Interaction Chêne-oïdium : caractérisation moléculaire et adaptation locale du parasite, résistance génétique de l’hôte

Amira Mougou

Description

Sous la direction de Marie-Laure Desprez-Loustau
Thèse soutenue le 03 juillet 2009: Bordeaux 1
L’oïdium est une des maladies les plus communes sur chêne en Europe. Cette maladie a été signalée à partir du début du 20ème siècle. Toutefois, peu de données sont disponibles sur l’identité de l’agent causal et de son interaction avec l’hôte. L’objectif de cette étude est d’améliorer les connaissances sur ce pathosystème : (1) caractériser son agent causal avec un marqueur moléculaire (ADN ribosomal) et étudier la distribution spatiale des différentes lignées ; (2) étudier l’adaptation locale du parasite à son hôte ; (3) explorer le déterminisme génétique de la résistance de l’hôte. L’étude de l’ADN ribosomal (ITS=Internal transcribed region et IGS= Intergenic spacer) a mis en évidence l’existence de quatre haplotypes, dont trois seulement avaient été associés à des agents d’oïdium sur chêne en Europe. Erysiphe alphitoïdes, classiquement considéré comme responsable de l’épidémie du XXème siècle est bien l’espèce prépondérante (environ 80% des détections), E. hypophylla et Phyllactinia sp étant détectés à fréquence beaucoup plus faible. Un résultat inattendu est la détection d’une quatrième séquence, présentant 100% d’homologie avec celle de plusieurs agents d’oïdium d’arbres tropicaux et avec Erysiphe quercicola, très récemment décrit sur chêne en Asie et Australie mais jusqu’alors inconnu en Europe. L’ITS de E. quercicola est détecté dans toutes les régions de France, à une fréquence non négligeable (de l’ordre de 15% en moyenne). On le trouve dans les mêmes parcelles et parfois sur les mêmes arbres, voire dans les mêmes lésions que E. alphitoides. La mise au point d’une méthode d’inoculation artificielle a permis d’étudier de façon quantitative l’interaction chêne-oïdium. Une expérimentation d’inoculations réciproques montre que les souches d’oïdium sont plus performantes sur les descendants des arbres dont elles ont été isolées que sur ceux d’autres arbres, suggèrant une adaptation trans- générationnelle. Des inoculations artificielles, complétées par des observations en conditions naturelles, ont également permis de démontrer un déterminisme génétique de la résistance des chênes, avec l’identification de plusieurs QTL. Certains de ces QTL co-localisent avec des QTL de phénologie, en accord avec l’importance de la résistance ontogénique des chênes à l’oïdium. L’ensemble de l’étude amène à reconsidérer l’oïdium du chêne comme un probable complexe d’espèces cryptiques, dont l’histoire de l’invasion et la co-existence en Europe restent à préciser. Les résultats acquis sur l’héritabilité de la résistance et l’adaptation locale du parasite constituent une première étape dans la compréhension des interactions démo-génétiques entre hôte et parasite dans ce pathosystème.
-Chêne
-QTL
-Adaptation locale
-Erysiphe
-Invasion biologique
-Espèces cryptiques
-Oïdium
-ITS
-Résistance
Powdery mildew is the most common disease on oaks in Europe where it was first recorded at the beginning of the 20th century. Yet, little is known about the identity of the causal agent and his interaction with its host. The objective of this study was: (1) to characterize the species responsible of oak powdery mildew with a molecular marker (ribosomal DNA); to study the spatial distribution of these different lineages and (2) to study local adaptation of the parasite to its host (3) to explore the genetic determinism of host resistance. The study of the ITS (internal transcribed region) and IGS (intergenic spacer) diversity revealed the existence of four haplotypes, only three had been already associated with oak powdery mildew in Europe. Erysiphe alphitoïdes, for a long time considered as sole responsible for the epidemic of the XXth century, was the predominant species (~ 80% of detections), E. hypophylla and Phyllactinia sp. were detected at lower frequencies. An unexpected result is the detection of a fourth sequence which show 100% homology with ITS sequences of several powdery mildew agents of tropical trees and Erysiphe quercicola, recently described on oak in Asia and Australia but previously unknown in Europe. E. quercicola ITS was detected in all French regions, at a significant frequency (~ 15%). The study showed that E. alphitoides was often found in association with different ITS types in the same region, the same tree, and even in the same lesion. The development of an artificial inoculation method allowed the quantitative evaluation of the oak-powdery mildew interaction. A reciprocal inoculation experiment showed that powdery mildew strains were more efficient on their mother tress and their descendants than on the other trees, suggesting a trans-generational adaptation. Artificial inoculations, supplemented by observations in natural conditions, have also demonstrated a genetic determination of resistance of oak trees, with the identification of several QTL. Some of these QTL co-localize with QTL controlling phenology, in agreement with the importance of oaks ontogenic resistance to powdery mildew. The entire study leads to reconsider oak powdery mildew as a probable complex of cryptic species; the invasion history and the co-existence in Europe are still to be determined. The results achieved on the heritability of resistance and localization of the parasite are a first step in understanding the demo-genetic interactions between host and parasite in this pathosystem.
-Powdery mildew
-Oak
-ITS
-Cryptic species
-Biological invasion
-Erysiphe
-Local adaptation
-Resistance
-QTL
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13820/document

Sujets

• Chêne
• Locus de caractères quantitatifs
• Invasion (écologie)
• Oïdium
• Résistance
• OAK

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 295
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

N° d’ordre :
THÈSE

Présentée à

L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

École doctorale Sciences et Environnements

Par Amira Mougou Hamdane

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR
SPÉCIALITÉ : ÉCOLOGIE ÉVOLUTIVE, FONCTIONNELLE ET DES COMMUNAUTÉS

Interaction Chêne-oïdium :
Caractérisation moléculaire et adaptation locale du
parasite, résistance génétique de l’hôte


Quercus, ITS, espèces cryptiques, invasion biologique, Erysiphe, adaptation locale,
résistance, QTL


Soutenue le 3 juillet 2009


Après avis de :
Mme Catherine Bastien Directrice de recherche, INRA Orléans Rapporteur
M. Olivier Verneau Professeur, Université de Perpignan Rapporteur

Devant la commission d’examen formée de :
Mme Catherine Bastien Directrice de recherche, INRA Orléans Rapporteur
M. Olivier Verneau Professeur, Université de Perpignan Rapporteur
M. Jean-Pierre Renaudin Professeur, Université Bordeaux 1 Examinateur
M. Benoit Marcais Chargé de recherche, INRA Nancy Examinateur
Mme Marie-Laure Desprez Loustau Directrice de recherche, INRA Bordeaux Examinatrice
- 1 -




- 2 - Dédicaces

A l’âme de Feu Saïd Hamdi,
Il a cru en moi et m’a encouragé tout au long du master et de la première année
de thèse ; il a été mon soutien moral à Bordeaux. J’aurais aimé qu’il soit là pour
assister à l’aboutissement de ce travail pour lui exprimer ma gratitude et mon
affection. Que son âme repose en paix !

دا أو ر ا ا
- 3 -





• A papa Abdelaziz et maman Raoudha, A qui je dois ce que je suis,
Qu’ils trouvent ici, le fruit de leurs sacrifices consentis pour mon éducation,
et l’expression de mon amour et de ma gratitude pour la bienveillance avec
laquelle ils m’ont toujours entourée. Que Dieu leur préserve longue vie et bonne
santé.
• A mon mari Walid, qui a su m’encourager même à plusieurs milliers de
kilomètres et me soutenir durant les derniers mois de la rédaction. Qu’il
trouve ici l’expression de mon amour et de mon affection.
• A mon frère Amine et ma sœur Nadia, Qu’ils trouvent ici l’expression de
mon affection. Tous mes souhaits de réussite et de bonheur.
• A toute la famille Mougou, Azzouz et Hamdane
• A l’âme de mes grands parents

- 4 - Remerciements

La rédaction de la thèse est enfiiiiiiiiiiiiiiin finie !!!!

J'exprime mes profonds remerciements à ma directrice de thèse, Dr MARIE
LAURE DESPREZ LOUSTAU pour l'aide continuelle qu'elle m'a apportée, pour sa patience et
son encouragement à mener à terme ma thèse. Son oeil critique et sa rigueur
scientifique m'ont été très précieux pour structurer et parfaire le travail.
Votre soutien moral et votre encouragement jusqu’au bout de cette thèse, m’a
permis de finaliser cette expérience et de me préparer à ma future carrière dans la
recherche.

Je remercie aussi Dr CYRIL DUTECH pour avoir codirigé ce travail. Sa contribution
scienifique dans ce travail et ses nombreux conseils ont été pour moi un grand apport. Il
n’a également épargné aucun effort pour me soutenir tout au long de cette thèse.

Merci aux rapporteurs Catherine Bastien et Olivier Vernau ainsi qu’aux examinateurs
Benoit Marçais et Jean-Pierre Renaudin d’avoir accepté d’évaluer ce travail.

Que tous les membres de l’équipe de pathologie forestière se trouvent ici
remerciés (ALAIN, BRIGITTE, CECILE, CORINNE, JACQUELINE, JEREMIE, SIMONE, MARTINE,
OLIVIER, THIBAULT et XAVIER). La très bonne humeur et l’ambiance au sein du groupe
m’ont permis de mener mes travaux de recherche de façon très agréable. Les
discussions, commentaires et remarques de mes collègues ont contribué au
développement et à l’amélioration de ce travail. Je remercie particulièrement MARTINE
MARTIN et XAVIER CAPDEVIELLE pour l’aide technique dans cette thèse et Dr CECILE
ROBIN pour l’aide à analyser les résultats QTL. Je tiens également à remercier les
techniciens du département de la santé des forêts - Ministère de l’agriculture pour
avoir réalisé les échantillonnages des lésions d’oïdium.

- 5 - Merci à JEREMIE, OLIVIER, et XAVIER G. qui m’ont rendu la vie insupportable
pendant ces quelques années ☺, j’ai quand même survécu à toute la souffrance qu’ils
m’ont fait voir ! Je ne pourrais oublier de remercier également SYLVIE et MARIE CECILE
pour les bons moments passés ensemble.
Ces quelques années passées à Bordeaux loin de ma famille n’auraient jamais pu
passer aussi vite ni être aussi agréables sans la présence de KARIMA, XAVIER et
MARTINE. Je tiens aussi à remercier tous mes ami(e)s de Bordeaux et plus
particulièrement ANOUAR et SAFAA qui ont toujours su être là quand j’avais besoin d’eux.
- 6 - TABLE DES MATIERES

Chapitre 1:Analyse bibliographique………………………………………...………… … 17
1. Introduction générale.........................................................................................................18
1.1. La relation hôte –parasite................................................................................................18
1.1.1. Niveaux de compatibilité entre plantes et parasites……………………….………...20
1.1.2. Facteurs de pathogénicité du parasite .......................................................................21
1.1.3. Mécanismes et déterminisme génétique de la résistance de l’hôte.............................22
1.2. La relation hôte parasite dans les populations..................................................................25
1.2.1. Diversité des parasites..............................................................................................25
1.2.2. Coévolution des populations hôtes et des populations parasites ................................26
1.2.3. Impact du parasitisme sur la diversité.......................................................................28
2. Le modèle d’étude : Oïdium-Chêne ...................................................................................30
2.1. Le chêne parmi les essences forestières...........................................................................30
2.1.1. Rôle des forêts dans les écosystèmes et importance économique de la sylviculture...30
2.1.2. Le chêne ..................................................................................................................31
2.1.2.1 Présentation........................................................................................................31
2.1.2.2 Utilisation ..........................................................................................................32
2.1.2.3 Facteurs affectant la santé des chênes.................................................................32
2.2. L’oïdium du chêne..........................................................................................................34
2.2.1. Position taxonomique...............................................................................................34
2.2.2. Agent causal et histoire de la maladie.......................................................................35
2.2.3. Cycle biologique......................................................................................................37
2.2.4. Impact de la maladie ................................................................................................38
2.2.4.1 Symptômes et dégâts de la maladie ....................................................................38
2.2.4.2 Régulation de la maladie ....................................................................................39
3. Objectifs de la thèse...........................................................................................................42
Chapitre 2 : Caractérisation de(s) l’agent(s) pathogène(s) responsable(s) de l’oïdium du
chêne en Europe et distribution des différentes espèces identifiées dans les forêts
françaises ............................................................................................................................................. 46
1. Introduct