Genetic diversity and structure of the superabundant whitefly populations, vectors of viruses causing diseases of cassava in three East African countries (Malawi, Tanzania, and Uganda)

par Hadija Mussa Ally

Thèse de doctorat en Biologie des populations

Sous la direction de Hélène Delatte.

  • Titre traduit

    Diversité et structuration génétique des populations émergentes d’aleurodes vecteurs de maladies sur manioc en Afrique de l’Est (Malawi, Tanzanie, et Uganda)


  • Résumé

    Des pullulations d’aleurodes du complexe d'espèces cryptiques de Bemisia tabaci ont été associées à la propagation de deux maladies frappant le manioc en Afrique orientale: la maladie de la mosaïque du manioc (CMD) et, plus récemment (2000), la maladie de la striure brune du manioc (CBSD). Parmi les espèces d’aleurodes de ce complexe, l’espèce SSA2 a été associée à la première épidémie de CMD au cours des années 1990 en Ouganda. Cependant, SSA2 aurait été remplacée par SSA1 dans les années 2000, provoquant une recrudescence de CMD et de CBSD, participant à leur propagation dans plusieurs pays voisins. L’hypothèse défendue à ce jour expliquant la propagation de ces maladies vers le sud et l'ouest de l'Afrique incrimine cette nouvelle espèce considérée comme émergente dans certains de ces pays. Dans ma thèse, j’ai utilisé des données écologiques et des approches moléculaires afin de mieux comprendre les facteurs à l'origine des pullulations de vecteurs en Afrique de l'Est. Nous avons ainsi analysé : i) l’abondance, la diversité et la répartition des espèces sur un transect comprenant : Ouganda, Tanzanie et Malawi, ii) la diversité génétique et la structure des populations actuelles des espèces de B. tabaci, iii) des échantillons des années 90 comparés aux populations actuelles (2017). Cette étude nous a permis d’avoir une image d’une situation plus complexe qu’attendue, en effet, l’espèce SSA1 a été détectée comme à l’origine dans certaines des pullulations observées mais également d’autres espèces, notamment IO et SSA1-SG3 ont aussi montrées cette capacité. Les pullulations observées ne sont donc pas uniquement liées à une seule espèce en Afrique de l’Est. En outre, nous avons pu montrer que la communauté d'espèces et sa diversité génétique diffère d'un pays à l'autre, impliquant des situations épidémiologiques différentes, sans aucun schéma d'invasion détecté entre pays. En outre, l’analyse des anciens échantillons n’a pas montré l’implication d’une nouvelle espèce ou population en 20 ans, toutefois, nous avons observé un changement de dynamique au sein des groupes génétiques représentés au cours du temps.


  • Résumé

    High population of the whitefly, Bemisia tabaci Gennadius, a cryptic species complex had been associated with the vectoring and spread of viruses causing two diseases of cassava in East Africa: the cassava mosaic disease (CMD) and cassava brown streak disease (CBSD). Among the B. tabaci species, sub-Saharan Africa 2 (SSA2) was the vector associated with an epidemic of CMD since the 1990s in Uganda. However, this species is now replaced by the SSA1 and led to development of another epidemic by CBSD since the mid 2000s. The spread of both diseases toward South and West Africa is feared with this new supposed invader. In my thesis I have used ecological data and molecular approaches (mitochondrial and nuclear markers) to better understand the factors driving the presence of the superabundant whitefly populations on cassava in East Africa. We have analyzed: i) species abundance, diversity and distribution (geographic and host plants) along a transect survey over three East African countries: Uganda, Tanzania, Malawi, ii) the genetic diversity and structure of current populations of B. tabaci species, and iii) comparing genetic changes between the old and new populations collected in 1997 and 2017, respectively.This study involving large number of samples provided insights of a more complex picture than expected. SSA1 was found to be the source of the some observed outbreaks although other species, notably IO and sub-group 3 of SSA1 (SSA1-SG3) have also shown this capability. The observed outbreaks are therefore not just related to a single species in East Africa. In addition, we showed that the species community and its genetic diversity differ from one country to another, involving different epidemiological situations, without any clear pattern of invasion detected between the countries. Analysis of old samples did not show the involvement of a new species or the emergence of a new population in 20 years, although the dynamics within the whitefly genetic groups was observed over time. Our results contributed new knowledge on the super abundant populations on cassava in Eastern Africa and help develop targeted control measures for the local populations.


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