Infectious process and intraspecific diversity of Colletotrichum lupini, a fungal pathogen responsible for lupin anthracnose

Lupin anthracnose is a major threat caused by the filamentous fungus Colletotrichum lupini. The genus Colletotrichum includes a wide number of phytopathogen species distributed worldwide. They were classified into 11 species complexes, with C. lupini belonging to the C. acutatum species complex. To date, studies performed on C. lupini, aimed at better understanding its phylogenetic classification and infectious lifecycle.But additional studies seemed necessary to increase our knowledge on (i) intraspecific diversity within the C. lupini species and (ii) the molecular determinants of pathogenicity. To address the first objective of thisPhD thesis, a study was performed on strains from official collections and from isolates recently collected in Brittany and Pays de la Loire regions. A poor intraspecific phylogenetic diversity was found compared to the phenotypic diversity, notably characterized by contrasted aggressiveness between strains. The second objective was evaluated by determining fungal gene expression and protein synthesis during lupin infection by C. lupini using, respectively, a RNAseq-based transcriptomic approach and a mass spectrometry-based proteomic approach with a nLC Q-exactive Orbitrap. Taken together, our results highlighted that the dynamics of symptoms, gene expression and protein synthesis shared similarities to those of hemibiotrophic pathogens. In addition, a few genes of unknwown or poorly-described functions were found to be specifically associated to the early or late stages of infection, suggesting that they may be of importance during infection.Functional validation will be required to confirm their role in promoting C. lupini pathogenicity.
L’anthracnose du lupin est une maladie majeure provoquée par le champignon filamenteux Colletotrichum lupini. Le genre Colletotrichum rassemble un grand nombre d’espèces phytopathogènes caractérisées par une distribution mondiale et classées parmi 11 complexes d’espèces,C. lupini appartenant au complexe d’espèces C. acutatum. Jusqu’à aujourd’hui, les travaux de recherche ont permis de mieux comprendre son positionnement phylogénétique ainsi que son cycle infectieux, mais des travaux complémentaires restaient nécessaires afin de mieux connaître (i) la diversité des souches de C. lupini ainsi que (ii) les déterminants moléculaires de sa pathogénicité. Pour répondre au premier objectif de cette thèse, l’étude d’un panel de souches issues de collections mais aussi d’isolement réalisés récemment en région Bretagne et Pays de la Loire a montré que la diversité phylogénétique intra-spécifique est faible par rapport à la diversité phénotypique, notamment marquée par un pouvoir pathogène contrasté selon les souches. L’étude des transcrits et des protéines synthétisées par le champignon, au cours d’une cinétique d’infection sur lupin, a permis de répondre au deuxième objectif via une approche de séquençage RNAseq et de spectrométrie de masse nLC Qexactive Orbitrap MS/MS. Ces études ont mis en évidence que les cinétiques d’apparition des symptômes, d’expression de gènes et de synthèse des protéines semblent caractéristiques des agents hémibiotrophes. Des gènes peu décrits et d’autres de fonction inconnue, spécifiquement associés à des stades précoces ou tardifs de l’infection, ont également été mis en évidence. La détermination de leur rôle dans l’établissement de la pathogénicité de C. lupini nécessitera une validation fonctionnelle.