Dissertations / Theses on the topic 'Champignons phytopathogènes – Génétique'

Alternaria brassicicola est responsable du blackspot des crucifères, une maladie transmissible par les semences qui entraîne des pertes importantes de rendement. Des isolats de terrain de ce champignon hautement résistants aux fongicides dicarboximides et phenylpyrroles ont été identifiés. Ces isolats résistants restent néanmoins pathogènes mais la plupart sont plus sensibles aux chocs osmotiques que des souches sauvages. Pour élucider les bases moléculaires de la résistance et de l’ osmosensibilité, un gène AbNIK1 codant une histidine kinase osmosenseur a été isolé à partir d’un isolat sauvage et sa séquence comparée avec des séquences correspondantes isolées de souches résistantes. Toutes les souches résistantes et osmosensibles correspondent à des mutants nuls pour le gène AbNIK1. Afin d'analyser les effets des mutations nulles dans le gène AbNIK1 sur la fitness du pathogène, les souches présentant un tel génotype ont été inoculées sur radis en conditions naturelles. Les analyses sanitaires des semences produites indiquent que les mutants nuls sont fortement affectés dans leur compétitivité avec les souches sauvages en absence de pression de sélection. En parallèle, la diversité génétique au sein de l’espèce A. Brassicicola a été étudiée. Douze loci microsatellites polymorphes ont été identifiés et analysés au sein d’une population d’origine géographique variée. En accord avec la biologie de ce champignon, absence de reproduction sexuée et transmission via les semences, un polymorphisme assez faible (3,5 allèles par locus) et une absence de structuration de la population étudiée ont été observés
Alternaria brassicicola causes blackspot disease of crucifers worldwide. This disease is seed-borne and responsible for important yield losses. Field isolates of A. Brassicicola highly resistant to dicarboximide and phenylpyrroles fungicides have been identified. These isolates are still pathogenic to host plants and most of them are more sensitive to osmotic stress than wild type strains. To elucidate the molecular basis of the osmosensitive and dicarboximide/phenylpyrrole-resistant phenotypes, an osmosensing histidine kinase gene AbNIK1 was isolated from a fungicide-sensitive isolate and its sequence compared with corresponding sequences from fungicide-resistant isolates. All the fungicide-resistant strains displaying a osmosensitive phenotype were found to have null mutations in the AbNIK1 gene. To investigate the effects of AbNIK1 null mutations on their fitness, these strains were inoculated on radish under field conditions. Quality controls of produced seeds revealed that null mutants are strongly affected in their competitivity towards wild type strains in the absence of selective pressure. In parallel, the genetic diversity within the species A. Brassicicola was estimated. Twelve polymorphic microsatellite loci were identified and used to analyze a population of strains with various geographic origins. In agreement with the lifestyle of this fungus (absence of sexual reproduction and seed transmission) a relatively weak polymorphism (3. 5 alleles per locus) and an absence of population structuration were observed

Parmi les champignons responsables des septorioses du blé, nous avons étudié la biologie du développement de phaeosphaeria nodorum (syn: leptosphaeria norodum) et de sa forme conidienne septoria nodorum. La biologie du développement de cet ascomycète a été étudiée in vitro. L'obtention des fructifications sexuées (périthèces) et asexuées (macropycnides et micropycnides) nous a permis: 1) de réaliser l'étude ontogénique du périthèce, en précisant la position systématique de cet organisme; 2) d'étudier le déterminisme génétique et physiologique : a) en démontrant l'existence d'un hétérothallisme bipolaire, b) en précisant le rôle joué par les microspores, c) en précisant l'influence des facteurs externes sur les différents types de morphogénèse, et en particulier l'action séquentielle de ces facteurs sur les différentes étapes du développement périthécial, définies antérieurement par l'étude ontogénique, 3) d'apprécier l'influence de la reproduction sexuée sur la distribution du pouvoir pathogène. Cette dernière étude a mis en évidence une distribution assez large du pouvoir pathogène des produits de la méiose avec, sur certaines variétés hôtes, des souches montrant une agressivité supérieure à celle de l'isolat parental le plus agressif. Les interactions souches-hôtes et la compatibilité constante entre ce parasite et les hôtes potentiels suggèrent l'existence d'une relation gène pour gène dans le système agressivité-résistance non spécifique

Pythium est un champignon du sol implique dans les fontes de semis, les necroses racinaires et les pourritures de semences d'un grand nombre de plantes. Ce genre forme avec le genre phytophthora la famille des pythiacees (ordre des peronosporales classe des oomycetes). Le genre pythium contient de nombreuses especes dont l'ecologie, la pathogenie et la resistance aux fongicides sont tres differentes. La taxonomie de pythium a ete basee jusqu'a present sur des criteres morphologiques et 85 especes ont ete decrites par van der plaats niterink (1981). L'identification d'une espece sur la base de criteres morphologiques est tres delicate et il etait necessaire de determiner de nouveaux criteres de caracterisation pour clarifier la taxonomie du genre et simplifier l'identification des especes. L'analyse des sequences nucleotidiques de l'espace interne transcrit 1 (its1) de l'operon ribosomique de 40 especes de pythium choisies de facon representative dans les groupes morphologiques a permis d'etablir une nouvelle classification. Les especes de pythium ont ete separees en trois groupes: (1) les especes a sporanges filamenteux; (2) les especes a elements spheriques; (3) les especes a sporanges proliferants. Ce troisieme groupe n'a presente ni les caracteristiques de l'its1 specifiques des pythium, ni celles de phytophthora et l'hypothese d'un nouveau genre chez les pythiacees a ete posee. Les sequences nucleotidiques de l'its1 du groupe des especes a sporanges filamenteux sont plus homogenes que celle du groupe des especes a elements spheriques. Elles ont permis de regrouper les especes presentant des similitudes morphologiques et de definir une importance hierarchique a donner aux criteres morphologiques. Les especes dont les caracteristiques morphologiques sont proches et les sequences nucleotidiques de l'its1 semblables ont ete declarees synonymes et la notion de complexe d'especes a ete rehabilitee. La connaissance de la sequence nucleotidique de l'its1 a permis d'etablir une methode simple de caracterisation des especes de pythium basee sur les profils de restriction de cette region du genome amplifiee par la reaction en chaine de la polymerase (pcr). La detection de pythium aphanidermatum dans une plante a ete possible par amplification de l'its1 a partir d'adn extrait de plantes contaminees et par identification de l'espece en cause par le profil de restriction specifique ou par une sonde oligonucleotidique specifique

Les variétés traditionnelles sont génétiquement hétérogènes et constituent une source de diversité contribuant à la productivité et à la stabilité des agroécosystèmes. En effet, la diversité végétale fournit des services écosystémiques, dont la réduction globale des pressions parasitaires. Pour une meilleure gestion des maladies, la compréhension des mécanismes d’interaction plante-pathogène est primordiale. Dans cette optique, j’ai étudié l’adaptation entre variétés traditionnelles tunisiennes de blé dur et populations fongiques de Zymoseptoria tritici responsable de la septoriose. Dans un premier temps, le génotypage de 14 variétés traditionnelles dites «populations», à l'aide de 9 microsatellites, a montré que la diversité génétique était aussi importante au sein des populations (45%) qu'entre les populations (54%). Cette diversité est structurée en sept groupes génétiques qui s'expliquent en partie par la combinaison « nom de variété » x « localité ». La caractérisation de 15 traits phénotypiques, dont la résistance à la septoriose, a révélé que ces populations étaient également diversifiées phénotypiquement. La résistance à la septoriose est de nature qualitative (résistance majeure) dans deux populations mais plus généralement de nature quantitative dans les autres populations. Une comparaison Pst-Fst a démontré une adaptation locale des variétés traditionnelles, soulignant des trajectoires de sélection intimement liées au territoire et pratiques des agriculteurs les cultivant. Parallèlement, un génotypage SNP à haute densité (puce TaBW35K) d’un panel de 127 individus provenant de quatre populations portant le même nom de variété ‘Mahmoudi’ a mis en évidence deux groupes génétiques partagés par les quatre populations. Ce panel d’individus a été phénotypé au champ et en conditions contrôlées pour sa résistance à une souche tunisienne de Z. tritici, ce qui a permis de conduire une analyse GWAS. Cette analyse a mis en évidence 6 loci associés à la résistance contre la septoriose sur les chromosomes 1B, 4A, 5B et 7A, dont un locus sur le chromosome 1B associé à une résistance majeure de type qualitative. La fréquence des allèles favorables à la résistance oscille entre 6 et 46% dans le panel et est variable d’une population à une autre. Côté agent pathogène, quatre populations de Z. tritici collectées sur le cultivar moderne majoritaire en Tunisie ‘Karim’ et une population collectée sur une des variétés traditionnelles ‘Mahmoudi’ ont été génotypées à l'aide de 12 microsatellites. La faible différenciation génétique entre ces populations fongiques suggère l’existence de flux de gènes importants entre localités. La population collectée sur ‘Mahmoudi’ est apparue comme étant moins diversifiée et ayant une fraction clonale plus importante que les populations collectées sur ‘Karim’, suggérant un effet significatif de l’hôte sur la diversité de Z. tritici. Des tests d'inoculations croisées ont révélé une agressivité supérieure des isolats collectés sur ‘Mahmoudi’ sur les lignées de la variété ‘Mahmoudi’ que des isolats collectés sur le cultivar ‘Karim’, interprétée comme une adaptation locale des populations pathogènes à leur hôte sympatrique. Cette adaptation a été particulièrement marquée par la période de latence des isolats, soulignant à nouveau l’importance de la résistance quantitative dans les processus adaptatifs mis en évidence. Les variétés traditionnelles tunisiennes de blé dur sont des cas concrets de populations hôtes hétérogènes limitant efficacement les épidémies de l’agent pathogène responsable de la septoriose. Les résultats obtenus suggèrent que la combinaison de gènes de résistance, principalement à effet quantitatif et occasionnellement à effet majeur, à des fréquences variables d’une variété à une autre, est la clé de la robustesse sanitaire de ces variétés. Les enseignements acquis au cours de cette étude pourront être mobilisés pour améliorer la gestion de la diversité cultivée dans d’autres environnements
Traditional varieties are heterogeneous and constitute a source of diversity, which contributes to the productivity and the stability of agroecosystems. Indeed, plant diversity provides services to a given ecosystem, including reducing disease pressure. Understanding the mechanisms underlying plant-pathogen interactions is fundamental to improve disease management. With this in mind, I studied the adaptation between traditional Tunisian durum wheat varieties and populations of Zymoseptoria tritici, the fungus responsible for Septoria Tritici Blotch (STB). Firstly, genotyping 14 traditional varieties, considered as populations, using 9 SSR, showed that genetic diversity is equally important within a population (45%) as it is between populations (54%). This diversity is structured in seven genetic groups that can be explained in part by the nested effect of the « variety name » and the « location ». 15 phenotypic traits, including resistance to STB, were characterized and showed that the populations were also phenotypically diverse. Resistance to STB is qualitative (major resistance) for two of the populations, but generally more quantitative for the other populations. A Pst-Fst comparison demonstrated a local adaptation of traditional varieties, underlining selection trajectories that are closely linked to the territory and the agricultural practices in place. Meanwhile, a high density SNP genotyping (TaBW35K array) of a panel of 127 individuals hailing from four populations all carrying the same variety name ‘Mahmoudi’ brought to light two genetic groups shared by the four populations. This panel of individuals was phenotyped for resistance to a Tunisian Z. tritici strain in a field trial and in controlled conditions. The resulting data was used in a GWAS analysis. This analysis led to the detection of 6 loci associated to STB resistance on chromosomes 1B, 4A, 5B and 7A, including a locus on chromosome 1B associated to a qualitative major resistance. The frequency of the resistant alleles oscillates between 6 and 46% and is variable between populations. On the fungus side, four populations of Z. tritici collected on modern cultivar ‘Karim’ widely cultivated in Tunisia and one population collected on traditional variety ‘Mahmoudi’ were genotyped using 12 SSR. A low level of genetic differentiation was identified between these fungal populations suggesting a significant gene flow between locations. The population collected on ‘Mahmoudi’ was less diversified and had a higher clonal fraction than the populations collected on ‘Karim’. This points towards host-effect on Z. tritici diversity. Cross-inoculation tests highlighted a higher aggressiveness of isolates collected on ‘Mahmoudi’ to ‘Mahmoudi’ lines than that of isolates collected on ‘Karim’, interpreted as a local adaptation of pathogen populations to their sympatric host. This adaptation was especially pronounced for the latency period of isolates, once again underlining the importance of quantitative resistance in the adaptive processes evidenced here. Traditional Tunisian durum wheat varieties are practical cases of heterogeneous host populations effectively limiting STB epidemics. Our results suggest that a combination of resistance genes, mainly quantitative and occasionally with a major effect, with variable frequencies from one variety to another, is key to the sanitary success of these varieties. Findings from this study can be utilized to improve our management of crop diversity in other environments

Les travaux presentes portent sur l'etude de l'intervention de phospholipases, enzymes catalysant l'hydrolyse des phospholipides membranaires, lors des etapes precoces de l'interaction entre le tabac et le champignon phytopathogene. L'action conjointe de ces proteines et de la lipoxygenase, enzyme induite lors de l'interaction, est susceptible de participer a la transduction des signaux conduisant a l'induction de defenses dans la plante hote, via la liberation de produits derives d'acides gras polyinsatures (acide jasmonique, aldehydes volatils,). La premiere partie de ce travail concerne la mise au point du systeme biologique et des conditions de mesure de l'activite phospholipase, ainsi que l'etude des variations de cette derniere en reponse a differents inducteurs potentiels. Les resultats montrent que des eliciteurs extraits de la paroi du champignon induisent dans les cellules et les plants de tabac une activite phospholipase, causant la liberation d'acides gras. Celle-ci est aussi stimulee, de maniere race-cultivar specifique, dans les plantes infectees par les zoospores de l'agent pathogene. Cette etude permet d'evaluer le role potentiel de cette enzyme dans la defense du tabac vis-a-vis du champignon. La deuxieme partie consiste en la purification et la caracterisation des proteines responsables de cette activite. L'utilisation de techniques chromatographiques et electrophoretiques a permis d'obtenir une preparation hautement enrichie en phospholipases. De plus, certaines caracteristiques physicochimiques de ces enzymes sont precises: specificite de substrat, nature des produits formes, effet de cations divalents et du ph sur l'activite, point isoelectrique, km et vm. L'ensemble de ces travaux constitue une contribution originale a l'etude d'une activite enzymatique encore peu caracterisee chez les vegetaux, mais dont l'importance dans les systemes de transduction et de defense est bien etablie dans les cellules animales

Une maladie émergente causant le dépérissement de l'aulne est causée par un complexe de trois taxons du genre Phytophthora (Oomycète) : P. Alni subsp. Alni (Paa), P. Alni subsp. Multiformis (Pam) et P. Alni subsp. Uniformis (Pau). La première partie de cette étude a consisté à mettre au point des outils de détection spécifiques de ces trois taxons. À partir de SCARs générés par RAPD, nous avons défini trois couples d'amorces de PCR dont l'utilisation combinée permet la détection et l'identification spécifique de Paa, Pam et Pau dans différents substrats (plante, eau, sol). Nous avons ensuite étudié la présence et la distribution allélique pour quatre gènes nucléaires contenant des introns sur une collection de P. Alni et d'espèces proches. L'ADN mitochondrial a également été étudié par RFLP et séquençage de deux gènes. Nous avons montré que i) Pau ne semble pas avoir été généré par hybridation, ii) Pam présente deux allèles fortement divergents pour chaque gène nucléaire et résulterait donc d'une réticulation ou d'une autopolyploïdisation, iii) Paa cumule les allèles présents chez Pam et Pau et a probablement été créé par hybridation entre Pam et Pau ou des taxons très proches. De plus, nous avons étudié le profil d'expression des gènes codant pour des élicitines, famille multigénique spécifique du genre hytophthora. L'additivité des profils de Pau et Pam vis-à-vis de Paa a confirmé nos premiers résultats. Enfin, afin d'étudier la variabilité génétique de ces différents taxons, des marqueurs microsatellites ont été isolés chez Paa et caractérisés. Les génotypes obtenus montrent une faible variabilité chez les trois taxons. Ils confirment nos hypothèses quant à l'origine de Paa et suggèrent que Pam est aussi un taxon allopolyploïde
An emergent disease of alder is caused by a complex of three taxa belonging to the genus Phytophthora (Oomycetes): P. Alni subsp. Alni (Paa), P. Alni subsp. Multiformis (Pam) and P. Alni subsp. Uniformis (Pau). The first part of this study focused on the development of specific detection tools for these three taxa. Based on SCARs generated with RAPD, we designed three PCR primer pairs which can be combined to specifically detect and identify Paa, Pam and Pau in different substrates (plant tissue, water, soil). Second, we studied the occurrence and the allelic distribution for several nuclear single-copy genes containing introns on a wide collection of P. Alni and close species. Mitochondrial DNA was also studied through RFLP and gene sequencing. We demonstrated that i) Pau may not result from a hybridization event, ii) two divergent alleles for each of the nuclear genes are observed in Pam, which suggests this taxon may have been generated by a reticulation or by autopolyploidisation, iii) Paa combines the alleles observed in Pam and Pau and was probably generated by hybridization between Pam and Pau or Pam- and Pau-like taxa. In addition, we studied the expression of elicitin genes, a multigenic family specific to the genus Phytophthora. The cumulative patterns of Pau and Pam in regard with Paa confirmed our first results. Last, in order to study the genetic variability of the different taxa, microsatellite markers were isolated in Paa and characterized. The genotypes we resolved demonstrate a low level of variability for the three taxa. They confirm our hypotheses in regard with Paa origin and suggest that Pam is also an allopolyploid taxon

Colletotrichum kahawae, agent pathogene responsable de l'anthracnose des baies du cafeier arabica (coffea arabica l. ) est un fleau economiquement important pour les pays producteurs. Actuellement limitee au seul continent africain, cette maladie constitue une grave menace pour les grandes zones de production d'amerique latine. La diversite genetique des populations pathogenes des pays d'afrique de l'est et du cameroun a ete evaluee par determination des groupes de compatibilite vegetative (gcv) et a l'aide des marqueurs rapd (random amplified polymorphic dna). La caracterisation des relations hote/parasite a ete realisee a l'aide d'inoculations artificielles sur hypocotyles de semenceaux deracines et sur baies vertes detachees de cafeiers arabica. A une exception pres, tous les isolats de c. Kahawae etudies appartiennent au meme gcv. Les caracteristiques des heterocaryons sub-divisent ce groupe en deux sous groupes geographiques : les isolats provenant d'afrique de l'est d'une part et les isolats provenant du cameroun d'autre part. L'analyse de la distribution des marqueurs rapd confirme l'existence d'une differenciation genetique entre ces deux populations geographiques. Une faible diversite genetique a ete detectee dans chacune d'elles. Des tests de pathogenie realises avec les differents isolats etudies n'ont pas mis en evidence de reactions specifiques de resistance. Toutefois, differents niveaux d'agressivite entre les isolats et differents niveaux de resistance entre les genotypes ont ete observes. La resistance du cafeier arabica semble de nature non specifique et quantitative. Les resultats obtenus avec les tests sur baies vertes detachees et sur hypocotyles de semenceaux deracines classent la majorite des genotypes sensibles. Les resultats obtenus avec le test sur hypocotyles lors des evaluations des genotypes du cameroun vis-a-vis des isolats du cameroun se sont montres reproductibles. Toutefois, il n'a pas ete possible d'etablir des correlations entre les resultats obtenus par inoculations artificielles et les resultats disponibles du comportement des arbres au champ. Cependant, des genotypes presentant des caracteres de resistance vis a vis des trois methodes d'evaluations ont ete identifies et peuvent etre retenus comme des geniteurs resistants a l'anthracnose des baies.

La structure génétique et la dynamique des populations des champignons phytopathogènes peuvent être influencées par de nombreux facteurs, ce que nous avons illustré à différentes échelles chez Melampsora larici-populina, l'agent de la rouille du peuplier. A l'échelle de la France, deux principaux groupes génétiques se différencient. Le premier, inféodé aux hôtes sauvages, est le produit de l'évolution des populations en conditions naturelles. Le second, formé suite au contournement de la résistance R7 portée par le cultivar "Beaupré", se caractérise par une forte proportion d"individus virulents 7 et présente des signatures de sélection et d'expansion démographique, témoins de l'invasion de ce groupe sur tous les peupliers (y compris sauvages) de la moitié nord de la France. A une échelle plus restreinte, nous avons examiné une zone de contact située dans les Alpes, où la délimitation entre les groupes « cultivé » et « sauvage » était la plus marquée. En testant l'effet du paysage, nous avons montré que le massif des Ecrins protégeait le groupe « sauvage » situé à l'est, en amont de la vallée de la Durance, de l'invasion des individus au profil « cultivé » venant du nord-ouest. Il n'en est pas de même dans la partie aval de cette vallée, colonisée annuellement par une vague épidémique, issue de ces deux groupes génétiques présents en amont de part et d'autre du Massif des Ecrins. En dernier lieu nous avons examiné les conséquences génétiques des évènements de colonisation, qui se traduisent par une augmentation de la différenciation par rapport à la source de l'épidémie ainsi qu'une érosion de la diversité génétique. Ce travail original a permis de souligner l'importance de combiner les approches d'épidémiologie et de génétique des populations pour caractériser au mieux les processus démographiques et leurs conséquences génétiques
Many factors can impact the genetic structures and population dynamics of fungal plant pathogens. Here we illustrated some of them at different spatial scales for the poplar rust fungus Melampsora larici-populina. At the scale of France, two main genetic groups were found. The first one infects only wild hosts and results from natural evolution of rust populations. The second one was formed after the R7 resistance breakdown, which is carried by the cultivar ?Beaupré?. This group exhibited a high proportion of virulent 7 individuals and presented signs of selection and demographic expansion; these signs indicate the recent invasion of individuals from this group on both wild and cultivated poplars in the northern half of France. At a regional scale, we focused on a contact zone between the ?cultivated? and the ?wild? genetic groups, located in the Alps. Upstream the Durance River valley, the influence of landscape has been highlighted by the effect of the Ecrins range which protects the ?wild? group located on the east side from the invasion of individuals from the ?cultivated? group, which arise from the northwest. Downstream the valley the annual epidemic wave was shown to be composed of admixed individuals from ?wild? and ?cultivated? groups, originating from both sides of the Ecrins range. Lastly we assessed the genetic consequences of the colonization wave. We evidenced a gradual increase of genetic differentiation with the epidemic source and a loss of genetic diversity. This work highlights the need of combining population genetics and epidemiology to characterize demographic processes and their genetic consequences

Melampsora larici-populina est un champignon pathogène responsable de la rouille foliaire sur les peupliers, causant de graves dommages dans les plantations du monde entier. Presque toutes les résistances des peupliers déployées en France ont été contournées et l'événement majeur est survenu en 1994 avec le contournement de la résistance R7 largement déployée en populiculture. Dans le but d'identifier des gènes candidats liés à la pathogénicité, j'ai mené une étude de génomique comparative basée sur le séquençage de 15 isolats. Cette analyse a mis à jour des patrons de polymorphisme corrélés à la distribution des virulences au sein des isolats tout en révélant la nécessité d'une étude populationnelle. Pour se faire, une étude de génétique des population basée sur le génotypage de 600 isolats de M. larici-populina échantillonnés de 1992 à 2012 a été conduite. Cette analyse m'a permis de décrire l'histoire démographique des populations de M. larici-populina et de documenter l'impact majeur du contournement de la R7 sur la structure des populations. Enfin, j'ai mené une analyse de génomique des populations afin d'obtenir un scenario démographique décrivant les liens historiques entre les populations et d'identifier les régions sous sélection. Cette analyse est basée sur le séquençage en Illumina de 86 isolats répartis en quatre populations clés mises en évidence par l'analyse de la structure génétique des populations. Plus de 1 000 000 positions polymorphes ont été identifiées. Un scenario fiable a été identifié par ABC à partir duquel les enveloppes de confiance des indices de génétique des populations ont été mesurées. L'analyse du génome scan qui a été réalisée sur les 86 génomes en utilisant ces mêmes indices a révélée 20 régions génomiques contenant 14 gènes candidats potentiellement impliquées dans le contournement de la R7
Melampsora larici-populina is a pathogenic fungus responsible of poplar leaf rust, causing severe damages in plantations worldwide. Almost all poplar resistances deployed so far in France have been overcome and a major event that occurred in 1994 with the breakdown of resistance R7 mostly used in poplar cultivation. In order to identify candidate genes linked to pathogenicity, I conducted a comparative genomics study based on the sequencing of 15 isolates. This analysis revealed polymorphism patterns correlated to the distribution of virulences among isolates while the necessity of a population genetics study. I then analyzed the genetic structure of a comprehensive collection of 600 isolates of M. larici-populina sampled from 1992 to 2012. This analysis demonstrated the major impact of the R7 breakdown on populations. Finally, I conducted a population genomics analysis to obtain a demographic scenario describing the historical links between populations and to identify genomic regions under selection. This analysis is based on the Illumina sequencing of 86 isolates in four key populations identified by the population genetic analysis. Over 1,000,000 polymorphic positions were identified. The best demographic scenario was assessed using Approximate Bayesian Computation algorithms based on coalescent simulations. Using this demographic scenario, I computed the confidence interval of several population genetic indices. This genome scan analysis was performed on the 86 genomes using this same indices and revealed 20 genomic regions containing 14 genes potentially involving in the resistance 7 breakdown

La lutte contre l'oidium des cucurbitacees repose essentiellement sur l'utilisation de fongicides et de varietes resistantes (pour le melon). Le developpement de strategies phytosanitaires efficaces et durables ne peut provenir que d'une connaissance de la diversite et de l'evolution des populations parasites responsables de la maladie. L'examen de plus de 400 echantillons de curcurbitacees parasitees, provenant de differentes regions du monde, a permis de verifier la presence des deux especes, erysiphe cichoracearum et sphaerotheca fuliginea, la seconde etant majoritairement presente dans les cultures. Des pathotypes ont ete caracterises sur concombre a, melon b, courgette c et pasteque d: ab, abc et bc chez e. Cichoracearum, ab et abc chez s. Fuliginea. L'etude de la diversite du pouvoir pathogene vis a vis de 9 varietes de melon a permis de detecter 2 races chez e. Cichoracearum et 5 chez s. Fuliginea (dont 2 nouvelles). L'analyse du determinisme genetique de la resistance a ete realisee sur deux cultivars de melon, pi 124112 et pi 414723. L'etude de la sensibilite des oidiums a 4 fongicides a necessite la mise au point d'une technique sur disques de cotyledons en plaque de microtitration. Les informations recueillies sur les 91 souches testees ont revele une grande diversite de phenotypes, une forte proportion de souches multiresistantes et une difference de comportement de chacune des especes vis a vis des fongicides inhibiteurs de la biosynthese des sterols. La diversite genetique des deux especes d'oidium a ete estimee sur 69 souches a l'aide de deux marqueurs moleculaires independants. La digestion de la region its par 11 enzymes de restriction n'a pas permis de mettre en evidence de variabilite intraspecifique chez s. Fuliginea contrairement a e. Cichoracearum. Une diversite genetique a ete observee chez les deux especes avec la technique de rapd. Aucun groupe de souches n'a pu etre degage chez s. Fuliginea. Trois groupes correspondant aux groupes its-rflp, et partiellement correles avec l'hote d'origine et la virulence des souches ont ete observes chez e. Cichoracearum. Enfin, le sequencage de la region its nous a permis de mesurer les distances genetiques existantes entre s. Fuliginea, e. Cichoracearum, oidium lycopersicon et e. Graminis

Comparaison de divers isolats. Distinction des races t et o. Mise en evidence des souches depourvus du gene ht pour h. T. Recherche des modes de conservation dans la nature (debris vegetaux, sol hotes intermediaires). Modalites d'infection et contamination. Role des facteurs climatiques dans la manifestation des mycoses

L'approfondissement des connaissances relatives aux relations entre coffea spp. Et hemileia vastatrix au moyen de l'etude de la virulence de l'agressivite et de variabilite au niveau de fragments d'adn d'un groupe de 11 isolats du champignon provenant d'afrique, de madagascar et d'indonesie, collectes sur c. Canephora, sur c. Arabica, et sur des derives de l'hybride de timor (catimor), a ete entrepris. L'analyse de la virulence des isolats collectes a permis d'observer une gamme de reactions differentielles sur six clones de c. Canephora. Deux clones de congusta (c. Congensis c. Canephora) ont montre des facteurs de resistance differents de ceux rencontres sur c. Canephora et sur c. Arabica. Les deux isolats provenant d'indonesie et recoltes sur catimor, ont montre le spectre de virulence le plus large, attaquant quelques plantes issues de l'hybride de timor, de catimor et plusieurs differentiels de c. Arabica. Les isolats d'indonesie ont manifeste une agressivite plus grande que la race ii et que les isolats provenant d'afrique. L'etude des fragments d'adn genomique n'a pas permis une distinction entre races. L'importance des resultats pour la distinction de nouveaux differentiels de coffea spp. Sont discutes, ainsi que la qualification de genotypes resistants ou sensibles sur la base de la sporulation

Le champignon microcyclus ulei represente le principal frein au developpement de l'heveaculture en amerique latine, ainsi qu'une menace potentielle pour l'heveaculture mondiale. Ameliorer la resistance de l'hevea passe par une meilleure comprehension des interactions entre l'hevea et m. Ulei et necessite l'etude des bases genetiques de la resistance. Les premieres cartes genetiques de l'hevea (2n = 36) ont ete realisees a partir d'une descendance de 195 individus issue d'un croisement entre deux parents heterozygotes. Deux cartes parentales ont ete construites grace a une strategie pseudo-testcross. Une carte consensus a ensuite ete elaboree par fusion des cartes parentales, grace a 172 marqueurs communs aux deux cartes, ou marqueurs ponts. La carte consensus est constituee de 717 locus (rflp, aflp, microsatellites, isozymes) repartis sur 18 groupes de liaison. Une segregation disomique des marqueurs a ete observee, et peu de locus dupliques ont ete reveles. L'inoculation de la descendance en conditions controlees par 6 souches differentes de m. Ulei a permis de mettre en evidence 8 qtl repartis sur 7 des 18 chromosomes de l'hevea. Le plus important d'entre eux, detecte avec toutes les souches, explique jusqu'a 36% de la variation phenotypique observee. Il a pu etre montre que presque tous les alleles favorables aux qtl identifies proviennent du parent femelle de ro38, le clone f4542, qui appartient a l'espece sauvage hevea benthamiana et dont la resistance est consideree a ce jour comme jamais mise en defaut. Un seul qtl mineur a pu etre detecte chez le parent sensible appartenant a l'espece cultivee h. Brasiliensis. Ces resultats offrent des perspectives encourageantes pour l'amelioration de la resistance a m. Ulei.

Les champignons phytopathogènes sont des parasites majeurs des espèces végétales, autant naturelles que domestiquées. Botrytis cinerea, l’agent de la pourriture grise, en infecte plus de 1400 et est ainsi considéré comme un pathogène généraliste. Pourtant, des données récentes ont mis en évidence une structure des populations liée à leur hôte d’origine. Cette observation soulève l’hypothèse d’une spécialisation à l’hôte, à l’œuvre chez une espèce généraliste. Ce modèle d’étude pourrait permettre de faire avancer la connaissance des mécanismes évolutifs en jeu dans la divergence précoce des populations et la formation de nouvelles espèces fongiques. Cette thèse de doctorat a pour objectifs : (i) de démontrer formellement la spécialisation à l’hôte dans les populations de B. cinerea et d’en déterminer la magnitude et (ii) d’identifier les déterminants génomiques de cette spécialisation. Ainsi j’ai étudié la structure des populations par l’analyse de microsatellites d’un échantillon de 683 isolats, que nous avons corrélé à des tests de pathogénicité croisés sur différents hôtes. Ces travaux ont permis de mettre en évidence la spécialisation de B. cinerea aux hôtes tomate et vigne. En complément de ces lignées sélectionnées, l’espère Botrytis cinerea est constituée d’individus généralistes capables de coloniser les autres hôtes. Des méthodes d’inférence de structure et de généalogies sur des données de polymorphisme issues du séquençage de 32 individus nous ont permis de mieux définir la structure des populations ainsi que d’identifier une lignée spécialisée à la tomate. Enfin, des tests de McDonald-Kreitman et des méthodes de scans génomiques pour détecter des balayages sélectifs ont permis de mettre en évidence des gènes soumis à la sélection divergente entre les populations spécialisées, révélant de possibles déterminants de cette spécialisation. Ces travaux sont ainsi une base pour la validation de plusieurs gènes impliqués dans la pathogénicité hôte-spécifique de B. cinerea, et ouvrent la voie à des améliorations de la gestion du réservoir d’hôtes et des pratiques culturales contre la pourriture grise
Phytopathogenic fungi are major parasites to wild or domesticated plant species. The grey mold fungus, Botrytis cinerea, infects more than 1400 plant species and thus is considered a broad generalist. However, recent data have revealed population structure correlated to the host of origin of isolates. This observation raises the hypothesis of ongoing host specialization in a generalist species. Studying this question could greatly deepen our theoretical knowledge of the evolutionary mechanisms involved in the early stages of population divergence and subsequent speciation. This thesis aims (i) to formally demonstrate the host specialization in B. cinerea’s populations and determine its magnitude, and (ii) to identify the genomic determinants of this specialization. Thus, I studied population structure based on 683 isolates characterized using microsatellite markers. We compared the inferred genetic structure with variations in aggressiveness measured through cross-pathogenicity tests on multiple hosts. These experiments and analyses confirmed the specialization of B. cinerea to tomato and grapevine hosts. Besides these specialized lineages, the species B. cinerea is composed of generalist individuals capable of infecting multiple hosts. I sequenced the whole genome of 32 individuals and characterized nucleotide polymorphism. Structure inference and genomic genealogy methods allowed us to more accurately define the population structure and identify a lineage specialized on tomato. Lastly, McDonald-Kreitman tests and genomic scans methods allowed the identification of genes under divergent natural selection between populations, revealing possible genomic determinants of specialization. This work can serve as foundation for the validation of multiple genes involved in host-specific pathogenicity of B. cinerea, and pave the way for the implementation of efficient strategies for managing pathogen reservoirs and new agricultural practices for controlling grey mold

Les cellules vegetales possedent par rapport aux autres cellules eucaryotes la caracteristique d'etre entourees par une paroi. Cette structure represente un compartiment hautement dynamique dont la composition et l'organisation, soumises a un controle strict dans l'espace et au cours du developpement, varient selon le type cellulaire et l'environnement. Lors de l'interaction entre une plante et un microorganisme pathogene, ou en reponse aux conditions defavorables du milieu (blessure, agressions diverses. . . ), la plante pourra mettre en place toute une batterie de reactions de defense, dont l'accumulation parietale des glycoproteines riches en hydroxyproline (hrgp). Ces glycoproteines jouent un role de barriere contre l'infection par renforcement de la paroi. L'endopolygalacturonase est une enzyme produite par le champignon pathogene colletotrichum lindemuthianum. L'hydrolyse de la paroi cellulaire de haricot par cette enzyme qui degrade les polymeres pectiques a permis la purification de fragments parietaux qui sont soit eliciteur soit suppresseur de l'expression des genes hrgp. La lumiere percue par le phytochrome induit une diminution de l'expression de ces memes genes. La blessure et le traitement par l'ethylene induisent une augmentation organe-specifique de la synthese de transcrits de hrgp. Ces resultats originaux sont une nouvelle preuve de la regulation differentielle des genes hrgp. Un promoteur de gene hrpg de tomate a ete utilise dans des experiences d'expression transitoire dans des protoplastes qui vont permettre de determiner les regions impliquees dans la regulation de ces genes

Les stratégies de lutte génétique contre le champignon phytopathogène Venturia inaequalis reposent principalement sur l'utilisation de gènes majeurs de résistance conférant une résistance totale contre la maladie. A la fin des années 80, des souches du pathogène se sont avérées virulentes en Europe vis-à-vis du dernier gène de résistance introgressé, le gène Vf, mettant en cause sa durabilité. Les travaux de cette thèse visent à comprendre la dynamique évolutive des populations de pathogènes face aux pressions de sélections exercées par un gène majeur de résistance. A l'aide de marqueurs moléculaires de type microsatellites et AFLP, nous avons réalisé un suivi multi sites et pluriannuel de la structure génétique de populations de V. Inaequalis. Les résultats obtenus mettent en évidence une très forte diminution de la diversité génétique des souches virulentes (virVf) sur les hôtes Vf révélant une structure génétique de type effet fondateur. Nous montrons que les populations virVf, fortement différenciées des populations avrVf, seraient issues d'une même source de virulence et se disperseraient de manière aléatoire en Europe. Enfin, nous mettons en évidence un maintien de la différenciation génétique dans l'espace et dans le temps entre les deux populations. L'absence de flux de gènes entre compartiments virVf et avrVf, révèle un isolement reproducteur des souches virVf, en partie expliqué par le spectre d'avirulence de ces souches envers certains hôtes non-Vf des vergers étudiés. Les résultats obtenus au cours de ce travail, nous permettent de discuter sur l'origine et la dispersion de la virulence Vf puis de proposer des pistes de réflexion visant à préserver l'efficacité du gène de résistance Vf
Strategies of genetic control against the phytopathogenic fungus Venturia inaequalis are mainly based on the use of major resistance genes which confer a complete resistance towards the disease. By the end of the Eighties, strains virulent against Vf, the most used resistance gene were evidenced. This thesis was aimed at understanding the evolutionary dynamics of pathogenic populations confronted to selection pressures exerted by a major gene of resistance. Thanks to the use of molecular markers, such as microsatellites and AFLP, we followed up the genetic structure of V. Inaequalis populations in several locations over several years. Our results showed that the genetic diversity of virVf populations drastically decreased as compared to the avrVf populations, revealing the typical structure of a founder effect. In addition, we showed that virVf populations were strongly differentiated from the avrVf populations and that they were stochastically dispersed over Europe from a common source of virulence. Finally, we revealed the maintenance of the genetic differentiation in space and time between virVf and avrVf populations. The lack of gene flow between virVf and avrVf compartments indicated a reproductive isolation of virVf strains, which could be partly explained by the avirulence spectrum of these strains towards some of the non-Vf hosts in the studied orchards. Results obtained from this work allowed us to discuss on the origin and the dispersion of the Vf virulence and then to propose topics to investigate in order to preserve the efficiency of the Vf resistance gene

L’analyse de données de transcriptomique par le biais du séquençage d’ARN messagers (RNAseq) offre une perspective globale de la régulation de l’expression génique au cours d’un évènement biologique. Dans cette thèse, nous avons exploité cette technique dans le but de comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la transition morphologique réversible levure-mycélium qui est une caractéristique souvent liée au pouvoir pathogène chez les champignons. Dans un premier temps, par le biais de comparaisons de données de transcriptomique entre sept espèces fongiques dimorphiques, nous avons observé une certaine conservation des processus biologiques associés au changement de morphologie chez des champignons issus de branches très éloignées de l’arbre phylogénétique fongique. Dans un second temps, nous nous sommes concentrée sur notre modèle d’étude principal, Ophiostoma novo-ulmi, le champignon pathogène responsable de la maladie hollandaise de l’orme. Par l’analyse comparée des gènes exprimés en phases levure et mycélienne, nous avons défini les facteurs moléculaires qui sont spécifiques à chacune des phases chez O. novo-ulmi et établi une distinction claire entre les deux phases d’un point de vue du contenu en gènes exprimés. Par la suite, nous avons affiné notre étude en nous focalisant sur l’évènement de transition levure-mycélium afin déterminer les gènes dont l’expression était modulée au cours du temps dans le processus de changement morphologique. Nous avons mis en évidence plusieurs facteurs potentiellement impliqués dans la transition, notamment des gènes liés à la cascade de phosphorylation des MAPKs, connues pour jouer un rôle clé dans le dimorphisme chez plusieurs espèces fongiques. Finalement, dans le but d’évaluer plus précisément le niveau de conservation des processus biologiques liés au dimorphisme chez des espèces non modèles éloignées, nous avons comparé la régulation de l’expression génique au niveau des gènes orthologues entre O. novo-ulmi et l’espèce basidiomycète, Pseudozyma flocculosa. Nous nous sommes concentrée sur les gènes qui étaient différentiellement exprimés entre les phases de germination et de filamentation. Dans l’ensemble, les processus associés aux gènes pour lesquels la régulation de l’expression est conservée chez les deux espèces portent sur des fonctions essentielles du développement fongique. Ainsi, cette comparaison a permis de définir ce qui semble constituer la « base minimale » génique commune nécessaire à la transition asexuée levure-mycélium chez des espèces phylogénétiquement éloignées.
Large-scale transcriptomic analyses via messenger RNA sequencing (RNAseq) give access to the information on expression regulation of all the genes present in a sample at a given time and in a given experimental condition. In this thesis, we took advantage of this technology in order to investigate the molecular mechanisms that regulate the reversible yeast-to-hypha morphological switch which is a characteristic often linked to virulence in fungal pathogens. To begin with, we compared transcriptomic data among seven dimorphic fungi and found conserved biological processes associated with the morphological switch among species from very distant branches of the fungal phylogenetic tree. Later, we focused on our model species, Ophiostoma novo-ulmi, the causal agent of Dutch elm disease. We first compared the gene expression levels in yeast and mycelium growth phases. We defined the molecular factors that are specific to each growth phase and highlighted a clear molecular distinction between the two phases in terms of expressed gene contents. We further narrowed down our analysis by focusing on the yeast-to-hypha transition in a time course experiment. We determined the set of genes for which the expression was regulated during the morphological switch, thus potentially involved in the yeast-to-hypha transition. In particular, we identified genes that could be related to the MAPK cascade, known to play a crucial role in the dimorphic switch in many fungal species. Finally, in order to address the level of conservation in the biological processes linked to dimorphism in highly divergent non-model species, we compared the gene expression regulation of the orthologous genes between O. novo-ulmi and the basidiomycete Pseudozyma flocculosa. We focused on the genes that were differentially expressed between the germination and the filamentation phases. We identified several factors for which the regulation of expression seems conserved during the switch from germinating spore to filamentous growth. Overall, these genes are associated with biological processes that play essential roles in fungal development. Hence, our comparison here highlighted core components necessary for the yeast-to-hypha transition in phylogenetically distant species.

Les champignons phytopathogenes produisent des complexes enzymatiques capables d'hydrolyser les polymeres pectiques, hemicellulosiques et cellulosiques, constituants des parois cellulaires vegetales. Afin d'etudier les aspects biochimiques et moleculaires de la photopathogenese, notre travail a porte sur le systeme hydrolytique secrete par le champignon phytopathogene, sclerotinia sclerotiorum. La mutagenese induite de protoplastes a permis d'isoler des souches alterees dans la production de glucanases et/ou de -glucosidases. Des tests de pathogenicite, realises in situ sur des plantules de tournesol et des feuilles de haricot, ont mis en evidence une bonne correlation entre les activites glucanasiques et le pouvoir pathogene des mutants. La caracterisation de l'equipement enzymatique secrete par s. Sclerotiorum et l'utilisation de substrats inducteurs et represseurs ont permis de definir les conditions de secretion de 13 enzymes lytiques (7 exo- et 6 endo-enzymes). Les enzymes pectinolytiques sont produits de facon constitutive, mais leurs activites augmentent dans les cultures effectuees sur les substrats complexes. La secretion des enzymes cellulolytiques est induite par les polysaccharides et reprimee par les sucres simples (glucose et xylose). Les inducteurs apparaissent aspecifiques, car les substrats pectiques et cellulosiques induisent simultanement les deux types d'activites enzymatiques. L'analyse en chromatographie de filtration a montre l'apparition de nouvelles formes moleculaires de certains enzymes, en fonction du milieu inducteur. Les isoelectrofocalisations preparatives et analytiques ont permis de mettre en evidence la complexite des systemes enzymatiques, l'existence de nombreux isoenzymes pour chaque activite et de reveler l'aspecificite de certaines activites. Trois enzymes ont ete purifies: une -galactosidase, une exo-polygalacturonase et une exo-polymethylgalacturonase. Ils ont ete caracterises pour leurs proprietes physicochimiques (pm, p, ionisation, optimum de ph, optimum de temperature, stabilite a la temperature et influence des ions), leurs modes d'action et leurs specificites. Leurs sequences n-terminales ont ete determinees. Des anticorps polyclonaux diriges contre les trois proteines purifiees ont ete produits et utilises pour etudier la secretion des enzymes par western blotting. L'extraction et la purification d'arn poly (a)#+ ont ete realisees. La traduction in vitro des arnm a permis de mettre en evidence l'expression specifique de genes au cours de l'induction des enzymes. Les anticorps specifiques des enzymes et les sondes d'oligonucleotides correspondant aux sequences n-terminales des proteines purifiees permettent d'envisager l'isolement des genes a partir d'une banque genomique construite dans le vecteur embl3 et de banques d'adnc construites dans le vecteur zap

Lors de l'etude botanique de quatre especes de jasmins (jasminum officinale, jasminum azoricum, jasminum grandiflorum et jasminum sambac), l'observation micrographique de poudres de feuilles montre la presence de poils tecteurs et secreteurs. Les caracteristiques des poils tecteurs peuvent constituer un critere de distinction entre les 4 especes. De plus, l'examen microscopique de prelevements de petales a permis d'observer des gouttelettes refringentes supposees contenir des huiles essentielles. L'analyse cg et cg/sm de la concrete de fleurs du jasmin des acores (j. Azoricum) a permis l'identification d'une quarantaine de composes. Deux alcools terpeniques sont particulierement abondants: le farnesol et le geranyllinalol. La composition qualitative de la concrete de j. Azoricum est differente de celles de j. Grandiflorum et j. Sambac d'une part, et de l'huile essentielle de ses propres feuilles d'autre part. L'evolution de la qualite de la concrete est etudiee lors de l'epanouissement de la fleur et durant toute la vie de la fleur. Une autre partie de ce travail est consacree a l'obtention de plants de jasmins resistants a une maladie des racines, le pourridie, provoquee par un champignon (rosellinia necatrix). Ce champignon produit une toxine, la cytochalasine e. Apres la mise au point du dosage par h. P. L. C. De la cytochalasine dans des extraits de mycelium, plusieurs modes de culture sont testes en vue de la recuperation d'extraits fongiques toxiques necessaires a la selection de cals resistants. Parallelement, la regeneration de plants de jasminum officinale et jasminum azoricum a partir de cals est recherchee par organogenese et embryogenese somatique. Les potentialites embryogenes des cals sont mises en evidence par une etude cytologique

La perception de l’environnement extérieur est importante pour des interactions efficaces entre plantes et champignons. Chez les champignons filamenteux, l’information associée au pH extracellulaire est transmise via une voie de signalisation conservée et impliquant sept protéines. Parmi ces protéines, la protéine transmembranaire PalH est un récepteur présumé initier la réponse aux pH neutre ou alcalin. Le facteur de transcription PacC, présent sous forme inactive dans le cytoplasme de la cellule fongique, est clivé en réponse à l’activation de la voie, et migre dans le noyau où il active la transcription des « gènes alcalins » et réprime la transcription des « gènes acides ». Chez Magnaporthe grisea, un Ascomycète responsable de la principale maladie du riz, le rôle de cette voie dans la physiologie du champignon est encore inconnu. Les deux homologues des gènes PACC et PALH ont été identifiés. Dans le but d’analyser le rôle des deux protéines PacC et PalH chez M. grisea, la délétion de ces gènes a été réalisée. Plusieurs phénotypes ont été analysés chez les deux souches mutantes, notamment la croissance, la sporulation et le pouvoir infectieux. Ceci a permis d’étudier le rôle de la signalisation liée au pH extracellulaire dans le cycle de développement de M. grisea. De plus, une analyse du profil des gènes exprimés chez le mutant ΔpacC a été initiée. Les résultats obtenus indiquent que cette voie est importante pour l’adaptation du champignon à un environnement alcalin et qu’elle joue un rôle dans la pathogénicité du champignon
Perception of external environment is important for successful infection of plants by fungi. In these organisms, the information about extracellular pH is provided to the cell by a conserved signalling pathway that involves seven proteins. Among these proteins, the transmembrane protein PalH is the putative receptor which would initiate the pH response. The transcription factor PacC, existing in an inactive form in the fungus cell cytoplasm, is activated through proteolysis in response to the pathway activation, and migrates into the nucleus where it activates the « alkaline » genes transcription and represses that of the « acidic » genes. In Magnaporthe grisea , an ascomycete responsible for the main rice disease, the role of this pathway is still unknown. In this work, the PACC and PALH genes have been identified. In order to analyse the role of the two corresponding proteins PacC et PalH, the deletion of these two genes has then been performed. Several phenotypes were studied in the two mutant strains, including growth rate, conidiation and ability to infect host plants. This enabled the investigation of the involvement of the pH signalling pathway in the M. grisea development cycle. Furthermore, a gene expression profiling analysis of the ΔpacC mutant has been undertaken and revealed the multiple cellular responses to pH changes. Taken all together, the results collected in this work indicate that the pH signalling pathway is important for M. grisea's adaptation to an alkaline environment and that it plays a significant role in the fungus pathogenicity

La dispersion est un processus clef dans la dynamique et l'évolution des populations naturelles. En plus de son rôle primordial dans les processus de colonisation, la dispersion influence également les processus d'adaptation des organismes. Chez les pathogènes, une meilleure compréhension des processus de dispersion apparaît de ce fait être un enjeu majeur pour mieux les contrôler. Durant cette thèse, nous avons étudié les processus de dispersion et quantifié les flux de gènes qui en découlent chez le champignon parasite du bananier Mycosphaerella fijiensis. Cette étude a été réalisée à l'échelle locale d'un bassin de production du Cameroun (la région dite du Moungo) et nous avons combiné plusieurs approches complémentaires considérant différentes échelles spatio-temporelles. Dans un premier temps, nous avons décrit, à l'aide de marqueurs génétiques neutres, la structuration spatiale des populations de M. fijiensis dans la région du Moungo qui présente différentes barrières potentielles à la dispersion. Nous n'avons décelé aucun effet du paysage ni de la distance géographique sur la structuration génétique. Cependant, une rupture spatiale dans les fréquences alléliques, vraisemblablement de nature historique a été mise en évidence. Ces résultats suggèrent l'existence de grandes populations de M. fijiensis s'écartant de l'équilibre mutation-dérive. Dans un second temps, nous avons utilisé la théorie des clines génétiques pour étudier les forces à l'origine de la mise en en place et de l'évolution de gradients spatiaux de fréquences alléliques. En particulier, l'analyse de la variation spatio-temporelle de la discontinuité génétique précédemment détectée par un modèle de clines neutres nous a permis d'estimer l'intensité des flux géniques ( =1175 m/génération). Finalement, nous avons mesuré la distribution des distances de dispersion des deux types de spores produites par M. fijiensis à partir d'une source d'inoculum primaire. Cette expérimentation nous a permis de confirmer que les ascospores participent à une dispersion à grande distance alors que les conidies sont impliquées dans une dispersion à très courte distance. Nous avons estimé une distance moyenne de dispersion de 3,12 et de 283 mètres/génération respectivement pour les conidies et les ascospores et montré que le noyau de dispersion des ascospores est caractérisé par une queue lourde. Cette thèse a permis de préciser comment M. fijiensis se disperse et les estimations réalisées pourront être intégrées dans des modèles théoriques afin de mieux comprendre l'évolution des résistances aux fongicides et de définir des stratégies durables d'utilisation raisonnée des traitements chimiques
Dispersal is a key process for both the dynamics and evolution of natural populations. In addition to being crucial for colonization, dispersal also influences the processes occurring during adaptation. For pathogens, a better understanding of dispersal processes may improve our capacity to control the diseases that they cause. In this thesis, we studied dispersal processes and quantified gene flow in the banana plant pathogen Mycosphaerella fijiensis at the local scale of a production area in South-West Cameroon (named Moungo). For this purpose, several approaches differing in the spatio-temporal scale to which they refer were combined. First, neutral markers were used to describe the spatial genetic structure of this pathogen in the Moungo area, which includes several potential ecological barriers to dispersal. No effects on genetic structure of landscape elements or geographical distance were found. However, we detected a spatial break in allelic frequencies that appeared to be explained by an historical event. This result suggests the existence of large M. fijiensis populations out of the mutation-migration-drift genetic equilibrium. Second, genetic cline theory was applied to study the evolutionary forces implicated in the installation and evolution of spatial gradients in allelic frequencies. More specifically, we analysed the spatio-temporal variation of the genetic discontinuity previously detected through a neutral cline model to estimate the intensity of gene flow in this area ( =1175 m/generation). Lastly, we measured the distribution of dispersal distances of M. fijiensis spores from a primary source of inoculum was. Such an experiment allowed us to confirm that conidia are implicated in short-distance dispersal whereas ascospores are responsible for spread of the disease over longer distances. The estimated mean dispersal distance travelled by spores was 3.12 and 283 metres/generation for conidia and ascospores, respectively, and the ascospore dispersal kernel was shown to be fat-tailed. This thesis adds to global knowledge of M. fijiensis dispersal and the measures of dispersal estimated in this work will be useful in parameterizing models aimed at a better understanding of the spatial patterns of fungicide resistance evolution under different management strategies

Analyses of the large-scale population structure of pathogens enable the identification of migration patterns, diversity reservoirs or longevity of populations, the understanding of current evolutionary trajectories and the anticipation of future ones. A detailed analysis of populations in centre of diversity should enable to infer the adaptive capacity of the pathogen and identify potential sources for new invasions. Puccinia striiformis f.sp. tritici (PST) is the causal agent of wheat yellow/stripe rust, and despite a worldwide distribution, this fungus remains a model species for invasion studies, due to its long-distance migration capacity and recurrent local emergence of new strains. Little is known about the ancestral relationship of the worldwide PST population with unknown center of origin. We used multilocus microsatellite genotyping to infer the worldwide population structure of PST and the origin of new invasions, analysing a set of isolates representative of sampling performed over six continents. Bayesian and multivariate clustering methods partitioned the isolates into six distinct genetic groups, corresponding to distinct geographic areas. The assignment analysis confirmed the Middle East-Red Sea Area as the most likely source of newly spreading, high-temperature-adapted strains; Europe as the source of South American, North American and Australian populations; and Mediterranean-Central Asian populations as the origin of South African populations. The existence of strong population subdivision at worldwide level shows that major genetic groups are not markedly affected by recent dispersal events. However, the sources for recent invasions and the migration routes identified emphasize the importance of human activities on the recent long-distance spread of the disease. The analyses of linkage disequilibrium and genotypic diversity indicated a strong regional heterogeneity in levels of recombination, with clear signatures of recombination in the Himalayan (Nepal and Pakistan) and near-Himalayan (China) regions and a predominant clonal population structure in other regions. To explain the variability in diversity and recombination of worldwide PST populations, we assessed their sex ability in terms of telial production, the sex-specific structures that are obligatory for PST sexual cycle, in a set of 56 isolates representative of these worldwide geographical origins. We confirmed that the variability in genotypic diversity/ recombination was linked with the sex ability, pinpointing the Himalayan region as the possible center of origin of PST, from where it then spread worldwide. The reduced sex ability in clonal populations certainly reflects a loss of sexual function, associated to migration in areas where sexual alternate host is lacking, or not necessary for the completion of epidemic cycle. Approximate Bayesian computation analyses confirmed an out of Himalaya spread of PST, with Pakistan and China being the most ancestral population. A detailed analysis of Pakistani population at regional level revealed the existence of a strong population subdivision, a high genotypic diversity and the existence of recombination signature at each location reflecting the role of sexual recombination in the temporal maintenance at local level. A time spaced sampling of PST in the valley of Tianshui (China) inspired the development of a new estimator, allowing to quantify the relative contribution of sexual reproduction and effective population size on the basis of clonal resampling within and between years. A sexual reproduction rate of 74% (95% confidence interval [CI]: 38-95%) and effective population size of 1735 (95% CI: 675-2800) was quantified in Chinese PST population. The description of the origin and migration routes of PST populations worldwide and at its centre of diversity contributes to our understanding of PST evolutionary potential, and is helpful to build disease management strategies.

Pour lutter contre les agents phytopathogènes, la sélection de plantes résistantes est la stratégie la plus rentable et la plus écologique. Les résistances quantitatives, basées sur des mécanismes de résistances complexes, sont connues pour être sujettes à l’érosion, en cas d’évolution de l’agressivité des agents pathogènes. L’objectif de ce travail basé sur le pathosystème peuplier – rouille du peuplier (Melampsora larici-populina) est d’évaluer le potentiel évolutif des caractères d’agressivité et morphologiques du parasite par des approches de génétique quantitative et d'identifier les bases génétiques par génétique d'association. Pour estimer la plasticité, l’héritabilité et les compromis évolutifs d’un ensemble de caractères quantitatifs, nous avons précisément mesuré leurs variations dans quatre populations contrastées du champignon. Nous avons montré que le volume des spores est un caractère héritable qui évolue rapidement. La quantité de mycélium in planta est aussi héritable mais très conservée car sous sélection stabilisante dans les populations étudiées. Le temps de latence, la taille des lésions et le taux de sporulation présentent une héritabilité faible, ce qui explique l’absence d’évolution observées au cours du temps pour ces trois caractères. Les caractères liés à la fonction de sporulation semblent être les plus plastiques le long d’un gradient de maturité foliaire. Cependant, l’absence de mise en évidence de compromis évolutifs ne nous a pas permis d’identifier des caractères d’agressivité qui seraient les meilleures cibles pour les résistances quantitatives chez le peuplier. Si aucune base génétique de ces caractères quantitatifs n’a été mise en évidence, nous avons localisé un locus d’avirulence potentiel (Avr7) sur lequel une caractérisation fonctionnelle est envisagée
To control plant pathogens, breeding resistant plants is the most cost-effective and ecological strategy. Quantitative resistances, which are based on complex plant mechanisms, are known to be exposed to erosion through an increase of pathogens aggressiveness. Through the study the poplar – poplar rust (Melampsora larici-populina) pathosystem, this work aims to estimate the evolutionary potential of aggressiveness and morphological traits using quantitative genetic approaches and to identify molecular bases through genome-wide association study. To estimate plasticity, heritability, and trade-offs for a set of quantitative traits, we precisely measured their variation in four contrasted pathogen populations. It appeared that spore volume is highly heritable and evolved rapidly. In planta mycelium quantity is also heritable but constant because of stabilizing selection occurring in the studied populations. Latent period, lesion size and sporulation rate exhibit low heritability, which explains the absence of evolution during the studied time period. Traits involved in the sporulating function seem to be the most plastic ones along a leaf maturity gradient. However, the lack of evidence of trade-offs did not allow us to identify aggressiveness traits that would be the best targets for the construction of durable resistance in poplar. No genetic underpinning has been found for quantitative traits, but we have identified a potential avirulence locus (Avr7), opening the way for its functional characterization

L’adaptation d’un champignon pathogène à son milieu, ainsi que l’évolution et la structuration des populations qui en découlent, sont fortement influencés par ses traits d’histoire de vie qui conditionnent sa fitness. C’est ce que nous avons illustré chez Melampsora larici-populina, l’agent de la rouille du peuplier. Ainsi, nous avons mis en évidence que le volume des spores du champignon évolue de manière répétable au cours des épidémies annuelles dans la vallée de la Durance, et ce sous l’effet de la sélection naturelle, signe que ce trait intervient directement dans le processus adaptatif du champignon. Par conséquent, les contraintes génétiques conditionnant le potentiel adaptatif du champignon en lien avec les traits d’histoire de vie ont été étudiées en laboratoire, au sein d’une descendance S1 issue de l’autofécondation d’une souche de référence. Les résultats obtenus suggèrent que M. larici-populina présente un potentiel adaptatif élevé. Enfin, une carte génétique à haute résolution du champignon, comprenant 18 chromosomes, a été construite afin d’étudier le déterminisme génétique de ces traits d'histoire de vie. Un locus de virulence ainsi que des QTL intervenant dans l’expression de la taille des lésions ont pu être détectés et positionnés avec précision sur cette carte. Ce travail a mis en évidence le rôle des traits quantitatifs dans l’adaptation et la structuration des populations de M. larici-populina en réponse aux pressions de sélection du milieu, en lui conférant un potentiel adaptatif élevée, essence de l’adaptation des organismes. Il ouvre également de nombreuses perspectives de recherche visant à identifier les bases génétiques de l’adaptation de ce champignon pathogène à son hôte, éléments indispensables à l’élaboration de stratégies de lutte durables
Adaptation of a phytopathogenic fungus to its environment, as well as the resulting evolution and structuration of its populations, are strongly influenced by its life history traits which condition its fitness. This is illustrated here with the poplar rust fungus Melampsora larici-populina. Hence, we showed that spore volume repeatedly evolved through natural selection, during annual epidemics in the Durance River valley, showing the implication of this trait in the fungus adaptive processes. Consequently, genetic constraints conditioning the adaptive potential of the fungus, in connection with life history traits, were studied in laboratory, over a progeny resulting from a selfing of a reference strain. Results suggest that M. larici-populina has a high adaptive potential. Finally, a high resolution genetic map of the fungus, comprising 18 chromosomes, has been built in order to study genetic determinism of these traits. One locus of virulence and three QTL involved in the expression of the lesion size were detected and accurately mapped on this map. This work emphasizes the role of quantitative traits in adaptation and structuration of M. larici-populina populations in response to the environmental selective pressures, by conferring an adaptive potential, the basis of organisms’ adaptation. It also opens many opportunities to identify the genetic bases of adaptation of this fungus, these elements being essential for the development of sustainable strategies of disease control

Le champignon Fusarium graminearum est l'un des principaux agents responsables de la fusariose des épis, une maladie nécrosante des céréales associée à une contamination des grains et des aliments par des mycotoxines. De récentes observations suggèrent une évolution de l’agressivité des populations de ce pathogène, questionnant l’efficacité et la durabilité des moyens de luttes actuels. Mieux anticiper cette évolution nécessite une meilleure caractérisation de la diversité phénotypique et génotypique existante entre souches. Six nouveaux génomes de F. graminearum ont été séquencés et ont permis l’identification et la caractérisation de 243 000 variations génétiques. La majorité de ces variants (77%) est concentrée dans des îlots de polymorphisme, représentant 32% du génome et enrichis en probables effecteurs liés à la pathogénicité de F. graminearum. La construction d’une population recombinante, et son génotypage avec 1 300 marqueurs moléculaires, ont permis le développement de la première carte génétique à haute-densité de l’espèce. La corrélation entre le taux de recombinaison et le polymorphisme a mis en évidence une organisation « à deux-vitesses » du génome de cette espèce. Finalement, l’intégration de ces données dans une approche de génétique quantitative a permis l’identification d’un locus polymorphe, affectant le gène FgVeA, et responsable de 90% de la variation d’agressivité et de la production de mycotoxine observée. Les différents résultats obtenus durant ces travaux font l’objet d’une discussion générale sur le potentiel adaptatif et d’évolution de ce pathogène
F. graminearum is one of the main causal agents of the fusarium head-blight (FHB), a cereal disease leading to head necrosis, in addition to grain and food/feed contamination by stable and toxic metabolites. Recent observations refer to an increase of pathogenicity, questioning efficiency and durability of current management practices. In order to anticipate this evolution, we must bring a deeper characterization of the currently existing diversity. Six new genomes of F. graminearum were sequenced, and 243,000 genetic variations have been identified and characterized. Seventy seven percent of the total number of the variants was located within 32% of the genome, delineating highly polymorphic islands. These islands are enriched with probable effectors linked to Fusarium’s pathogenicity. The construction and the genotyping on 1,300 molecular markers of a recombinant population have enabled the development of the first high-density genetic map of the species. The remarkable correlation between polymorphism and recombination rate highlighted the 'two-speed' genome organization of this pathogen. Finally, the integration of these data through a quantitative genetic approach allowed the discovery of one quantitative trait locus, likely to affect the gene FgVeA, and responsible for 90% of the observed variation of aggressiveness and mycotoxin production. These results are discussed in the light of F. graminearum’s adaptive potential and evolution