Stratégies de reproduction de l’oomycète hétérothallique Phytophthora infestans en réponse aux infections multiples et à la résistance partielle de son hôte Solanum tuberosum - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Reproductive strategies of the heterothallic Oomycete Phytophthora infestans in response to multiple infections and to partial resistance of its host Solanum tuberosum

Stratégies de reproduction de l’oomycète hétérothallique Phytophthora infestans en réponse aux infections multiples et à la résistance partielle de son hôte Solanum tuberosum

Résumé

Life history traits of pathogens are the products of a long coevolution with their host(s). They determine the pathogen ability to colonize, disperse and survive, and thus reflect the potential of invasiveness and persistence within natural and agricultural systems. Natural selection retains reproductive pattern exhibiting higher fitness, this latter being modulated by several factors such as host resistance or multiple infections. Understanding these host-pathogen and pathogen-pathogen interactions is a key issue for dealing with adaptation of pathogen populations to host resistance. The aim of this PhD thesis is to study impact of these two scales of interaction on reproductive strategies of Phytophthora infestans, the pathogen responsible for late blight of potato (Solanum tuberosum). More precisely, this work aims (i) to determine which omponents of partial resistance impact sexual reproduction of the pathogen; (ii) to describe reproductive strategies adopted in response to multiple infections for sexually incompatible isolates; and (iii) to compare reproductive strategies between compatible and incompatible isolates during multiple infections. Partial resistance impacts similarly sexual and asexual reproductions of P. infestans. Furthermore, varieties which increase the latent period seem to limit oospore formation, which are survival structures resulting from sexual reproduction. Therefore, sex can be seen as an adaptation to less resistant varieties, which rapidly succumb to the disease. Our results also highlight the diversity of reproductive strategies observed during multiple infections, and raise the question of the cost of sex for the pathogen. Two contrasted strategies were identified: some genotypes, called asexual competitive, are able to improve their reproductive rate during incompatible infections, but less performing when sex is possible; the others, named sexual competitive, respond in the opposite way. The importance of the competing genotype is highlighted. The plasticity of reproductive strategies explains why P. infestans adaptation can be observed at short time scales, such as a cultural season, during which the frequencies of multiple infections are expected to increase. This work underlines the importance to take reproductive strategies and host effect into account when measuring the fitness of pathogens. These assessments, which are highly dependent on the system complexity, should allow to test the adaptation to host resistance at the population and landscape levels, using models of evolutionary ecology. This knowledge could eventually contribute to develop plans for the durable management of host resistance.
Les traits d’histoire de vie des agents pathogènes sont le fruit d’une longue coévolution avec leur(s) hôte(s). Déterminant leurs capacités de colonisation, de dispersion, et de survie, ils sont le reflet du potentiel d’invasion et de persistance des espèces pathogènes au sein des systèmes naturels et agricoles. La sélection naturelle favorise les schémas de reproduction conférant une fitness optimale, eux-mêmes modulés par bon nombre de facteurs, comme la résistance de l’hôte ou les infections multiples. Mieux comprendre les interactions hôte-pathogène et pathogène-pathogène représente donc l'une des clés permettant de mieux appréhender l'adaptation des populations pathogènes à la résistance de leur hôte. L'objectif global de ce travail de thèse est d'étudier l'impact de ces deux types d'interaction sur les stratégies de reproduction de Phytophthora infestans, agent responsable du mildiou de la pomme de terre (Solanum tuberosum). Plus précisément, ce travail s'attache à (i) déterminer l'effet des composantes de résistance partielle de la plante hôte sur la reproduction sexuée de l'agent pathogène; (ii) décrire les stratégies de reproduction en réponse aux infections multiples impliquant des souches sexuellement incompatibles; et (iii) comparer les stratégies de reproduction en infections multiples pour des interactions sexuellement compatibles et incompatibles. Nos résultats indiquent que la résistance partielle affecte de manière similaire les reproductions sexuée et asexuée. Par ailleurs, les variétés augmentant la latence semblent limiter la formation d'oospores, structures de survie issues de la reproduction sexuée. Ainsi, le sexe peut être vu comme une adaptation aux variétés les moins résistantes, rapidement détruites par la maladie. Nos résultats mettent également en évidence la diversité des stratégies de reproduction adoptées en réponse aux infections multiples, et soulèvent la question du coût du sexe chez P. infestans. Deux stratégies contrastées sont mises en évidence: certains génotypes sont compétitifs asexués, c'est-à-dire capables d'accroître leur reproduction lors d'interactions incompatibles, mais moins performants lorsque le sexe est possible; les autres génotypes, compétitifs sexués, répondent de façon opposée. L'importance du génotype du compétiteur est néanmoins à souligner. La plasticité des stratégies de reproduction de cette espèce explique que l'adaptation d'un tel agent pathogène puisse être observée à des échelles de temps très courtes, par exemple au cours d'une saison culturale, au cours de laquelle la fréquence des infections multiples est attendue croissante. Ce travail souligne l'importance de considérer les stratégies de reproduction et l'effet de l'hôte dans les mesures de fitness des agents pathogènes. Ces mesures, fortement dépendantes de la complexité du système étudié, pourraient permettre de tester l'adaptation à la résistance de l'hôte aux échelles de la population et du paysage agricole via l'utilisation de modèles d'écologie évolutive. Ces connaissances pourraient à terme contribuer à l'élaboration de stratégies pour la gestion durable des résistances des plantes cultivées.
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Citer

Julie a J Clément. Stratégies de reproduction de l’oomycète hétérothallique Phytophthora infestans en réponse aux infections multiples et à la résistance partielle de son hôte Solanum tuberosum. Mycologie. Université Européenne de Bretagne; AgroCampus Ouest, 2011. Français. ⟨NNT : 2011NSARA069⟩. ⟨tel-04012750⟩
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