Démarche d’ingénierie écologique en santé des plantes : étude du rôle des couvre-sol végétaux des vergers dansl'émergence des maladies des arbres fruitiers causées par Pseudomonas syringae

par Benoit Borschinger

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Cindy Morris et de Elise Buisson.

Soutenue le 06-12-2016

à Avignon , dans le cadre de École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon) , en partenariat avec Pathologie végétale (Unité de recherche) , Tersys (Structure fédérative de recherche) , Institut Méditerranéen de la Biodiversité et d’Ecologie marine et continentale (laboratoire) et de Pathologie végétale (laboratoire) .

Le jury était composé de Christian Steinberg, Theo Smits, Sylvaine Simon, François Mesléard.

Les rapporteurs étaient Christian Steinberg, Theo Smits.


  • Résumé

    Démarche d’ingénierie écologique en santé des plantes : gestion des couvre-sol des vergers pour lutter contre les bactérioses des arbres fruitiers provoquées par Pseudomonas syringaeIdentifier les réservoirs et sources d’inoculum des agents phytopathogènes est un enjeu majeur en pathologie végétale. Les systèmes agricoles pérennes, tels que les vergers, sont soumis aux attaques de nombreux ravageurs et agents microbiens pathogènes. P. syringae, agent phytopathogène responsable de l’émergence de maladies des arbres fruitiers, dont la récente épidémie du chancre bactérien du kiwi causée P. syringae pv. actinidiae (Psa), représente un enjeu économique important au niveau mondial. En France, les moyens de lutte sont constitués de traitements cupriques et de gestes préventifs visant à réduire la propagation de la bactérie au sein et entre les vergers. Avec la prise de conscience de la nécessité de la conservation de l’environnement par les consommateurs et producteurs, les méthodes de cultures actuelles ont tendances à s’orienter vers celles de l’agroécologie et l’usage de l’ingénierie écologique au service de la santé des plantes. En verger, la gestion des communautés de plantes des couvre-sols donne de bons résultats dans la lutte conte certaines espèces de ravageurs, tels que les arthropodes herbivores, mais les effets sur les communautés de microorganismes pathogènes restent inexplorés. Les plantes couvre-sol et adventices des vergers hébergent d’abondantes communautés de P. syringae, cependant le rôle de ces couverts végétaux dans l’émergence des maladies des arbres fruitiers reste incompris. Par conséquent, les travaux de recherche presentés ici focalisent sur l’étude simultanée des communautés de P. syringae associées aux plantes couvre-sol et aux arbres fruitiers de trois vergers d’abricotiers et de quatre vergers de kiwis du département de la Drôme, sud-est de la France, choisis pour leur état sanitaire (sain, malade ou émergence de la maladie), ainsi que des pratiques de gestion du couvre-sol différentes (sol nu, enherbement des inter-rangs, enherbement des inter rangs et rangs des arbres). En l’absence d’outils permettant une identification rapide et une affiliation à l’un des 13 phylogroupes actuellement décris pour l’espèce P. syringae, l’étude du génome complet d’une cinquantaine de souches de P. syringae a permis la mise au point de marqueurs moléculaires capables d’identifier 9 des 13 phylogroupes. L’étude des communautés de P. syringae hébergées par les couvre-sols végétaux montre un effet de la composition des communautés des plantes couvre-sol sur l’abondance et la structure des communautés de P. syringae. La présence de Prunella vulgaris, une plante de la famille des Lamiaceae, est corrélée avec une diminution de l’abondance des P. syringae. La reproductibilité de ce résultat est actuellement en cours d’investigation dans une parcelle expérimentale. Cependant, les résultats préliminaires montrent une absence d’effet de P. vulgaris sur l’abondance de P. syringae. L’étude simultanée des communautés de P. syringae des couvre-sols végétaux et des arbres fruitiers montre que des échanges se font entre les deux compartiments en raison de la présence de souches génétiquement proches. Chez le kiwi, lorsque Psa est présent il coexiste toujours avec d’autres P. syringae, soulevant la question des interactions entre ces souches et leur rôle dans l’émergence de la maladie. Enfin, les résultats mettent en avant un potentiel antagonisme entre les phylogroupes 1 et 2.

  • Titre traduit

    Process of ecological engineering in plant health : study of the role of orchard ground cover plants in the emergence of fruit trees diseases caused by Pseudomonas syringae


  • Résumé

    Process of ecological engineering in plant health: study of the role of orchard ground cover plants in the emergence of fruit tree diseases caused by Pseudomonas syringaeIdentification of reservoirs and inoculum sources of plant pathogenic microorganisms is a major issue in plant pathology. Perennial agricultural systems, such as orchards, are exposed to many pests and pathogenic microorganisms. P. syringae, a phytopathogenic bacterium responsible for the emergence of diseases of fruit trees, including the recent outbreak of bacterial canker of kiwifruit caused P. syringae pv. actinidiae (Psa), represent an important economic issue worldwide. In France, means of control of bacterial canker consist of copper treatments and preventive measures in order to reduce the spread of bacteria within and between orchards. With the awareness for environmental conservation by consumers and producers, current cultivation methods tend to be progressively replaced by more agroecological ones and the use of ecological engineering to improve plant health. Ecological engineering of orchard ground cover plant communities provides good results for the control of orchard pests, such as herbivorous arthropods, but the effects on pathogenic microbial communities remains unexplored. The ground cover plants and orchard weeds host abundant P. syringae communities, however the role of ground covers in the emergence of fruit tree diseases remains ignored. Therefore, the research presented here is focused on the simultaneous study of P. syringae communities associated with ground covers and fruit trees from three apricot and four kiwifruit orchards of Drôme county, southeastern France, chosen for their health status (healthy, diseased, or disease emergence), as well as different ground cover management practices (bare soil, ground cover in inter-rows, ground cover in inter-rows and tree rows). In the absence of tools for rapid identification and affiliation to one of 13 currently described phylogroups for the P. syringae species, the screening of whole genomes of more than fifty P. syringae strains has allowed the development of specific molecular markers able to identify 9 of the 13 phylogroups. Results show that ground cover P. syringae community abundances and structures are correlated to plant community composition. The presence of Prunella vulgaris, a plant of the Lamiaceae family, is correlated to a decrease in the P. syringae abundances. Reproducibility of this result is currently under investigation in an experimental field. However, preliminary results from the experimental field show that the presence of P. vulgaris in 1-year-old ground covers is not correlated to a decrease in P. syringae abundances. Simultaneous study of ground cover and fruit tree P. syringae communities highlight bacterial exchanges between these two compartments because of the presence of genetically correlated strains in both of them. When present, Psa coexist with other P. syringae, raising the question of the interaction between these strains and their role in the emergence of the disease. Finally, the results highlight a potential antagonism between phylogroups 1 and 2.



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