Soutenance de thèse de Degly Fernando CLAVIJO-COPPENS D'EECKENBRUGGE

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Xylella fastidiosa,bactériophage,biocontrôle,thérapie phagique,
Keywords
Xylella fastidiosa,bacteriophage,biocontrol,phage therapy,
Titre de thèse
Adaptation de la thérapie phagique contre Xylella fastidiosa
Assessing phage therapy againts de plant pest Xylella fastidiosa
Date
Mercredi 11 Décembre 2019 à 14:00
Adresse
CNRS, 31, chemin Joseph Aiguier 13009 Marseille Marseille
Amphithéâtre Pierre Desnuelle
Jury
Directeur de these Mme Mireille ANSALDI Laboratoire de Chimie Bactérienne, UMR7283, CNRS-AMU
CoDirecteur de these Mme Marie-Agnès JACQUES Institut de Recherche en Horticulture et Semences, UMR1345, INRA
Examinateur M. Christophe ROBAGLIA Luminy Génétique et Biophysique des Plantes Institut De Biosciences et Biotechnologies d'Aix Marseille CNRS-CEA-Aix Marseille Université
Rapporteur Mme Claire LE HENAFF-LE MARREC Unité de Recherche en Oenologie EA 4577 USC 1219 INRA. ISVV Institut des Sciences de La Vigne et du Vin
Examinateur Mme Clara TORRES-BARCELO INRA, PACA-Avignon, Unité de Pathologie Végétale
Rapporteur M. Ralf KOEBNIK IRD UMR IPME

Résumé de la thèse

Xylella fastidiosa (Xf) est une bactérie à Gram négatif à croissance lente associée à de nombreuses maladies touchant des plantes importantes sur le plan socio-économique et écologique. Xf appartient à la grande famille des Xanthomonadacées qui comprend de nombreuses bactéries phytopathogènes. Xf est une menace pour les végétaux car plus de 560 espèces de plantes ont été répertoriées comme hôtes potentiels. Cet agent pathogène se développe uniquement dans les vaisseaux du xylème et il est transmis par des insectes se nourrissant de xylème. Identifiée depuis plus de 100 ans sur le continent américain Xf est un organisme de quarantaine en Europe où elle a été récemment détectée, principalement dans le bassin méditerranéen en provoquant diverses maladies dont le syndrome de dépérissement rapide de l'olivier en Italie. En l'absence de méthodes efficaces pour contrôler les infections dues à Xf, nous proposons dans cette étude l'utilisation de bactériophages pour le biocontrôle de cette bactérie. L’objectif de ma thèse étant d’isoler des bactériophages spécifiques de Xf j’ai dû m’adapter à la croissance lente de Xf. J’ai donc développé une approche indirecte utilisant Xanthomonas albilineans comme hôte alternatif, une espèce phylogénétiquement très proche de Xf mais à croissance plus rapide. J’ai ainsi isolé dix bactériophages à partir d’insectes vecteurs de Xf et de sources plus généralistes comme des eaux usées. Des expériences in vitro ont confirmé l'activité lytique de deux phages isolés (FC03 et FC12) sur trois souches de Xf présentes en Europe. À notre connaissance, il s'agit du premier isolement de phages virulents contre des souches européennes de Xf. Le séquençage génomique des phages isolés nous permet d’étendre la diversité connue des bactériophages infectant Xf. Le traitement in planta a été évalué en utilisant ces phages FC03 et FC12 sur des plants de vigne infectés par Xf. Une altération nette de la croissance de Xf a été observée en présence des phages qui sont capables d’augmenter leur titre et de migrer dans les plantes et ce, uniquement en présence de Xf. Finalement, afin d’évaluer la résistance médiée par les prophages, une analyse de génomique comparative a été conduite pour évaluer le contenu en prophages de 57 génomes de Xf. Ces résultats ont mis en évidence une forte variation et une divergence importante du contenu en prophages chez Xf, qui pourraient être impliqués dans la spéciation des souches de Xf. L’ensemble de ces résultats ouvre des perspectives encourageantes pour l’utilisation des phages comme agent de biocontrôle en agriculture et en particulier pour contrôler Xf.

Thesis resume

Xylella fastidiosa (Xf) is a slow growing Gram negative bacteria associated with numerous plant diseases affecting a large number of plants of socio-economical and ecological importance. Xf belongs to the plant-associated Xanthomonadaceae family and is considered as one of the most important threats to plant health worldwide as more than 560 plant species have been listed as potential hosts. This xylem-specialized pathogen is transmitted by xylem feeding insects. Long-known in the Americas, this plant-pathogen is listed as a quarantine organism in Europe where it was only recently detected, mainly in the Mediterranean basin, causing a variety of diseases such as the quick decline syndrome on olives trees in Italy. In the absence of efficient methods to control Xf infections, we propose in this study to use bacteriophages as biocontrol agents against this bacteria. The aim of my project was to isolate bacteriophages specific to Xf. To get rid of the difficulties linked to Xf culturing, I developed an indirect approach using Xanthomonas albilineans as a surrogated host to isolate and enrich naturally occurring phages active on Xf. X. albilineans is a fast-growing organism and one of the closest relative of Xf. I reported the isolation of 10 bacteriophages isolated from different environmental sources, such as Xf insect vectors and more generalist sources such as raw sewage influents. In vitro experiments confirmed the lytic activity of two isolated phages (FC03 and FC12) on three Xf strains present in Europe. To our knowledge, this could be the first report of isolation of virulent phages with a lytic activity on European strains of Xf. Genomic sequences of the isolated phages allows us to expand the known diversity of bacteriophages infecting Xf. The implementation of a phage-based biocontrol assay of FC03 and FC12 on Xf-infected grapevine plants indicate that bacterial growth was significantly reduced in planta in the presence of phages. Furthermore, phage levels increased and migrated in grapevine vessels only in the presence of Xf. Finally, in order to evaluate prophage-mediated resistance, I performed a comparative genomics analysis to evaluate the prophages content in 57 genomes of Xf. This results highlight a strong variation and a significant divergence of the prophage content in Xf which could be involved in the specialization of Xf strains. Taken together, these results open up very encouraging perspectives for the use of bacteriophages as biocontrol agents in agriculture, and the phages characterized in this study are attractive candidates for Xf biocontrol.