Soutenance mémoire
Analyse de la diversité génétique et structuration des populations d’ A.euteiches
Aphanomyces euteiches, un agent particulier parmi les parasites telluriques du pois
Les maladies racinaires du pois sont provoquées par de nombreux champignons du sol. Elles peuvent être réparties en quatre catégories (Hagedorn, 1984; Messiaen et al., 1991; Maufras et al., 1997a; Maufras et al., 1997b): – les fontes de semis, provoquées par Pythium spp. , Rhizoctonia solani (AG4 et AG5), et plus secondairement Botrytis cinerea et Sclerotinia sclerotiorum. Elles sont généralement bien contrôlées par les traitements de semence, – la pourriture racinaire précoce, provoquée par Aphanomyces euteiches, qui se manifeste dès un mois après le semis en conditions favorables, – Le flétrissement précoce du pois (Fusarium oxysporum f.sp. pisi), fréquent aux EtatsUnis, maladie vasculaire qui n’ a été signalée que sporadiquement en Champagne ; des attaques de Sclerotinia sclerotiorum peuvent également être observées sur pois potager (Messiaen et al., 1991), – les nécroses racinaires de fin de cycle, très fréquentes en France (Didelot et al., 1994), provoquées par le « complexe parasitaire de fin de cycle » : Phoma medicaginis var. pinodella, Fusarium solani f.sp. pisi, F. oxysporum, Chalara elegans, et plus secondairement par F.culmorum, F. arthrosporoides et F.redolens ( Tu, 1987; Oyarzun & van Loon, 1989; Persson et al., 1997). La chronologie d’apparition des principales maladies racinaires sévissant en France est résumée sur la Figure S.1. Parmi ces différentes espèces fongiques, Aphanomyces euteiches est reconnu comme l’agent pathogène le plus nuisible (Hagedorn, 1984; Persson et al., 1997).
La pourriture racinaire à Aphanomyces (« aphanomyces root rot
racinaire du pois due à Aphanomyces euteiches Drechs. a été décrite pour la première fois aux USA dans les années 1920 (Jones & Drechsler, 1925), dans une région du Wisconsin où la culture du pois était intensive depuis 1889, date à laquelle s’étaient installées les premières usines de mise en conserve. Cette nouvelle maladie, s’exprimant préférentiellement en saison humide et douce, fut ensuite mise en évidence dans pratiquement toutes les zones productrices de pois des Etats-Unis (Papavizas & Ayers, 1974). Cette maladie a été ensuite évoquée dans de nombreuses régions du monde, particulièrement en Amérique du Nord, Europe, Australie, Nouvelle-Zélande et Japon, sur pois mais également sur d’autres Légumineuses (Tableau S.1). En Europe, A.euteiches est connu comme pathogène essentiellement sur pois (Oyarzun et al., 1993; Bødker et al., 1993), mais il a été isolé localement de symptômes de pourriture racinaire sur féverole en Angleterre (Salt & Delaney, 1986). En France, il a été mis en évidence dès 1932 (Labrousse, 1933), mais n’a posé de problèmes significatifs qu’à partir de 1993 en Seine-et Marne, Eure et Eure-et-Loir, et ce uniquement sur les cultures de pois (Didelot et al., 1994). 1.2.2 Symptômes de la maladie Les symptômes sur pois se manifestent à deux niveaux, souvent dès le stade 3-4 feuilles. Sur la partie souterraine, on observe la présence de lésions molles et translucides sur les· radicelles dès 3-4 jours après infection, lésions qui évoluent en une pourriture brun-miel s’étendant sur tout le système racinaire et sur l’épicotyle. A partir du début floraison, ces nécroses s’assombrissent, du fait de l’attaque des champignons du complexe parasitaire des racines (essentiellement Fusarium solani et Phoma medicaginis var. pinodella), et les racines et nodosités touchées se dessèchent. L’épicotyle présente alors un étranglement caractéristique (Figure S.2). A partir de la mi-floraison, A. euteiches n’est plus isolable à partir des racines, mais on peut observer les oospores caractéristiques du champignon dans le cortex des racines malades (Figure S.2) . Au niveau aérien, la maladie entraine un nanisme et un déssèchement des plantes. A· l’échelle de la parcelle, elle se manifeste dès le stade 5-6 feuilles par des zones de végétation vert pale, qui tournent rapidement au jaune en se tassant (« ronds jaunes »)(Figure S.2). Lorsque l’attaque a eu lieu tôt en végétation, les plantes touchées ne fleurissent pratiquement pas et forment très peu de gousses.
Répartition de la maladie en France
Actuellement, la majeure partie des zones connues infestées restent localisées au Bassin Parisien : essentiellement Seine-et-Marne, Aisne, Eure et Eure-et-Loir, mais aussi dans une moindre mesure Oise, Somme, Marne, Loir-et-Cher. D’autres foyers isolés sont également connus, en Bretagne, Charente-Maritime, Pyrénées Atlantiques, Centre, et plus récemment dans le Rhone et l’Isère (Figure S3). Les zones infestées sont estimées à 4% des surfaces nationales de pois protéagineux, qui représentaient 466 000 ha en 2000 (Benoît Carrouée, UNIP, communication personnelle 2000). Provoquant de graves dégâts en années favorables comme ce fut le cas en 1994 et surtout 1995 (chutes de rendement pouvant localement atteindre 100%), cette maladie est devenue l’une des grandes préoccupations de la filière pois, et ce d’autant plus que les surfaces touchées s’étendent et qu’ aucun moyen de lutte n’est actuellement efficace. Particulièrement préjudiciable sur pois protéagineux compte-tenu des surfaces touchées, la maladie est également redoutée des producteurs de pois de conserve, notamment en Bretagne.
L’agent pathogène Classification
Le genre Aphanomyces (du grec Aphano- = imperceptible et -myces = champignon) a été décrit et établi par De Bary en 1860. Il est aujourd’hui rangé dans la classe des Péronosporomycètes (ou Oomycètes), qui rassemble des hétérotrophes analogues de champignons, et se place dans le règne des Straminiphila, règne qui comprend aussi des algues unicellulaires et chromophiles (voir Patterson 1989, cité par (Hudspeth et al., 2000)). D’après une étude récente de taxonomie morphologique, physiologique et moléculaire (analyse phylogénétique du locus COX2 du génome mitochondrial), Aphanomyces se trouve dans la sous-classe des Saprolegniomycetidae, ordre des Saprolégniales et famille des Saprolégniacées (Hudspeth et al., 2000). Une étude phylogénétique des séquences du gène de la petite-sous-unité ribosomique (SSU rDNA) sur les Péronosporomycètes confirme ces classements (Riethmuller et al., 1999).A titre de comparaison, les genres Pythium et Phytophthora se trouvent dans la sous-classe des Peronosporomycetidae, ordre des Pythiales. Une autre étude taxonomique et phylogénétique (Figure S.4) réalisée récemment sur la base de comparaisons de séquences des espaces internes transcrits (ITS) et de la grande sous-unité de l’ADN ribosomique (LSU rDNA) fait apparaître qu’ Aphanomyces est l’un des genres les plus primitifs de la famille des Saprolegniaceae (Leclerc et al., 2000). Le genre Aphanomyces est sous-divisé en 3 sous-genres sur la base de l’ornementation des parois interne et externe de l’oogone (Scott, 1961) : les sous-genres Axyromyces et Asperomyces qui renferment les espèces aquatiques, et le sous-genre Aphanomyces comprenant les espèces pathogènes des racines des phanérogames, des poissons et crustacés. Le sous-genre Aphanomyces est composé de 32 espèces qui se distinguent par des caractéristiques morphologiques et pathogènes (Malvick et al., 1998). Parmi ces espèces, sept sont reconnues comme étant phytopathogènes, provoquant des nécroses racinaires sur de nombreuses espèces (Tableau S.2). L’espèce A. euteiches Drechs. a quant à elle été décrite à l’origine comme une espèce pathogène exclusive du pois (Jones & Drechsler, 1925), mais ce concept a été élargi à une certain nombre de Légumineuses ; la complexité de la variabilité pathogène de cette espèce sera exposée plus loin.
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Table des matières
PREAMBULE SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 1 DONNEES GENERALES SUR LA MALADIE ET L'AGENT PATHOGENE 1.1 Aphanomyces euteiches, un agent particulier parmi les parasites telluriques du pois 1.2 La pourriture racinaire à Aphanomyces ("aphanomyces root rot" ou "common root rot") 1.3 L’agent pathogène 1.4 Méthodes de lutte 2 VARIABILITE DU POUVOIR PATHOGENE D'A.EUTEICHES ET RESISTANCE DU POIS 2.1 Spécificité d'hôte (virulence sur Légumineuses) 2.2 La résistance du pois à A. euteiches 2.3 L'interaction A.euteiches /pois 2.4 Variabilité pathogène et génétique dans les isolats-population d' A.euteiches 3 STRUCTURATION DES POPULATIONS : QUEL STATUT POUR A.EUTEICHES PARMI LES CHAMPIGNONS PHYTOPATHOGENES D'ORIGINE TELLURIQUE 3.1 Rhizoctonia solani Kuhn 3.2 Fusarium oxysporum Schlecht. 3.3 Le complexe d'espèces Phytophthora megasperma 3.4 Conclusion – quel est le statut d' A.euteiches 4 INTERET DES MARQUEURS MOLECULAIRES DANS LES ETUDES DE DIVERSITE DES POPULATIONS 4.1 Grands types de marqueurs- Principe 4.2 Quels marqueurs ? Pour quoi faire ? 4.3 Empreintes génétiques : RAPD ou AFLP ? 4.4 Utilisation de la technique AFLP Problématique- présentation du sujet Chapitre 1 : Spécificité d'hôte des populations françaises d' A.euteiches INTRODUCTION PARTIE I : Caractéristiques de pathogénicité d'isolats d'Aphanomyces euteiches issus de pois en France Problématique Publication 1 PARTIE II : La variabilité de spécificité d'hôte chez A.euteiches se retrouve-t-elle à l'échelle parcellaire INTRODUCTION 2 MATERIELS ET METHODES 2.1 Origine des isolats d’ A.euteiches 2.2 Isolement, identification et entretien des isolats d’ A.euteiches 2.3 Spécificité d'hôte sur différentes Légumineuses 3.RESULTATS 3.1 Capacité de différentes Légumineuses à piéger A.euteiches dans une même parcelle 3.2 Spécificité d'hôte d'isolats d' A.euteiches issus d'une même parcelle 4.DISCUSSION DISCUSSION-CONCLUSION Chapitre 2 : Virulence sur pois des populations françaises d'A.euteiches INTRODUCTION PARTIE I : Mise au point d'une gamme différentielle de pois Problématique Démarche Principaux résultats Publication 2 PARTIE II: Comportement spécifique des populations françaises d'A.euteiches en terme de virulence et agressivité sur pois Démarche Principaux résultats Publication 3 DISCUSSION-CONCLUSION Chapitre 3 : Analyse de la diversité génétique et structuration des populations d' A.euteiches INTRODUCTION 1.MATERIEL ET METHODES 1.1 Matériel biologique 1.2 La culture du champignon 1.3 Extraction de l'ADN 1.4 Contrôle des ADN extraits 1.5 Réactions AFLP 1.6 Traitement des données moléculaires 1.7 Analyse des données 2.RESULTATS 2.1 Analyse phénétique globale des populations d’A.euteiches 2.2 Analyses multivariées 2.3 Structuration des populations d’A.euteiches par la spécificité d'hote 2.4 Structuration des populations d’A.euteiches selon leur origine géographique DISCUSSION Conclusion générale et perspectives
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