Histoire évolutive de Xanthomonas arboricola, espèce bactérienne composée de souches pathogènes et commensales

Evolutionary history of Xanthomonas arboricola, bacterial species composed of pathogenic and commensal strains

• Auteur / Autrice : Déborah Merda
• Direction : Marie-Agnès Jacques, Marion Fischer Le Saux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 29/11/2016
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiologie moléculaire des semences (Unité mixte de recherche INRA-INH-Université d'Angers) - UMR 1345- Institut de Recherche en Horticulture et Semences- IRHS
• Jury : Président / Présidente : Philippe Simoneau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Tharreau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Virginie Ravigné, Olivier Tenaillon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries phytopathogènes

Dissertation universitaire

Systèmes de sécrétion de type III

Recombinaison génétique

Métagénomique

Xanthomonas

Maladies émergentes

Mots clés libres

Environnements génomiques

Emergence

Xanthomonas

Population genomics

Recombination

Type Three secretion system

Genomic environments

Bacteria

Phytopathogenic

Résumé

Comprendre l’émergence des maladies dans les agroécosystèmes nécessite d’étudier l’histoire évolutive des populations bactériennes associées aux plantes. L’objectif de ce travail était de déterminer les évènements évolutifsconduisant à l’émergence des lignées pathogènes ou pathovars dans l’espèce Xanthomonas arboricola. Une analyse de génétique des populations a été menée sur un panel de souches phytopathogènes et commensales et complétée par l’inférence des gains et pertes de facteurs de virulence. Cette espèce possède une structure de population épidémique ; les clones épidémiques ont émergé suite à l’acquisition de facteurs de virulence à partir d’un fond recombinant de souches commensales. Une analyse de génomique des populations et la reconstruction de scénarios de divergence entre ces clones et le réseau de souches recombinantes, a montré la persistance d’un flux de gènes asymétrique entre ces deux groupes, dans le sens souches pathogènes vers souches commensales. Enfin, l’histoire évolutive du principal facteur de virulence des Xanthomonas, le système de sécrétion de type 3, a été retracée au sein du genre, et a montré que celui-ci avait été acquis ancestralement puis perdu dans certaines souches commensales. En conclusion, l’ancêtre commun de X. arboricola possédait des facteurs de virulence et au sein des souches commensales, certaines ont perdu ces facteurs, tandis que d’autres ont conservé le répertoire ancestral. Ces dernières diffèrent peu de certains agents pathogènes, et pourraient représenter un risque pour de nouvelles émergences. Des travaux de génomique fonctionnelle permettraient de valider ces hypothèses.

Deciphering the evolutionary history of bacterial populations associated to plants is necessary to understand diseaseemergence in agroecosystems. The aim of this study is to unveil the evolutionary events responsible for pathogeniclineages or pathovar emergences in Xanthomonas arboricola. This species is composed of both plant pathogenic andcommensal strains Population genetics analyses and gain and loss inferences of virulence factors showed that X. arboricola exhibits an epidemic population structure, within which epidemic clones emerged from a recombinogenic background population following virulence factor acquisition. Population genomics and inference of divergence scenarii between epidemic clones and the network of recombinant strains showed persistence of homologous recombination along divergence of these two groups, with an asymmetric gene flux from pathogenic strains to commensal ones. Finally, evolutionary history of the type three secretion system (T3SS), the main virulence factor in Xanthomonas genus, was studied at genus scale and showed that T3SS was ancestrally acquired and lost in commensal strains. Altogether these analyses allowed us to show that the common ancestor of X.arboricola had virulence factors, and that within commensal strains, some lost these virulence factors whereas others kept the ancestral repertoire. These latter strains have a similar repertoire to that of some pathogenic strains, and could represent a risk for new disease emergence. Functional genomics could allow us to validate these hypotheses.