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Dernière mise à jour : Mai 2021

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BIOGER

BIOlogie et GEstion des Risques en agriculture - Champignons Pathogènes des Plantes

Soutenance de thèse - 17 septembre 2021

Soutenance de thèse - 17 septembre 2021
Agathe Ballu « Evaluating fungicide resistance management strategies by means of experimental evolution: the case ofZymoseptoria tritici, the causal agent of Septoria leaf blotch»

Agathe Ballu soutiendra sa thèse le vendredi 17 septembre à 13h dans la grande salle de BIOGER.
La soutenance se tiendra à la fois en présentiel pour une audience restreinte et et par visio.
Elle sera accessible à l'adresse suivante https://inrae-fr.zoom.us/j/94351805586?pwd=SEdZZXp2bzMybUJaZm9Mc0RwamdVZz09(meeting ID: 943 5180 5586, Passcode :PW=8LtBnRf).

Le jury sera composé de

Madame Anne-Sophie WALKER

Ingénieure de recherche

Directrice de thèse

Madame Marie FOULONGNE-ORIOL

Chargée de recherche

Rapporteure

Monsieur Paul NEVE

Professeur

Rapporteur

Monsieur François DELMOTTE

Directeur de recherche

Examinateur

Monsieur Alexey MIKABERIDZE

Maître de conférences

Examinateur

Madame Jacqui SHYKOFF

Directrice de recherche

Examinatrice

Abstract:

   The evolution of resistance to pesticides is a major economic and environmental burden in agriculture. Resistance management involves maximizing selection pressure heterogeneity, particularly by combining active ingredients (AIs) with different modes of action. Yet, there is still no consensus on the best strategy to delay the emergence and selection of resistance in pathogen populations. Here, we aimed at contributing to this debate while addressing two questions: (i) How can we enhance the performance of anti-resistance strategies and what are the drivers of their optimization? (ii) How the initial status of resistance in populations modulates the performance of strategies? We used Zymoseptoria tritici, the causal agent of the major wheat disease, which is resistant in Europe to most fungicides to varying degrees, to exemplify this debate. We applied an innovative approach for fungi, experimental evolution, to mimic and accelerate, in laboratory-controlled conditions, fungicide resistance usually occurring in the field. In particular, we disentangled the relative impact in reducing resistance selection of multiple drivers of alternation, mixture and dose modulation strategies by submitting a susceptible strain to heterogeneous selection regimes as compared to the single use of the same AIs.
   In a first experiment, alternation was found a beneficial or neutral strategy to decrease the rate of evolution of resistance, relative to continuous fungicide use, but resulted in higher levels of generalism. We demonstrated that the relative intrinsic resistance risk of AI probably underpinned such trade-off, more than the number of fungicides used or alternation frequency.
   In a second experiment, we dissected how an efficient-dose mixture, i.e. a mixture with reduced doses of its components but still allowing a disease control similar to that provided by these components used alone, may delay resistance evolution of a naïve population. We concluded that the durability of such mixtures was detrimental to beneficial, strongly depending on its components. Such mixtures possibly favoured generalist or multiple resistance patterns, depending on the combined AIs. Dose reduction in sequence strategies didn’t prevent the selection of highly resistant specialist strains, nor of generalist resistance in some lines.
   A final experiment was designed to validate the previous findings, while submitting a susceptible isolate and two artificial populations containing low frequencies of single vs. multiple field resistances to selection regimes displaying patterns differing for four possible sources of heterogeneity. Preliminary results concluded that increasing the number of AIs and varying their modes of actions were efficient to delay resistance build-up, either in mixture or alternation regimes, although it facilitated the selection of some generalism in addition to the initially introduced specialist resistances. However, none of these sources of heterogeneity were found efficient at mitigating resistance evolution when multiple resistance was introduced in populations, suggesting that recombination, occurring during sexual reproduction in field populations, should be considered for fungicide sustainability management. At last, fitness cost associated to some resistance alleles shortly delayed resistance evolution and may reshaped population structure in some situations.
   Experimental evolution has proven to be a powerful tool to enrich the debate on anti-resistance strategies whilst dissecting the interplay between their drivers in realistic biological conditions. These findings open up new possibilities for tailoring resistance management and suggest that the prevention of resistance emergence would be more sustainable than the mitigation of selection.