Etude des processus de dispersion et des flux géniques chez un champignon phytopathogène : le cas de Mycosphaerella fijiensis à l’échelle d’un bassin de production Camerounais.

par Adrien Rieux

Thèse de doctorat en Biologie et génétique

Sous la direction de Jean Carlier.

Le jury était composé de Jean Carlier, Virginie Ravigné, François Delmotte, Jacques David.

Les rapporteurs étaient François Balloux, Thomas Guillemaud.


  • Résumé

    La dispersion est un processus clef dans la dynamique et l'évolution des populations naturelles. En plus de son rôle primordial dans les processus de colonisation, la dispersion influence également les processus d'adaptation des organismes. Chez les pathogènes, une meilleure compréhension des processus de dispersion apparaît de ce fait être un enjeu majeur pour mieux les contrôler. Durant cette thèse, nous avons étudié les processus de dispersion et quantifié les flux de gènes qui en découlent chez le champignon parasite du bananier Mycosphaerella fijiensis. Cette étude a été réalisée à l'échelle locale d'un bassin de production du Cameroun (la région dite du Moungo) et nous avons combiné plusieurs approches complémentaires considérant différentes échelles spatio-temporelles. Dans un premier temps, nous avons décrit, à l'aide de marqueurs génétiques neutres, la structuration spatiale des populations de M. fijiensis dans la région du Moungo qui présente différentes barrières potentielles à la dispersion. Nous n'avons décelé aucun effet du paysage ni de la distance géographique sur la structuration génétique. Cependant, une rupture spatiale dans les fréquences alléliques, vraisemblablement de nature historique a été mise en évidence. Ces résultats suggèrent l'existence de grandes populations de M. fijiensis s'écartant de l'équilibre mutation-dérive. Dans un second temps, nous avons utilisé la théorie des clines génétiques pour étudier les forces à l'origine de la mise en en place et de l'évolution de gradients spatiaux de fréquences alléliques. En particulier, l'analyse de la variation spatio-temporelle de la discontinuité génétique précédemment détectée par un modèle de clines neutres nous a permis d'estimer l'intensité des flux géniques ( =1175 m/génération). Finalement, nous avons mesuré la distribution des distances de dispersion des deux types de spores produites par M. fijiensis à partir d'une source d'inoculum primaire. Cette expérimentation nous a permis de confirmer que les ascospores participent à une dispersion à grande distance alors que les conidies sont impliquées dans une dispersion à très courte distance. Nous avons estimé une distance moyenne de dispersion de 3,12 et de 283 mètres/génération respectivement pour les conidies et les ascospores et montré que le noyau de dispersion des ascospores est caractérisé par une queue lourde. Cette thèse a permis de préciser comment M. fijiensis se disperse et les estimations réalisées pourront être intégrées dans des modèles théoriques afin de mieux comprendre l'évolution des résistances aux fongicides et de définir des stratégies durables d'utilisation raisonnée des traitements chimiques.

  • Titre traduit

    Study of dispersal and gene flow in a plant pathogenic fungus : The case of Mycosphaerella fijiensis at the scale of a Cameroonian producing area


  • Résumé

    Dispersal is a key process for both the dynamics and evolution of natural populations. In addition to being crucial for colonization, dispersal also influences the processes occurring during adaptation. For pathogens, a better understanding of dispersal processes may improve our capacity to control the diseases that they cause. In this thesis, we studied dispersal processes and quantified gene flow in the banana plant pathogen Mycosphaerella fijiensis at the local scale of a production area in South-West Cameroon (named Moungo). For this purpose, several approaches differing in the spatio-temporal scale to which they refer were combined. First, neutral markers were used to describe the spatial genetic structure of this pathogen in the Moungo area, which includes several potential ecological barriers to dispersal. No effects on genetic structure of landscape elements or geographical distance were found. However, we detected a spatial break in allelic frequencies that appeared to be explained by an historical event. This result suggests the existence of large M. fijiensis populations out of the mutation-migration-drift genetic equilibrium. Second, genetic cline theory was applied to study the evolutionary forces implicated in the installation and evolution of spatial gradients in allelic frequencies. More specifically, we analysed the spatio-temporal variation of the genetic discontinuity previously detected through a neutral cline model to estimate the intensity of gene flow in this area ( =1175 m/generation). Lastly, we measured the distribution of dispersal distances of M. fijiensis spores from a primary source of inoculum was. Such an experiment allowed us to confirm that conidia are implicated in short-distance dispersal whereas ascospores are responsible for spread of the disease over longer distances. The estimated mean dispersal distance travelled by spores was 3.12 and 283 metres/generation for conidia and ascospores, respectively, and the ascospore dispersal kernel was shown to be fat-tailed. This thesis adds to global knowledge of M. fijiensis dispersal and the measures of dispersal estimated in this work will be useful in parameterizing models aimed at a better understanding of the spatial patterns of fungicide resistance evolution under different management strategies.

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