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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

Axe 2 - Réponses adaptatives des agents pathogènes à leur environnement abiotique : de l'échelle individuelle à l'échelle populationnelle

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Dans ce deuxième axe, notre objectif est d'avancer dans la compréhension de l'adaptation des populations pathogènes aux facteurs abiotiques (principalement les conditions climatiques), en plus de la pression sélective exercée par les variétés hôtes et les fongicides. L'un de nos principaux défis consiste à produire des connaissances qui aident à comprendre comment les populations de pathogènes sont affectées par la variation spatio-temporelle des conditions climatiques à la surface des feuilles et, in fine, à comprendre comment ces populations pourraient s'adapter au changement climatique. Nous développons pour cela des stratégies expérimentales permettant de caractériser la diversité phénotypique des réponses des populations (Puccinia striiformis et Zymoseptoria tritici) aux variations de température à différentes échelles spatio-temporelles (zones climatiques contrastées et fluctuations saisonnières locales). En combinant ces approches expérimentales à la modélisation, mêlant concepts de biologie thermique et d'écologie évolutive, nous tentons de renouveler la question de l'"adaptation à la température" en épidémiologie végétale, mise en exergue par la problématique du "changement climatique". Ce troisième axe stratégique est largement structuré par les collaborations que nous développons depuis plusieurs années avec EcoSys.

Deux questions principales peuvent être mentionnées :

L'adaptation à la température peut-elle expliquer l'émergence de nouvelles races de Puccinia striiformis par leur avantage compétitif ? (cas d'une population d'agents pathogènes structurée par son mode de reproduction clonale)

Les épidémies de rouille jaune sont récurrentes et déterminées par une succession rapide dans le temps de races de P. striiformis, caractérisées phénotypiquement par leur spectre de virulence vis-à-vis de variétés de blé cultivées (voir axe 1). Une part importante de nos activités consiste à suivre cette dynamique d'alternance à l'échelle française, européenne et mondiale. Nous étudions l'adaptation à la température des nouvelles souches invasives (PstS1, PstS2, Warrior+, Warrior-, Triticale). Dans un passé récent, nous nous sommes concentrés sur les populations françaises, d'Europe du Sud et du bassin méditerranéen dans le cadre de la thèse de Bochra Bahri, d'Asie centrale dans le cadre de la thèse de Sajid Ali, et du Moyen-Orient dans le cadre de la thèse de Rola El Amil. Une analyse récente combinant des résultats expérimentaux et une approche de modélisation a permis de tester si l'aptitude thermique favorisait la propagation des différentes souches, en comparant leur efficacité d'infection et leur période de latence à différentes températures sur des variétés de blé sensibles. Le profil thermique généraliste des isolats Warrior a ainsi été confirmé, avec une capacité intermédiaire à tolérer le réchauffement, alors que les isolats du sud sont ressortis comme étant mieux adaptés aux conditions chaudes bien que ne possédant pas les virulences nécessaires pour se développer sur les variétés actuelles. Ce type de recherche se poursuit dans le cadre du projet européen H2020 RustWatch, dont l'objectif est de comprendre l'avantage sélectif des nouvelles souches invasives de P. striiformis, plus agressives et tolérantes aux hautes températures que les souches plus anciennes spécifiques des zones tempérées (Nord de la France) et du bassin méditerranéen (Tunisie).

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Quel est le potentiel d'adaptation des populations de Zymoseptoria tritici aux fluctuations de température à différentes échelles spatio-temporelles ? (cas d'une population d'agents pathogènes structurée par son mode de reproduction sexuée)
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Cette question a fait suite à la thèse de Frédéric Bernard, dans laquelle la réponse de Z. tritici à la température de feuille avait été caractérisée finement. Une série de résultats expérimentaux a ensuite montré que les fluctuations saisonnières de la température pouvaient conduire à une sélection à court terme de Z. tritici sur la base de des traits d'agressivité (capacité de sporulation, période de latence). Ces travaux de recherche se sont poursuivi avec la thèse d'Anne-Lise Boixel en collaboration avec EcoSys. Le phénotypage thermique de Z. tritici a ainsi permis de mettre en évidence des différences dans les patrons d'adaptation à la température entre différentes populations euro-méditerranéennes échantillonnées dans des zones climatiques contrastées tout en confirmant l'existence de patrons d'adaptation saisonniers. Les conséquences de cette variation phénotypique interindividuelle des réponses à la température (plasticité) sur la dynamique adaptative des populations ont été explorées par des expériences de mark-release-recapture, conduites à la fois dans des conditions contrôlées et naturelles. Un modèle spatialement explicite simulant les changements temporels de la composition phénotypique d'une population en réponse aux variations thermiques de son environnement est actuellement en cours d'élaboration.