Histoire évolutive de Xanthomonas arboricola, espèce bactérienne composée de souches pathogènes et commensales

par Déborah Merda

Thèse de doctorat en Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions

Sous la direction de Marie-Agnès Jacques et de Marion Fischer Le Saux.

Soutenue le 29-11-2016

à Angers , dans le cadre de École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers) , en partenariat avec Physiologie moléculaire des semences (Unité mixte de recherche INRA-INH-Université d'Angers) (laboratoire) et de UMR 1345- Institut de Recherche en Horticulture et Semences- IRHS (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Simoneau.

Le jury était composé de Didier Tharreau.

Les rapporteurs étaient Virginie Ravigné, Olivier Tenaillon.


  • Résumé

    Comprendre l’émergence des maladies dans les agroécosystèmes nécessite d’étudier l’histoire évolutive des populations bactériennes associées aux plantes. L’objectif de ce travail était de déterminer les évènements évolutifsconduisant à l’émergence des lignées pathogènes ou pathovars dans l’espèce Xanthomonas arboricola. Une analyse de génétique des populations a été menée sur un panel de souches phytopathogènes et commensales et complétée par l’inférence des gains et pertes de facteurs de virulence. Cette espèce possède une structure de population épidémique ; les clones épidémiques ont émergé suite à l’acquisition de facteurs de virulence à partir d’un fond recombinant de souches commensales. Une analyse de génomique des populations et la reconstruction de scénarios de divergence entre ces clones et le réseau de souches recombinantes, a montré la persistance d’un flux de gènes asymétrique entre ces deux groupes, dans le sens souches pathogènes vers souches commensales. Enfin, l’histoire évolutive du principal facteur de virulence des Xanthomonas, le système de sécrétion de type 3, a été retracée au sein du genre, et a montré que celui-ci avait été acquis ancestralement puis perdu dans certaines souches commensales. En conclusion, l’ancêtre commun de X. arboricola possédait des facteurs de virulence et au sein des souches commensales, certaines ont perdu ces facteurs, tandis que d’autres ont conservé le répertoire ancestral. Ces dernières diffèrent peu de certains agents pathogènes, et pourraient représenter un risque pour de nouvelles émergences. Des travaux de génomique fonctionnelle permettraient de valider ces hypothèses.

  • Titre traduit

    Evolutionary history of Xanthomonas arboricola, bacterial species composed of pathogenic and commensal strains


  • Résumé

    Deciphering the evolutionary history of bacterial populations associated to plants is necessary to understand diseaseemergence in agroecosystems. The aim of this study is to unveil the evolutionary events responsible for pathogeniclineages or pathovar emergences in Xanthomonas arboricola. This species is composed of both plant pathogenic andcommensal strains Population genetics analyses and gain and loss inferences of virulence factors showed that X. arboricola exhibits an epidemic population structure, within which epidemic clones emerged from a recombinogenic background population following virulence factor acquisition. Population genomics and inference of divergence scenarii between epidemic clones and the network of recombinant strains showed persistence of homologous recombination along divergence of these two groups, with an asymmetric gene flux from pathogenic strains to commensal ones. Finally, evolutionary history of the type three secretion system (T3SS), the main virulence factor in Xanthomonas genus, was studied at genus scale and showed that T3SS was ancestrally acquired and lost in commensal strains. Altogether these analyses allowed us to show that the common ancestor of X.arboricola had virulence factors, and that within commensal strains, some lost these virulence factors whereas others kept the ancestral repertoire. These latter strains have a similar repertoire to that of some pathogenic strains, and could represent a risk for new disease emergence. Functional genomics could allow us to validate these hypotheses.


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