Origine et mécanismes de dispersion des populations de Phytophthora megakarya, pathogène du cacaoyer au Cameroun

Origin and the diversity of populations of Phytophthora megakarya, a pathogen of cacao in Cameroon

• Auteur / Autrice : Crescence Virginie Mfegue
• Direction : Didier Tharreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Intégrative des Plantes
• Date : Soutenance le 24/09/2012
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie et Génétique des interactions Plantes-parasites pour la Protection Intégrée/UMR BGPI Montpellier (Montpellier ; 1999-2020)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Tharreau, Marc-André Selosse, Salomon Nyassé, Michel Ducamp
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ivan Sache, Bruno Le Cam

Mots clés

Mots clés libres

Origine

Dispersion

Phytophthora megakarya

Cacaoyer

Foyers d'infection

Survie

Origin

Diversity

Phytophthora megakarya

Cacao

Infection centres

Survival

Résumé

L'introduction d'espèces exotiques dans un nouvel environnement constitue l'une des principales causes d'émergence d'agents pathogènes des plantes, à l'origine d'invasions biologiques. C'est le cas de la pourriture brune des cabosses causée par Phytophthora megakarya, à la suite de l'introduction du cacaoyer en Afrique. Cet agent pathogène est endémique à l'Afrique et l'hypothèse la plus probable est celle d'un saut d'hôte à partir d'une plante native africaine. Dans le but de réaliser une étude populationnelle et d'identifier son centre d'origine, nous avons mis au point 12 marqueurs microsatellites. Un total de 727 souches anciennes et récentes, provenant de toute la zone de production cacaoyère en Afrique (Cameroun, Gabon, Sao-Tomé, Nigeria, Togo, Ghana et Côte d'Ivoire) a été analysé. Un mode de reproduction de type clonal a été mis en évidence dans l'ensemble des zones étudiées. Des méthodes de structuration et d'assignation ont permis d'identifier 5 groupes génétiques : 3 groupes Afrique Centrale (AC1, AC2 et AC3), un groupe Afrique de l'Ouest (AO) et un groupe hybride (MC) au Cameroun. Les 5 groupes étaient représentés au Cameroun, suggérant une origine camerounaise de P. megakarya. Au Cameroun, 3 zones géographiques ont montré une forte diversité génétique, mais la zone Ouest qui abrite les zones refuge à Sterculiacées et où ont été implantées les premières cacaoyères serait la zone d'origine et de diversification potentielle de P. megakarya. Le deuxième chapitre de la thèse a porté sur la dynamique spatio-temporelle de P. megakarya en champ, afin d'apporter des informations biologiques complémentaires sur la survie et la dispersion de l'agent pathogène. Une étude épidémiologique a ainsi été menée pendant 2 années consécutives dans 2 zones agroécologiques contrastées au Cameroun (savane et forêt). Les résultats ont montré une diminution significative de l'incidence de la pourriture brune entre les 2 années, en relation certainement avec une variable climatique. Une surdispersion de l'incidence de la maladie a été détectée à la fin de chaque campagne dans les 2 zones, mais l'analyse des semivariogrammes tout au long des 2 campagnes de production a mis en évidence une dépendance spatiale des arbres infectés dans la seule zone forestière. Des foyers d'infection ont été mis en évidence à travers l'analyse de cartes de distribution de la maladie au cours des 2 années successives (GéoStat-R). Nous avons par ailleurs étudié la variabilité génétique entre les souches du sol et celles isolées sur cabosses. Une plus grande diversité génétique a été trouvée dans le sol par rapport aux cabosses infectées, confirmant ainsi que le sol est bien la source d'inoculum primaire de P. megakarya. Mots-clés : Pourriture brune des cabosses, Phytophthora megakarya, émergence, centre d'origine, marqueurs microsatellites, méthodes d'assignation, reproduction clonale, dynamique spatio-temporelle, foyers d'infection.

The introduction of exotic species in a new environment is at the origin of most of the biological invasions. Black pod disease of cacao is an emerging disease caused by Phytophthora megakarya, since the introduction of the cacao in Africa. P. megakarya is endemic in Africa and had most likely emerged on cacao following a host jump from an African native plant. In order to achieve a population study and to identify the center of origin of this pathogen, we selected 12 novel microsatellite markers. A total of 727 strains from all the cacao production zones in Africa (Cameroon, Gabon, Sao-Tomé, Nigeria, Togo, Ghana and Ivory Coast) were analyzed. A clonal mode of reproduction was detected. Structuring and assignment analysis allowed us to identify 5 genetic groups: 3 groups in Central Africa (AC1, AC2 and AC3), one group western Africa (AO) and a hybrid group (MC) in Cameroon. The 5 groups were represented in Cameroon, suggesting a Cameroonian origin of P. megakarya. Three zones in Cameroon showed a strong genetic diversity, but the West would be the potential zone of origin and diversification of P. megakarya. The second chapter of the thesis concerned the spatiotemporal dynamics of P. megakarya in the field, in order to bring additional biological information on the survival and the dispersal of the pathogen. We conducted an epidemiological survey during 2 consecutive years in 2 agroécological zones in Cameroon (savanna and forest). The results showed a significant decrease of the incidence of the desease between 2 years, in relation certainly with a climatic variable. A overdispersion of the incidence of the disease was detected at the end of each campaign in the 2 zones, but the analysis of semivariogrammes throughout 2 production campaigns enlighted a spatial dependence of infected trees in the forest zone only. Infection hot spots were detected through the analysis of disease maps (GéoStat-R). The genetic variability of soil and infected pods isolates was assessed. A higher genetic diversity was found in the soil, suggesting that soil is the primary inoculums sources of P. megakarya. Key-words : Black pod disease, Phytophthora megakarya, emerging disease, center of origin, microsatellite markers, assignation analysis, clonal reproduction, spatiotemporal dynamics, infection hot spots.