Thèse Stress Thermique Lié au Changement Climatique Impacts sur les Mécanismes de Défense Physiques des Raisins H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bordeaux École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé Laboratoire de recherche : Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle de la Vigne Direction de la thèse : David LECOURIEUX ORCID 0000000187038674 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59 La pellicule des raisins constitue une barrière essentielle contre les stress biotiques et abiotiques grâce à des mécanismes de défense physiques et préformés, notamment la cuticule et les tanins. Dans un contexte de changement climatique, l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des stress thermiques est susceptible d'altérer ces barrières protectrices et de modifier la susceptibilité des baies aux pathogènes fongiques, en particulier Botrytis cinerea. Ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre du projet PROMISE et vise à mieux comprendre l'impact du stress thermique sur les mécanismes de défense des raisins.
L'objectif général de la thèse est de caractériser les effets du stress thermique sur les barrières cuticulaires et tanniques des baies, en combinant des approches moléculaires, biochimiques et structurales. Deux axes de recherche complémentaires seront développés.
Le premier axe portera, d'une part, sur la caractérisation fonctionnelle de gènes candidats impliqués dans la biosynthèse de la cuticule et dont l'expression est modifiée par la chaleur, et, d'autre part, sur l'exploitation de plantes transgéniques altérées dans leur réponse au stress thermique. Le modèle microvigne sera utilisé en raison de ses caractéristiques morphologiques et développementales (port nain, floraison et fructification rapides et continues), permettant l'obtention de fruits transgéniques en moins d'un an après agrotransformation. Trois gènes candidats, impliqués dans la biosynthèse de la cuticule ou des cires cuticulaires et dérégulés par le stress thermique, ont été sélectionnés. Des lignées de microvigne transgéniques affectées dans l'activité d'un facteur de transcription, déjà disponibles, seront également exploitées. Pour les trois gènes candidats, des constructions de type « GoldenBraid » permettant la surexpression ou la sous-régulation par édition du génome via CRISPR-Cas9 seront générées. Les lignées obtenues seront phénotypées afin d'évaluer la composition de la peau et de la cuticule des fruits, leur sensibilité au stress thermique et leur susceptibilité à des pathogènes majeurs de la vigne (B. cinerea, Erysiphe necator et Plasmopara viticola).
Le second axe de recherche visera à caractériser finement l'impact du stress thermique sur les barrières de défense de la pellicule des baies. Des travaux préliminaires ont montré que la composition de la cuticule est modifiée par la chaleur (Chavonet et al., 2025). Ces analyses seront complétées par une étude structurale de la cuticule (intégrité, organisation et épaisseur) chez des génotypes sauvages et transgéniques, avant et après exposition au stress thermique. L'intégrité de la cuticule hydrophobe sera évaluée par coloration au bleu de toluidine, et sa structure analysée par microscopie électronique à balayage et en transmission (MEB et MET), en collaboration avec la plateforme Bordeaux Imaging Center et les partenaires du projet PROMISE. En parallèle, les tanins, jusqu'à présent quantifiés globalement, feront l'objet d'une caractérisation détaillée de leur composition en collaboration avec l'équipe de P.-L. Teissedre (ISVV, Bordeaux).
Ce projet contribuera à une meilleure compréhension des mécanismes d'adaptation de la vigne au stress thermique et apportera des connaissances clés pour le développement de stratégies visant à améliorer la résilience de la vigne face au changement climatique. La tolérance des plantes aux stress peut être définie comme un compromis entre la capacité de réponse de la plante à des stress multiples et son aptitude biologique (fitness). Ce concept revêt une importance particulière dans le contexte des scénarios climatiques futurs, et une compréhension approfondie de ces mécanismes pourrait fournir des informations clés sur la capacité des plantes à s'adapter à des conditions environnementales changeantes. Dans le cadre du GPR « Bordeaux Plant Sciences », le workpackage PROMISE vise à décrypter les bases physiologiques et génétiques des réponses des plantes à des stress combinés, et à évaluer comment les stress abiotiques et biotiques peuvent interagir et impacter la productivité et la fitness des plantes.
Afin d'élucider les processus génétiques, moléculaires et cellulaires sous-jacents à la tolérance des plantes à des stress multiples, PROMISE se concentre sur les stress thermique et hydrique, ainsi que sur les maladies fongiques et virales, qui constituent les principaux agents pathogènes des plantes. Trois dispositifs expérimentaux de stress multiples, impliquant quatre espèces végétales (la vigne, la tomate, le blé et Arabidopsis thaliana), ont été mis en place afin de soumettre les plantes soit à un stress abiotique ou biotique unique, soit à une combinaison des deux types de stress. PROMISE repose sur l'intégration de compétences interdisciplinaires, réunissant écophysiologistes, biochimistes, pathologistes et généticiens.
Dans la mesure où les mécanismes de résistance aux pathogènes dépendants de la chaleur chez la vigne doivent encore largement être élucidés, un des dispositifs expérimentaux mis en oeuvre dans le cadre de PROMISE nous a permis d'étudier l'effet d'un stress thermique (HS, heat stress) sur les réponses ultérieures des baies de vigne à l'infection par Botrytis cinerea. Lorsqu'il est appliqué au stade herbacé et uniquement au niveau des grappes de deux cépages majeurs (Cabernet Sauvignon, CS, et Merlot, M), le stress thermique conduit à une amélioration de la tolérance à B. cinerea uniquement chez le Cabernet Sauvignon, ce qui suggère que la sensibilité des réponses au stress dépend à la fois du fond génétique et du moment d'application du stress thermique.
Les barrières physiques et préformées de la pellicule (notamment les tanins et la cuticule), susceptibles de limiter la colonisation fongique au moment de l'inoculation, ont été étudiées dans les deux cultivars. Alors que le stress thermique n'a que peu d'effet sur les cires cuticulaires, il modifie significativement la teneur en cutine dans les deux cépages, ainsi que sa composition, avec un effet plus marqué chez le Cabernet Sauvignon. De manière similaire, les tanins condensés antifongiques de la peau des baies s'accumulent après stress thermique dans les deux cultivars, avec un niveau basal plus élevé chez Cabernet Sauvignon par rapport à Merlot. En revanche, le Merlot accumule davantage de stilbènes et de flavonoïdes, ce qui pourrait contribuer à la résistance variétale observée (Chavonet et al., 2025).
Enfin, ces résultats présentent des corrélations positives avec nos études -omiques antérieures (analyses transcriptomiques et protéomiques ; Lecourieux et al., 2017 ; 2020) mettant en évidence un ensemble de candidats régulés par la chaleur qui sont associés à la biosynthèse de la cuticule, à l'équilibre rédox ou à la régulation transcriptionnelle, et potentiellement impliqués dans une meilleure tolérance à la chaleur et/ou une résistance accrue aux infections fongiques. L'objectif général de la thèse est de caractériser les effets du stress thermique sur les barrières cuticulaires et tanniques des raisins, en combinant des approches moléculaires, biochimiques et structurales.
* L'approche moléculaire mettra en oeuvre notre savoir-faire sur la transgénèse de la vigne, combinant la production de constructions moléculaires (surexpression ou édition génomique par stratégie CRISPR-Cas9) à la transformation stable de la microvigne.
* L'évaluation des propriétés structurales de la cuticule chez des génotypes de vigne de type sauvage et transgéniques, avant et après exposition au stress thermique, sera menée par observations microscopiques. L'intégrité de la cuticule hydrophobe des baies de vigne sera évaluée après coloration au bleu de toluidine. Une caractérisation précise de la structure et de l'épaisseur de la cuticule sur des fruits de mêmes génotypes sera réalisée à l'aide de la microscopie électronique à balayage (MEB) et de la microscopie électronique en transmission (MET), technologies disponibles à la plateforme Bordeaux Imaging Center (BIC). Cette partie du projet sera menée en collaboration avec les partenaires du projet PROMISE (LBM et SAVE).
* La caractérisation détaillée de la composition en tanins des raisins (avant et après HS) sera réalisée en collaboration avec nos collègues de l'ISVV.

- Connaissances en physiologie végétale, biologie moléculaire et biotechnologies végétales.
- Intérêt pour l'analyse des données, la lecture et la rédaction d'articles scientifiques.
- Compétences en matière d'initiative, d'organisation et de communication.
- Maîtrise de l'anglais parlé et écrit.
- Gestion rigoureuse des priorités et respect des échéances.
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