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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 3 - Processus épidémiologiques centrés sur l'inoculum : impact de la période inter-épidémique sur la dynamique adaptative des populations pathogènes

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Les processus épidémiologiques à l'origine de la dynamique des épidémies polycycliques ont été très étudiés dans notre équipe au cours des deux dernières décennies. Nous nous sommes notamment intéressés aux déterminants des stades précoces des épidémies, aux différentes composantes du cycle de vie pendant la saison de culture (période épidémique) et à la survie des agents pathogènes entre deux saisons (période inter-épidémique). Pour cela, la comparaison entre rouilles et septoriose, pour lesquelles la reproduction sexuée joue un rôle très différent, s'est avéré particulièrement pertinent. Les espèces biotrophes strictes Puccinia triticina et P. striiformis ne peuvent se développer, et donc survivre localement pendant la période inter-épidémique, que sur des tissus de blé vivants (culture de l'année ou repousses de blé), tandis que Zymoseptoria tritici, en complétant son cycle par une phase de reproduction sexuée, se conserve sur résidus de blé sous forme saprophyte.

Les travaux de recherches portant sur la structure des populations de P. striiformis, menés dans le cadre de la thèse de Sajid Ali, ont illustré la grande diversité des populations de rouille jaune dans la région himalayenne et suggéré que la reproduction sexuée y joue un rôle. Parallèlement, l'impact des repousses du blé sur la survie locale de P. triticina a pu être établi lors d'une étude épidémiologique menée dans le sud-ouest de la France à une échelle pluriannuelle, en comparant la structure pathotypique des populations collectées sur blé pendant une saison de culture avec celle des populations collectées sur des repousses pendant la période inter-épidémique. Par ailleurs, des tentative de reproduction sexuée ont commencé en 2015, sur rouille brune et jaune, avec des croisements réussis de P. triticina sur l'hôte alternant Thalictrum sp.

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Les stades précoces des épidémies de septoriose (quantité, efficacité et origine de l'inoculum primaire) ont été étudiés dans la thèse de David Morais. Nous avons établi que la quantité d'inoculum primaire était rarement limitante en début de saison. Nous avons également montré que l'adaptation de la population pathogène locale à la variété hôte dominante pouvait être détectée phénotypiquement, suggérant que cette adaptation pourrait être prise en compte pour optimiser le déploiement des résistance à l'échelle du paysage. Ce travail a été complété par des études plus fondamentales sur les déterminants et les conséquences de la reproduction sexuée chez Z. tritici à différentes échelles spatio-temporelles. 

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Nos recherches sur cette question se poursuivent avec la thèse de Lydie Kerdraon, dans laquelle l'ensemble de la communauté fongique et bactérienne associée aux résidus de colza et de blé a été caractérisée en combinant des techniques de microbiologie classique, de  métagénomique à haut débit et d'analyse de réseaux d'interaction. Nous avons mis en évidence que les résidus de cultures sont une plateforme essentielle, soumise à des changements saisonniers, qui devrait, en tant qu'écosystème à part entière, être prise en compte pour contrôler les agents pathogènes dont les résidus sont la principale source d'inoculum (ex. Z. tritici et Leptosphaeria maculans). Ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles perspectives en matière d'identification de micro-organismes présentant des activités antagonistes de Z. tritici, à la fois pendant ses phases asexués et sexués.

La capacité des associations variétales à réduire l'intensité des maladies pendant la période épidémique via les effets de l'architecture des plants de blé est étudiée depuis plusieurs années dans notre équipe en collaboration avec EcoSys, sans que l'adaptation des populations pathogènes au peuplement hôte n'ait été ouvertement prise en compte (voir axe 1). La thèse de Carolina Orellana-Torrejon vise à comprendre comment une virulence récemment apparue dans les populations de Z. tritici (AvrStb16q) se transmet à l'échelle pluriannuelle, c'est-à-dire d'une saison de culture à l'autre, en prenant en compte l'impact de l'hétérogénéité du peuplement pendant la phase de multiplication asexuée puis de reproduction sexuée. Notre stratégie de recherche combine une approche expérimentale conduite à l'échelle populationnelle (évaluation du changement des fréquences de virulence et des niveaux moyens d'agressivité au sein du couvert) et une approche de modélisation mécaniste (simulation de processus biophysiques).

Entre deux saisons de culture la taille et la composition de la population pathogène changent. Elles sont influencés par la capacité des espèces à survivre localement, puis par l'intensité des transferts d'inoculum de parcelle à parcelle (flux de gènes). Nous avons montré que les résidus de blé, support de la reproduction sexuée, sont les principales sources d'inoculum primaire de Z. tritici, et que des repousses de blé peuvent constituer des sources d'inoculum significatives chez P. triticina. Nous abordons désormais la question de l'impact de ces sources locales d'inoculum (par rapport aux sources lointaines) sur la capacité des populations pathogènes à s'adapter aux peuplement hôtes en prenant en compte la diversité variétale à des échelles allant de la parcelle au paysage. Notre ambition est de relier les problématiques "récurrence pluriannuelle des épidémies" et "déploiement des résistances variétales", qui ont jusqu'à présent été traitées séparément.

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