Thèse soutenue

Evaluating fungicide resistance management strategies by means of experimental evolution : the case of Zymoseptoria tritici, the causal agent of Septoria leaf blotch
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Auteur / Autrice : Agathe Ballu
Direction : Anne-sophie WalkerAnne DérédecFlorence CarpentierStefano Torriani
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences agronomiques
Date : Soutenance le 17/09/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie Gestion des Risques en agriculture (Palaiseau ; 2007-....) - Syngenta agro S.A.S
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Jacqui Shykoff
Examinateurs / Examinatrices : Paul Neve, Marie Foulongne, Alexey Mikaberidze, François Delmotte
Rapporteurs / Rapporteuses : Paul Neve, Marie Foulongne

Résumé

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La résistance aux pesticides impacte économiquement la production agricole et la biodiversité. Sa gestion implique de maximiser l'hétérogénéité des pressions de sélection, notamment en combinant des substances actives (SA) de modes d'action différents. Or, le débat concernant l’efficacité des différentes stratégies pour retarder l'émergence et la sélection de la résistance dans les populations pathogènes reste ouvert. Cette thèse aborde deux questions : (i) Comment améliorer la performance des stratégies anti-résistance et quels sont les facteurs permettant leur optimisation ? (ii) Comment le statut initial de la résistance dans les populations module-t-il la performance des stratégies ? Pour illustrer ce débat, nous avons utilisé Zymoseptoria tritici, agent causal de la principale maladie du blé, résistant à la plupart des fongicides en Europe. Nous avons appliqué une approche innovante pour les champignons, l'évolution expérimentale, qui permet d’imiter et d’accélérer, en conditions contrôlées de laboratoire, la résistance aux fongicides habituellement sélectionnée au champ. En particulier, en soumettant un isolat sensible à des régimes de sélection hétérogènes par comparaison avec l'utilisation en séquence des mêmes SA, nous avons dissocié l'impact relatif de plusieurs facteurs sur la réduction de la sélection au sein de stratégies d'alternance, de mélange et de modulation de dose. Dans une première expérimentation, l'alternance s'est avérée être une stratégie bénéfique ou neutre pour diminuer le taux d'évolution de la résistance par rapport à une utilisation continue, mais a favorisé du généralisme. Nous avons démontré que ce compromis résidait probablement dans le risque de résistance intrinsèque des SA, plutôt que dans le nombre de fongicides utilisés ou le rythme de l'alternance. Dans une deuxième expérimentation, nous avons exploré comment un mélange à dose efficace, c'est-à-dire un mélange avec des doses réduites de ses composants permettant un contrôle de la maladie similaire à celui fourni par ses composants utilisés seuls, peut retarder l'évolution de la résistance d'une population sensible. Nous avons conclu qu’un tel mélange pouvait être, selon ses composants, préjudiciable à bénéfique pour la durabilité. Des résistances généralistes ou multiples ont plus ou moins été favorisées en fonction des combinaisons de SA. La réduction de la dose dans des séquences n'a pas empêché la sélection de souches spécifiques fortement résistantes, ni la résistance généraliste dans certaines lignées. Une dernière expérimentation a été conçue pour valider les résultats précédents en soumettant un isolat sensible et deux populations artificielles, contenant de faibles fréquences de résistances simples ou multiples, à des régimes de sélection contrastés par quatre sources d'hétérogénéité. Les résultats ont conclu que l'augmentation du nombre de SA et la variation des modes d'action étaient efficaces pour retarder la sélection de la résistance, que ce soit en mélange ou alternance. Toutefois cela faciliterait un certain généralisme des isolats sélectionnés, en plus des résistances spécifiques initialement introduites. Aussi, aucune de ces sources d'hétérogénéité ne s'est avérée efficace pour atténuer l'évolution de la résistance lorsque la résistance multiple était présente dans les populations. Cela suggère que la recombinaison, pouvant survenir lors de la reproduction sexuée au champ, est un facteur majeur à considérer. Enfin, la réduction de la valeur sélective associée à certains allèles résistants retarde légèrement leur sélection et peut moduler la structure des populations. L'évolution expérimentale s'avère être un outil puissant pour enrichir le débat sur les stratégies de lutte en analysant les interactions entre ses déterminants. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour optimiser la gestion des résistances et suggèrent que la prévention de l'émergence serait plus durable que de limiter la sélection.