Thèse Rôle des Petits Arn Non Codants et des Mycovirus dans la Régulation de la Virulence et de la Production de Mycotoxines chez Fusarium Spp. Cartographie Fonctionnelle et Mécanismes Moléculaire H/F

Doctorat.Gouv.Fr

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 : Nadia PONTS ORCID 0000000232056776 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59 Les champignons du genre Fusarium sont responsables de la fusariose de l'épi de blé (FHB), une maladie dévastatrice pour les cultures céréalières, entraînant des pertes de rendement et une contamination des grains par des mycotoxines dont le déoxynivalénol et les enniatines produites majoritairement par Fusarium graminearum et Fusarium avenaceum en Europe. Ces composés, thermostables et toxiques, représentent un risque majeur pour la santé humaine et animale. Bien que les facteurs climatiques et variétaux influençant les infections par Fusarium soient bien documentés, les interactions microbiennes au sein de l'épi de blé, notamment celles impliquant des mycovirus, i.e., virus infectant les champignons, restent mal comprises, y compris leur potentiel impact sur les mécanismes épigénétiques comme les modifications des histones et la formation d'hétérochromatine
Les mycovirus, fréquents chez F. graminearum et F. avenaceum, peuvent moduler la virulence et la production de mycotoxines de leurs hôtes, mais les mécanismes sous-jacents sont encore flous. Parallèlement, les petits ARN non codants (smRNA), comme les siRNA et miRNA, jouent un rôle clé dans la défense antivirale et la régulation de l'expression génique via le mécanisme de RNA interference (RNAi). Des données récentes du laboratoire ont révélé une augmentation de l'expression des gènes Dicer et Argonaute (composants clés de la machinerie RNAi) chez F. graminearum infecté par des mycovirus, ainsi que des modifications des profils de smRNA en réponse aux interactions fongiques (Navarro, 2025).
Pourtant, aucune étude n'a encore cartographié de manière systématique les smRNA impliqués dans la défense antivirale ou la régulation de la virulence chez Fusarium, ni élucidé les mécanismes par lesquels les mycovirus interagissent avec la machinerie RNAi pour moduler ces phénotypes. Ces lacunes limitent notre capacité à exploiter ces acteurs moléculaires pour développer des stratégies de biocontrôle innovantes, comme l'utilisation de smRNA synthétiques pour bloquer la production de mycotoxines ou l'exploitation de mycovirus atténuants. L'objectif de cette thèse est ainsi de cartographier les smRNA impliqués dans la défense antivirale et la régulation de la virulence chez Fusarium spp., et à comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents, en utilisant une approche intégrative combinant génomique, bioinformatique et biologie moléculaire. Ce projet permettra d'identifier des smRNA et des mécanismes moléculaires impliqués dans la modulation de la virulence et la production de mycotoxines chez Fusarium, ouvrant la voie à des stratégies de biocontrôle ciblées, comme l'utilisation de smRNA synthétiques ou de mycovirus atténuants. Les résultats pourront également contribuer à développer des marqueurs moléculaires pour surveiller les souches virulentes productrices de mycotoxines dans les agroécosystèmes. Fusarium spp. sont des champignons filamenteux responsables de la fusariose de l'épi (FHB), l'une des maladies fongiques les plus dévastatrices aectant les cultures céréalières. En plus des pertes de rendement, certaines de ces espèces fongiques sont responsables de la contamination des grains par des mycotoxines qui constituent un problème majeur de santé et de sécurité alimentaire. Très thermostables, ces mycotoxines se retrouvent dans l'ensemble des produits céréaliers avec un risque d'exposition du consommateur important pour certaines d'entre elles dont le déoxynivalenol produit majoritairement par Fusarium graminearum. Une autre famille de mycotoxines soulève l'inquiétude des autorités sanitaires. Il s'agit des enniatines, qui se retrouvent très fréquemment dans les récoltes et à des niveaux élevés mais dont la toxicité est insusamment décryptée à l'heure actuelle. Les producteurs majeurs d'enniatines sur épi de blé sont Fusarium avenaceum et Fusarium tricinctum.
Parmi les facteurs qui modulent les infections par Fusarium spp. et les productions de mycotoxines, les paramètres climatiques et le facteur variétal de l'hôte ont été largement identifiés. Récemment, les interactions intra-microbiote de l'épi ont été soulignées comme jouant également un rôle déterminant dans la régulation des contaminations en mycotoxines. Par exemple, la co-cultivation de Fusarium tricinctum et Fusarium begonia conduit à la production de précurseurs des enniatines, précurseurs qui ne sont pas produits en culture axénique. En outre, les espèces phytopathogènes telles que F. graminearum ou F. avenaceum, sont fréquemment infectées par des mycovirus. Pourtant, le rôle de ces mycovirus dans la modulation des interactions au sein de l'écosystème de l'épi, et des phénotypes associés comme la virulence fongique ou la production de mycotoxines, est encore largement ignoré dans les études actuelles. Ces virus peuvent moduler la biologie de leur hôte fongique, y compris des altérations des biosynthèses de mycotoxines, des diminutions ou au contraire des augmentations de la pathogénicité selon des mécanismes encore mal compris, La présence de mycovirus est ainsi un facteur clé de la dynamique des infections fongiques, mais les mécanismes moléculaires sous-jacents restent à élucider.
Dans les communications interspécifiques, le rôle prépondérant des petits ARN non codants (ou smRNA) a été largement démontré pour les interactions plante-champignons phytopathogènes, et plus récemment proposé dans les interactions champignon-champignon (données récentes du laboratoire). Ubiquitaires chez les eucaryotes, les smRNA rassemblent des ARN non codants de petite taille (pas plus de 40 nucléotides en général) aux fonctions régulatrices d'importance majeure. Les smRNA des types small interfering RNA (ou siRNA) et micro RNA (miRNA) peuvent réguler l'expression des gènes par reconnaissance spécifique d'ARN messagers entraînant leurs dégradations ou leur inactivation et conduisant in fine à l'inhibition de la synthèse protéique (RNA interference ou RNAi). La machinerie RNAi est constituée de nombreuses enzymes dont des protéines Dicer et Argonaute. Une machinerie RNAi complète et essentielle à la survie a été récemment identifiée au laboratoire chez F. graminearum et F. avenaceum. Chez les champignons, la machinerie RNAi intervient également dans la défense antivirale qui cible et dégrade les ARN viraux, limitant ainsi la réplication des mycovirus.
Des données récemment obtenues au laboratoire ont révélé une augmentation de l'expression des gènes Dicer et Argonaute chez F. graminearum infecté par des mycovirus ainsi que des modifications des smRNAomes obtenus en réponse aux interactions fongiques, suggérant des modifications du dialogue moléculaire des interactions fongiques en présence de mycovirus (Navarro 2025). Également, considérant le rôle des siRNA dans la formation d'hétérochromatine conduisant à la répression des séquences sous-jacentes,.les mycovirus pourraient non seulement influencer la défense antivirale mais aussi moduler des mécanismes épigénétiques via le RNAi. Ces mécanismes, bien que suggérés par des études chez d'autres eucaryotes, restent inexplorés chez Fusarium spp.. Les mycovirus pourraient ainsi être des partenaires souvent cryptiques mais majeurs des interactions au sein des communautés fongiques phytopathogènes productrices de mycotoxines.
Malgré ces avancées, plusieurs questions clés restent en suspens. D'une part, la cartographie des smRNA dans le contexte de la défense antivirale (i.e., répertoire, cibles et impacts sur les phénotypes fongiques) est largement incomplète. D'autre part, les mécanismes par lesquels les mycovirus interagissent avec la machinerie RNAi pour moduler ces phénotypes demeurent mal élucidés. Enfin, l'impact des mycovirus sur les mécanismes épigénétiques, tels que les modifications des histones ou la formation d'hétérochromatine, n'a jamais été exploré chez Fusarium. Ces lacunes limitent notre capacité à exploiter ces acteurs moléculaires pour développer des stratégies de biocontrôle innovantes, comme l'utilisation de smRNA synthétiques pour bloquer la production de mycotoxines ou l'exploitation de mycovirus atténuants. Objectif 1 : «Cartographier» les smRNA impliqués dans la défense antivirale et la régulation de la virulence et la production de mycotoxines chez Fusarium svp.
Objectif 2 : Comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents
Objectif 3 : Déterminer si des mycovirus modulent la formation d'hétérochromatine via des siRNA chez Fusarium. Matériels: souches fongiques avec/sans mycovirus
Méthodes:
- Cultures des champignons (techniques microbiologiques)
- «Curage» de mycovirus
- Comparaison (phénotypage) de souches de Fusarium infectées/non infectées par des mycovirus, dont l'analyse des profils de smRNA, mRNA (séquençage à haut débit et analyses bio-informatiques) et profils métaboliques;
- Edition ciblée des génomes fongiques pour inactiver des gènes cibles ou des composants de la machinerie RNAi (notamment en système contrôlé de type Tet-on Tet-off ou équivalent)
- Surexpression/répression de smRNA spécifiques via des vecteurs plasmidiques (mesures d'expression par RT-qPCR)
- Analyse de la structure chromatinienne par ATAC-seq et Cut&Tag