Virulence and Multiple infections of Hyaloperonospora arabidopsidis (Gäum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. on Arabidopsis thaliana (L.) Heyhn.

par Shanerin Falab

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Jacqui Shykoff.

Soutenue le 03-08-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Écologie, systématique et évolution (Orsay, Essonne ; 2002-....) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Juergen Kroymann.

Le jury était composé de Jacqui Shykoff, Juergen Kroymann, Oliver Kaltz, Lydia Bousset, Minus Van Baalen.

Les rapporteurs étaient Oliver Kaltz, Lydia Bousset.

  • Titre traduit

    Virulence et infections multiples de Hyaloperonospora arabidopsidis (Gäum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. chez Arabidopsis thaliana (L.) Heyhn.


  • Résumé

    Les infections multiples sont courantes dans la nature et sont considérées comme très importantes dans l'évolution des caractéristiques biologiques des parasites. Théoriquement, les infections multiples devraient entraîner une évolution de la virulence à la fois comme stratégie adaptative et comme stratégie plastique. Dans cette thèse, j'utilise Hyaloperonospora arabidopsidis, un parasite naturel d'Arabidopsis thaliana, qui s'est avéré pratique pour des études en écologie évolutive, pour étudier: i) les infections multiples consécutives à la co-inoculation et à l'inoculation séquentielle; succès de l'infection et succès de transmission d’une souche individuelle (génotypage par PCR) et des phénotypes d'infection, y compris virulence entre inoculation unique et mixte, iii) effet du délai d'inoculation et d'ordre des souches inoculées sur les phénotypes d'infection et le succès de l'infection individuelle. Ici, j'ai trouvé une fréquence plus élevée de co-infection à la suite de l'inoculation séquentielle que à la suite de la co-inoculation des mêmes combinaisons de souches. L'inoculation mixte de certaines combinaisons de souches a entraîné une modification des phénotypes d'infection, souvent avec un succès d'infection plus faible chez certaines souches à la suite des inoculations en mélanges qu’en inoculation simple. Ce résultat implique une interférence entre les souches dans l'inoculum mixte. La virulence globale de l'infection après l'inoculation mixte n'était pas toujours supérieure à celle de l'infection à souche simple. De plus, les souches uniques utilisées dans ces expériences ne différaient pas toujours les unes des autres en termes de virulence. Le seul test d'un mélange de génotypes à trois souches a provoqué une virulence globale plus élevée que les trois infections à souche unique respectives. Une plus grande virulence globale dans ce cas pourrait être due à la plasticité des souches parasitaires inoculées, à la réponse à la présence d'autres souches dans l'inoculum mixte ou à l'effet de multiples souches supprimant le système de défense de l'hôte. Lorsque les souches ont été inoculées de manière séquentielle et non ensemble, le succès de l'infection de souches individuelles différait entre les différents ordres d'inoculation, ce qui pourrait être dû à des effets indirects via le système de défense de l'hôte. En résumé, l'inoculation séquentielle a semblé réduire l'interférence entre les souches parasitaires, avec un effet de décalage temporel et d'ordre de la souche inoculée sur le succès de l'infection de souches individuelles. Une interférence dans un inoculum mixte peut générer différents succès d'infection et phénotypes d'infection à partir des inoculations individuelles respectives. J'ai trouvé un cas évident de virulence globale plus élevée dans les infections causées par des inoculations mixtes. Par conséquent, une virulence globale plus élevée peut se produire malgré le fait que nous ne trouvions pas de meilleures performances de génotypes plus virulents dans des infections à la suite d'inoculations mixtes. Ainsi, ces résultats ne permettent pas de prédire l’évolution de la virulence supérieure parmi ces combinaisons de souches testées. Cependant, la plasticité des phénotypes des souches inoculées dans l'inoculum mixte a généré une virulence globale de l'infection plus élevée. Ces résultats peuvent aider à comprendre comment les génotypes de parasites répondent aux infections mixtes.


  • Résumé

    Multiple infections are common in nature, and are considered very important in the evolution of parasite life-history traits. Theoretically, multiple infections should lead to evolution of higher levels of virulence both as an adaptive and as a plastic strategy. In this thesis I use Hyaloperonospora arabidopsidis, a natural parasite of Arabidopsis thaliana, which has proven a useful tool for unlocking some evolutionary ecology questions, to investigate: i) multiple infections following co-inoculation and sequential inoculation, ii) number of infected plants, infection success and transmission success of individual strain (genotyping via PCR), and infection phenotypes including virulence between after single- and mixed inoculation, iii) effect of time lag of inoculation and order of inoculated strain on infection phenotypes and individual strain infection success. Here I found that sequential inoculation contributed higher frequency of co-infection than co-inoculation of the same strain combinations. Mixed inoculum of some strain combinations led to modification of overall infection phenotypes, often with poorer infection success of individual strains compared with that of the more infectious strains. This result implies interference between strains in mixed inoculum. Overall virulence of infection after mixed inoculation was not always higher than that of single strain infection. Furthermore the single strains used in these experiments did not always differ from each other in virulence. The one test of a three-strain mixture of genotypes caused higher overall virulence than the three respective single strain infections. Higher overall virulence in this case might be caused by plasticity of inoculated parasite strains reponse to the presence of other strains in mixed inoculum or an effect of multiple strains suppressing the host defence system. When strains were inoculated sequentially instead of together, infection success of individual strains differed between different orders of inoculation, which could be due to indirect effects via the host defence system. In summary, sequential inoculation seemed to reduce interference between parasite strains, with effect of time lag and order of inoculated strain on infection success of individual strains. Interference in mixed inoculum can generate different infection successs and infection phenotypes from the respective single inoculations. I found one clear case of higher overall virulence in infections caused by mixed inoculations. Thus higher overall virulence can occur despite our not finding higher performance of more virulent genotypes from infections following mixed inoculations. Thus these finding do not predict the evolution of higher virulence among these strain combinations tested. However, plasticity of phenotypes of inoculated strains in mixed inoculum did generate higher overall virulence of infection. These findings can help to understand how the parasite genotypes respond to in mixed infections.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 31-12-2019


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