Anticiper, comprendre et analyser les pathologies complexes et émergentes des chênes

Anticipating, understanding and analysing the complex and emerging pathologies of oaks

• Auteur / Autrice : Lisa Eichenlaub
• Direction : Cécile Robin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques et forestières
• Date : Soutenance le 22/08/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Benoît Marçais
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Beat Ruffner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Agnès Jacques, Renaud Ioos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets des changements climatiques

Changements climatiques

Maladies

Chênes

Mots clés libres

Déperissement

Quercus spp.

Maladie émérgente

Bioagresseurs

Changements climatiques

Surveillance

Decline

Quercus spp.

Emerging disease

Bioagressors

Climates changes

Territory survey

Résumé

Les chênes européens (Quercus robur, chêne pédonculé et Q. petraea, chêne sessile) sont deux essences forestières emblématiques d’un point de vue écologique, économique et culturel en France. Ces espèces longévives jouent des rôles majeurs dans de nombreux écosystèmes et représentent respectivement 11 et 12% du volume de bois de feuillus sur pied en France. Cependant, elles sont soumises à des perturbations biotiques et abiotiques, dont la fréquence augmente dans le contexte des changements globaux. Ainsi les dépérissements, syndromes multifactoriels, et les maladies causées par des agents pathogènes exotiques ou natifs, ont fortement impacté les chênaies depuis le début du XXème siècle. La nature de ces dépérissements ainsi que les interactions entre facteurs biotiques et abiotiques les générant sont encore mal connues. Les deux premiers chapitres de cette thèse proposent de définir une partie de leur étiologie par une étude des pathobiomes corticaux et racinaires. Le troisième chapitre se concentre sur l’importance de la surveillance du territoire comme levier de prévention à l’introduction d’agents exotiques et plus particulièrement à la menace que représentent les organismes de quarantaine. Un dépérissement rapide des chênes (AOD - Acute Oak Decline) touche actuellement les chênaies du Royaume-Uni. Médié par des facteurs abiotiques (température et précipitations), l’AOD serait déclenché par des insectes (Agrilus biguttatus principalement) et un complexe d’espèces bactériennes. Cette maladie illustre parfaitement le paradigme du pathobiome car les interactions complexes hôte-pathobiome-insecte seraient essentielles à son développement. Afin de préciser la prévalence en France des symptômes associés à l’AOD et le rôle joué par les bactéries sur les dépérissements observés, une étude sur l’étiologie des nécroses corticales associées, ou non, à des attaques d’agriles sur des chênes dépérissant a été réalisée. Le premier signalement en France de la présence des bactéries Brenneria goodwinii, Gibbsiella quercinecans et Rahnella victoriana dans ces nécroses a ainsi pu être réalisé sur Q. robur et Q. petraea. Cependant, ces bactéries ont été isolées moins fréquemment dans les lésions collectées que les champignons Fusarium quercinum, F. falsibabinda, Neonectria sp., et N. punicea. Des inoculations de jeunes plants de chênes ont par ailleurs confirmé le pouvoir pathogène de ces agents fongiques. Ceci confirme l’importance du pathobiome dans les symptômes associés à l’AOD et suggère un rôle non négligeable d’agents pathogènes fongiques, jusqu’alors sous-estimé. Les relations entre microbiote du sol et dépérissement chronique des chênes ont été analysées en forêt de Chantilly (Oise, France). Via une approche de comparaison par couple de chênes 2 dépérissant et non dépérissant, une analyse de la diversité microbienne des champignons et oomycètes par metabarcoding a été effectuée. L’étude a révélé que les compositions dépendaient principalement des types de sol et de l’état sanitaire de l’arbre selon le compartiment échantillonné (sol, rhizosphère ou racines). Un outil d’aide au diagnostic et à l’identification des problèmes phytosanitaires nommé NESTOR (SurveillaNce des chÊnes et diagnoSTic phytOsanitaiRe) a été développé. Recensant les principaux bioagresseurs et problèmes abiotiques rencontrés sur des chênes, il est destiné au grand public et aux professionnels afin d’encourager la surveillance passive et de soutenir la surveillance active du territoire. Cette dernière étant réalisée en France par le Département de la Santé des Forêts. En 2022-2023, une intensification de la surveillance de la maladie du flétrissement du chêne, causée par l’organisme de quarantaine Bretziella fagacearum, a été menée via la collecte d’échantillons d’arbres symptomatiques. [...]

European oaks (Quercus robur, pedunculate oak and Q. petraea, sessile oak) are two emblematic forest species with important ecological, economical and cultural roles. These species are essential in many ecosystems and represent respectively 11 and 12% of the volume of standing wood of deciduous trees in France. However, they are subject to biotic and abiotic disturbances, which have increased in frequency and intensity due to global changes. Declines, which are multifactorial syndromes, and diseases caused by exotic or native pathogens, have strongly affected oaks since the beginning of the 20th century. The nature of these declines, as well as the interactions between biotic and abiotic factors causing them, are not fully understood. This thesis proposes to define part of their etiology through a study of the cortical and root pathobiomes. Finally, it stresses the importance of territorial surveillance as a way to prevent the introduction of exotic pathogens, especially the threat represented by quarantine organisms. Acute Oak Decline (AOD) is currently affecting oak populations in the United-Kingdom. Mediated by abiotic factors (temperature and precipitation), AOD would be triggered by insects (mainly Agrilus biguttatus) and a complex of bacterial species. This disease perfectly illustrates the pathobiome paradigm, as the complex host-pathobiome-insect interactions are essential to its development. In order to clarify the prevalence of symptoms associated with AOD in France and the role played by bacteria in the observed declines, a study of the etiology of cortical necroses associated or not with attacks of A. biguttatus on declining oaks has been observed. The first report on the presence of bacteria Brenneria goodwinii, Gibbsiella quercinecans and Rahnella victoriana in necroses has been made on Q. robur and Q. petraea in France. However, these bacteria have been isolated less frequently in the lesions than the fungi Fusarium quercinum, F. falsibabinda, Neonectria sp., N. punicea. Moreover, their pathogenicity was confirmed by the inoculations of young oak plants. This confirms the importance of the pathobiome in the symptoms associated with AOD and suggests a significant role of fungal pathogens, which was previously underestimated. The relationships between soil microbiota and chronic oak decline were analyzed in the Chantilly Forest (Oise, France) and with a comparison approach by pair of declining and non-declining oaks, an analysis of the fungal and oomycetes diversities by metabarcoding was performed. The study revealed that the compositions mainly depend on the types of soil and the health status of the trees according to the compartment sampled (bulk soil, rhizosphere or roots). 4 Finally, to help the diagnosis and the identification of phytosanitary problems on Quercus spp. in France, an interactive tool called NESTOR (phytosaNitary survEillance and diagnoSTics of Oaks in FRance), has been developed. Inventorying the main bioaggressors and abiotic problems on oaks with this tool is intended to encourage passive surveillance of the territory by the general public and professionals and also to support the active surveillance of the territory led by the Forest Health Department of the French Ministry of Agriculture and Food in France. In 2022-2023, intensified surveillance of oak wilt disease, caused by the vascular fungus Bretziella fagacearum, was carried out by collecting samples from symptomatic trees. The isolations and diagnoses conducted during this thesis confirmed that the fungus is still absent from the territory, but that it remains important to stay vigilant about its possible introduction in France.