathogènes sont constamment soumis à des fluctuations de leur environnement. Les stress abiotiques que subissent alors ces organismes sont le plus souvent combinés, plutôt qu'indépendants. Or, notre compréhension de la réponse des champignons à des stress abiotiques repose principalement sur des études réalisées sur des stress uniques, ne permettant pas de prédire leur comportement face à une situation plus réaliste de combinaisons de stress. Décrypter comment les champignons sont capables de répondre et ajuster leur métabolisme face à des stress multiples est cruciale pour comprendre leur stratégie adaptative. Si la littérature est relativement abondante sur les pathogènes humains ou animaux, il existe très peu d'exemple portant sur la caractérisation de la réponse au multistress sur des pathogènes de plantes.
Le projet de thèse se propose d'étudier la réponse à des stress combinés chez le champignon phytopathogène F. graminearum et de décrypter les mécanismes moléculaires mis en jeu par le champignon pour répondre à des environnements fluctuants complexes. La méthodologie envisagée, combinant des approches génétiques, transcriptomiques et métabolomiques permettra de construire une vision complète et dynamique des mécanismes mis en jeu.

L'objectif du projet de thèse est d'étudier la réponse à des stress combinés chez le champignon phytopathogène F. graminearum.

Le projet est structuré en trois grandes actions :
Action A1. Caractérisation de la réponse de Fusarium graminearum à des stress combinés
Il s'agit dans cette première action de tester la réponse à différentes combinatoires de stress sur un génotype de Fg. Les différents types de stress envisagés sont la température (basse 15°C et haute 30°C), la disponibilité en eau (aw=0.97) et l'environnement oxydant (H2O2 0.5 mM). La souche sera soumise aux stress simplex et combinés, en comparaison avec la condition témoin (25°C, aw=0.99, sans H2O2), en quadriplicats. Les niveaux de stress sont définis par rapport aux données acquises sur des gammes plus large disponibles au laboratoire.
Action A2 . Effet du génotype de F. graminearum
Un choix raisonné de génotypes contrastés pour leur plasticité phénotypique en réponse à des stress simples sera réalisé à partir des informations disponibles dans la base de données de phénotypes disponibles à MycSA. Huit génotypes de Fg seront ainsi sélectionnés. Les souches seront chacune soumises à des stress simples et combinés, en comparaison avec la condition témoin, en triplicats. La combinatoire testée sera température/aw, mais ce choix n'est pas définitif et pourra être modifié en fonction des résultats de l'action 1.
Action A3. Effet d'une succession des stress
Une souche de Fg sera inoculée (en quadriplicats) en milieu liquide pendant 48h à 25°C et 30°C, puis le milieu sera supplémenté ou non avec H2O2 (pour une concentration finale de 0.5 mM) et incubé encore 48h à 25°C ou à 30°C. L'expérimentation miroir où la séquence de stress est tout d'abord initiée par l'ajout d'H2O2 dès l'inoculation est également envisagée.
Pour chaque échantillon, les arrêts de cultures à 4dpi seront effectués pour récupérer d'une part le mycélium et d'autre part le milieu de culture. Des analyses transcriptomiques (RNAseq) seront réalisées sur le mycélium et les analyses métabolomiques (spectrométrie de masse) seront réalisées sur mycélium et milieu. Pour chacune des conditions dans chacune des actions, le design expérimental sera doublé pour un arrêt de culture à 14 dpi pour quantifier la biomasse et la quantité de toxines produites.
Les données d'expression seront analysées via un pipeline d'analyse RNAseq basé sur le mapping des lectures sur le pangenome disponible au laboratoire. Une analyse fonctionnelle des gènes différentiellement exprimés entre les conditions testées sera réalisée.
Une approche pantranscriptomique (Sibbesen et al. 2023) pourra notamment être testée pour analyser les données de l'action A2 exploitant la diversité génétique de l'espèce.
Certains différentiels d'expression seront validés par qPCR.
Les analyses des profils métabolomiques seront faites selon le process utilisé en routine au laboratoire.
L'analyse intégratives des données de transcriptomiques et de métabolomiques sera effectuée en utilisant le package mixOmics (Rohart et al. 2017). L'étudiant aura la possibilité de se former aux différentes méthodes d'analyse en interne, via des collaborations, ou des modules de formation dédiés.