« Ecologie et dynamique des populations » Unité de Pathologie Végétale Journée PHI « Ecologie et dynamique des populations » 24/01/2008 Unité de Pathologie Végétale

Questions de recherche 1. Comprendre et mesurer la migration (ou les flux de gènes / de génotypes) des micro-organismes phytopathogènes pour améliorer l’efficacité des méthodes de lutte. 2. Mesurer l’impact des facteurs externes sur l’évolution des populations de micro-organismes phytopathogènes: -activités humaines (dont méthodes de lutte) -environnement au sens large

Répartition géographique de souches de Watermelon mosaic virus sur cucurbitacées maraîchères (2004-2007) Souches « classiques » seules Souches « classiques » + Souches « émergentes » D’où proviennent les souches émergentes et comment ont-elles été introduites ? Pourquoi « émergent »-elles ? Rôles des plantes hôtes et des vecteurs ? Peut-on prédire leur dissémination ?

 Important d’estimer la migration Comprendre et mesurer la migration des micro-organismes phytopathogènes pour améliorer l’efficacité des méthodes de lutte. ● McDonald & Linde 2002: « potentiel évolutif » (PE) de micro-organismes: - mutation - taille effective des populations - système de reproduction - migration / flux de gènes - réponse à la sélection Le PE (surtout les capacités de migration) est corrélé aux capacités d’émergence de micro-organismes (contournement des résistances; adaptation aux fongicides) ● Gestion des résistances dans le cas de maïs transgénique Bt avec la stratégie « zones refuges »: dépend de même très fortement de la migration du ravageur ciblé.  Important d’estimer la migration

● Objectifs: 1.1. Quelle est la contribution des différentes niches écologiques des micro-organismes (agricoles et non agricoles) aux épidémies ? - Identifier les sources des épidémies (infections primaires) - Quantifier leur importance épidémiologique (taille et flux)

La bactérie phytopathogène Pseudomonas syringae est inféodée au cycle hydrogéologique Souches d’une même lignée génétique (identiques pour 4 gènes marqueurs) isolées de neige, de l’eau d’arrosage, et d’une épidémie de bactériose du melon -> migrations à longues distances -> contributions épidémiologiques relatives des différents supports et des différentes zones géographiques ?

1.2. Comment utiliser les connaissance sur la migration des micro-organismes pour améliorer les méthodes de lutte ? - Quantifier la migration des micro-organismes (échelle spatiale et fréquence) ● Différentes échelles Hôte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 160 159 158 157 156 155 154 153 152 151 150 149 148 147 146 145 144 143 142 141 Parcelle Région

*Méthodologie: si diversité forte et structurée, génétique des populations: méthodes « directes » (identifier les individus issus de populations exogènes) indirectes (ex. basées sur un patron d’isolement par la distance) incorporation de données épidémiologiques?

1.3. Comment exploiter l’information provenant de la génétique/dynamique des populations de vecteurs pour mieux estimer celles des populations de micro-organismes ? Initiation épidémie virale (infections primaires) - Dynamique des arrivées de pucerons ailés ? => Piège à succion à Avignon Structuration des populations de pucerons ? - Quels pucerons sont virulifères ? => Détection virus non persistants dans les pucerons ? Temps de rétention des virus dans les vecteurs ? Sources des épidémies ? Développement épidémie virale (infections secondaires) Attractivité des plantes virosées/saines ? Efficacité de transmission virale selon les espèces/génotypes de pucerons? - Dynamique des populations de pucerons? - Dispersion des pucerons?

de micro-organismes phytopathogènes 2. Mesurer l’impact des facteurs externes sur l’évolution des populations de micro-organismes phytopathogènes ● Objectifs: 2.1. Quelles sont les pressions de sélections qui vont favoriser l’émergence de variants (virulents/agressifs) de micro-organismes ? - substrats (mobiles ou inertes) - plantes hôtes (espèces, gènes de résistances) - espèces et génotypes de vecteurs - environnement physique - environnement biologique *Méthodologie ?? Coupler génétique des populations / génétique des micro-organismes / épidémiologie 2.2. Quels sont les variants de micro-organismes les plus susceptibles d’être sélectionnés favorablement et d’émerger ? - mutants - recombinants *Méthodologie: comparaison quantitative de la fitness de variants de micro-organismes en routine (micro-organismes cultivables vs. non cultivables).

 =  Mesure de pression de sélection Alignement de séquences codantes séq. 1: ACC GGT TTT TAT ... séq. 2: ACT GGT TTA ATG ... séq. 3: ACT GGT TAT ATG ... . Alignement de séquences codantes nb substitutions non syn. / site non synonyme  = nb substitutions syn. / site synonyme

Déterminant de virulence par rapport à une résistance déployée Pression de sélection sur la protéine P25 du BNYVV w = 0,3 w = 4,7 w = 54,7 aa 68 Déterminant de virulence par rapport à une résistance déployée chez la betterave