# Analyser le microbiote pour identifier de nouveaux agents de biocontrôle des maladies de la vigne

Corinne Vacher, David Bohan

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Corinne Vacher, David Bohan. Analyser le microbiote pour identifier de nouveaux agents de bio-contrôle des maladies de la vigne. Rencontre Chercheurs - Professionnels : Sortir des pesticides en viticulture, PPR Cultiver et Protéger Autrement, Mar 2022, Bordeaux, Beaune et Montpellier, France. hal-04230751

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> Analyser le microbiote pour identifier de nouveaux agents de biocontrôle des maladies de la vigne

Corinne VACHER (INRAE-Bordeaux)
et David BOHAN (INRAE-Dijon)

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RÉPUBLIQUE
FRANÇAISE

Liberté
Egalité
Fraternité

INRAE

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> La biodiversité « visible » n'est qu'une infime partie de la biodiversité

La vigne, les herbes, les arbres, les hommes, le sol: tous hébergent une multitude de micro-organismes (→ biodiversité microbienne)

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@INRAE/Nicolas
Bertrand. Château
Couhins, 2021

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INRAE

Analyser le microbiote pour identifier de nouveaux agents de biocontrôle des maladies de la vigne

8 mars 2022 / PPR Cultiver et Protéger Autrement / Corinne VACHER et David BOHAN
> L'ensemble des micro-organismes d'un individu est appelé le microbiote

L'individu et tous ses micro-organismes forment un holobionte

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Microbiote

○ Bactéries, champignons microscopiques, oomycètes, virus...

o Néfastes (pathogènes), bénéfiques ou neutres

o En interaction entre eux ou avec la plante

o Tout le temps présents ou en abondance variable

Holobionte

o « le tout » (holos en grec)

o Il définit les caractères de l'individu (santé, croissance...)
> Le microbiote contribue à la santé des plantes

Le microbiote forme une barrière protectrice contre les agents pathogènes et stimule l'immunité de la plante

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> Le microbiote contribue à la santé des plantes

Le microbiote forme une barrière protectrice contre les agents pathogènes et stimule l'immunité de la plante

Lesquels ont un
effet négatif sur
les pathogènes?

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> Le microbiote peut être séquencé

Les techniques de séquençage du microbiote ont émergé il y a une quinzaine d'années et sont de plus en plus accessibles

1. **Prélèvement** de petits fragments végétaux (feuilles, bois, racines...) dans des contenants stériles à l'aide de gants

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1 étude = plusieurs centaines d'échantillons

2. **Lecture** de l'information génétique des micro-organismes à l'aide de séquenceurs

Lecture au laboratoire

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Lecture sur le terrain

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1 étude = plusieurs millions de « mots »

→ **Information complexe**

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Abondance de milliers d'espèces microbiennes dans des centaines d'échantillons

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INRAE

Analyser le microbiote pour identifier de nouveaux agents de biocontrôle des maladies de la vigne

8 mars 2022 / PPR Cultiver et Protéger Autrement / Corinne VACHER et David BOHAN
> Le séquençage du microbiote génère une grande quantité de données

L'enjeu est d'extraire les informations importantes pour gérer la santé des plantes (par biocontrôle ou par biostimulation)

Information complexe issue du séquençage

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Abondance de milliers d'espèces microbiennes dans des centaines d'échantillons

3. Traitement de l'information (mathématiques, statistiques, informatique)

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

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<figure><img src="image_17.png" /></figure>
> Exemple de travaux en cours sur l'oïdium de la vigne

Lors de l'infection, le microbiote foliaire s'appauvrit, « se fige » et des interactions avec le pathogène se mettent en place

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Thèse de Charlie PAUVERT (2016-19)</figcaption></figure>

## Tissus sains

Microbiote diversifié, dynamique au cours de la saison

Quelques espèces caractéristiques (B. aurantiaca)

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## Tissus malades

Microbiote dominé par l'oïdium, stable au cours du temps

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

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# Exemple de travaux en cours sur le mildiou de la vigne

Une méthode générique faisant appel à l'intelligence artificielle a été développée pour identifier les interactions microbiennes

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>→ Exposé de David BOHAN</figcaption></figure>

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

Thèse de Didac BARROSO-BERGADA (2019-22)

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INRAE

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8 mars 2022 / PPR Cultiver et Protéger Autrement / Corinne VACHER et David BOHAN

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CONSORTIUM biocontrôle
> Perspectives de recherche dans le projet PPR VITAE
« Cultiver la vigne sans pesticide » (2020-26)

Notre objectif: analyser et cultiver le microbiote pour proposer de
nouveaux agents de biocontrôle de l'oïdium et du mildiou

Développement de nouvelles méthodes pour

○ Isoler et cultiver les micro-organismes de la vigne

○ Evaluer précisément leur abondance

o Modéliser la dynamique temporelle des micro-organismes en interaction

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Milieux de culture à
base d'extraits de vigne

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Puce d'amplification avec des
nano-chambres réactionnelles

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Modèle mathématique de l'abondance
des micro-organismes au cours du temps

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INRAO

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8 mars 2022 / PPR Cultiver et Protéger Autrement / Corinne VACHER et David BOHAN

CULTIVER
PROTÉGER
autrement
> Perspectives de recherche dans le projet PPR VITAE « Cultiver la vigne sans pesticide » (2020-26)

Notre objectif: analyser et cultiver le microbiote pour proposer de nouveaux agents de biocontrôle de l'oïdium et du mildiou

Recherche de nouveaux micro-organismes
antagonistes de l'oïdium et du mildiou

○ Dans des parcelles peu infectées

○ Dans l'aire d'origine des agents pathogènes

○ Chez des pathogènes peu agressifs

Validation de l'activité de biocontrôle

→ Deuxième thèse en fin du projet VITAE

Extension à l'ensemble des micro-organismes
bénéfiques

○ Bioindicateurs microbiens du rendement

<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>Thèse de Paola FOURNIER (2021-24)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>Post-doc de Lucile PELLAN (2022-23)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

INRAE

Analyser le microbiote pour identifier de nouveaux agents de biocontrôle des maladies de la vigne

8 mars 2022 / PPR Cultiver et Protéger Autrement / Corinne VACHER et David BOHAN

CULTIVER
PROTÉGER
autrement

Moët Hennessy
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Merci pour votre attention et votre soutien

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INRAE

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8 mars 2022 / PPR Cultiver et Protéger Autrement / Corinne VACHER et David BOHAN

CULTIVER
PROTÉGER
autrement
# Inférence logique de réseaux microbiens

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# Inférence logique de réseaux microbiens

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Sample
1

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Sample
2

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Sample
3

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Sample
4

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Inférence

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<figure><img src="image_45.png" /></figure>
# Inférence logique de réseaux microbiens

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Microbial
Community
Network</figcaption></figure>

<figure><img src="image_47.png" /></figure>

<table><thead><tr><th></th><th></th><th>Community 1</th><th>Community 2</th><th>Community 3</th><th>Community 4</th></tr></thead><tbody><tr><td>Species 1</td><td>2</td><td>0</td><td>1</td><td>2</td></tr><tr><td>Species 2</td><td>4</td><td>5</td><td>1</td><td>1</td></tr><tr><td>Species 3</td><td>6</td><td>0</td><td>3</td><td>3</td></tr><tr><td>Species 4</td><td>0</td><td>1</td><td>0</td><td>5</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>Abundance
obtained from
Sequencing</figcaption></figure>

<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>A/ILP
Inference</figcaption></figure>

<caption>Inferred
Interaction
Network</caption>
# Inférence logique de réseaux microbiens

## le mildiou (Plasmopara viticola) de la vigne

Nous pouvons:

* attribuer automatiquement les liens à des types d'interaction.

* reconstruire des réseaux d'interactions, qui incluent des agents pathogènes

* construire une compréhension écologique des réseaux microbiens

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

Classification of links (interaction types)

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

amensalism

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

commensalism