Etude de la structuration génétique de populations de Melampsora larici-populina, agent de la rouille du peuplier, à différentes échelles spatiales

Texte intégral accessible uniquement aux membres de l'Université de LorraineSince 25 years, the poplar rust fungus, Melampsora larici-populina, is responsible of the most important phytosanitary problems in poplar cultivation. Direct study of biological characteristics, such as dispersal distances or relative importance of sexual vs. asexual reproduction, is often difficult in such pathogenic fungi. A way to infer these characteristics is the use of molecular markers. Fifteen microsatellite markers were developed in order to perform population genetics studies of M. larici-populina at different spatial scales. At a fine scale (leave, twig, tree, site) a great genotypic diversity was observed, as well as a significant structure at the site and tree scales. At a regional scale, the study of M. larici-populina populations in the Durance River valley corridor revealed the co-occurrence of two epidemics, in the wild and in the cultivated compartment. Furthermore, exchanges from cultivated stands to wild stands were shown. The Long distance migration capacity of M. larici-populina was assessed by studying eight European populations and two populations recently founded in Iceland and Canada. European populations exhibited an isolation by distance pattern, whereas non-European populations appeared to result from a long distance dispersal of a limited number of individuals.L'agent de la rouille du peuplier, Melampsora larici-populina, est l'agent pathogène qui pose le plus de problèmes phytosanitaires dans la populiculture européenne depuis ces 25 dernières années. L'étude directe de caractéristiques biologiques, tels que la distance de dispersion ou l'importance relative de la reproduction sexuée et asexuée, est souvent complexe chez ce type de champignons phytopathogènes. L'apport de l'étude de marqueurs moléculaires peut donc se révéler essentiel dans l'estimation de tels paramètres. Quinze marqueurs microsatellites ont été développés afin de réaliser des études de génétique des populations de M. larici-populina à différentes échelles spatiales. L'étude à l'échelle fine (feuille, rameau, arbre, site) de la diversité a révélé un fort polymorphisme génotypique ainsi qu une structuration significative au niveau site et au niveau arbre. A une échelle régionale, l'étude de populations de M. larici-populina dans le corridor de la vallée de la Durance a permis de montrer la co-occurrence de deux épidémies, dans le compartiment sauvage et dans le compartiment cultivé. De plus, des échanges du compartiment cultivé vers le compartiment sauvage ont été mis en évidence. La capacité de migration de M. larici-populina à longue distance a été évaluée en étudiant huit populations du continent européen et deux populations récemment fondées en Islande et au Canada. Un isolement par la distance entre les populations européennes a été mis en évidence, tandis que les populations non-européennes semblent avoir été fondées par une dispersion à longue distance d'un faible nombre d'individus

Evolution de la résistance aux herbicides chez l’Ambroisie (<em>Ambrosia artemisiifolia</em>) : recherche des déterminismes génétiques et application au diagnostic moléculaire

National audienceCe projet de thèse considère une plante adventice particulièrement problématique : l’Ambroisie à feuilles d’armoise (Ambrosia artemisiifolia), une espèce impactant à la fois la production agricole et la santé publique (pollen très allergisant et allergénique). Les inhibiteurs de l’acétolactate synthase (ALS), une famille d’herbicides, représentent aujourd’hui le levier le plus efficace pour le contrôle de cette adventice dans les parcelles agricoles. Cependant, des résistances à ces herbicides ont été identifiées chez l’Ambroisie, entrainant des échecs de traitements. Les données disponibles montrent la présence de résistance liée à la cible (mutations structurales de l’ALS), mais l’essentiel de la résistance identifiée semble dû à des mécanismes non liés à la cible (modifications de la régulation, ou des effecteurs, du métabolisme secondaire). L’objectif de cette thèse est de caractériser ces mécanismes de résistance en identifiant leurs déterminants génétiques, puis de développer et valider des outils moléculaires permettant un diagnostic rapide des résistances de ce type, et ainsi d’optimiser le contrôle des populations d’Ambroisie au champ. Le projet met en oeuvre une combinaison de techniques allant de la caractérisation biologique de plantes (tests de sensibilité) au déploiement d’approches de transcriptomique (RNA-seq, comparatif entre plantes résistantes et sensibles). Une fois les mutations en cause dans la résistance identifiée, les techniques de séquençage de nouvelle génération seront utilisées pour développer des méthodes moléculaires de diagnostic « à haut débit » de la résistance

Oak powdery mildew changes growth patterns in its host tree: host tolerance response and potential manipulation of host physiology by the parasite

International audience& Context Parasites can induce strong effects on their host's growth, not only as a result of host resource exploitation (growth loss) but also with a potential adaptive value for host (tolerance response) and themselves (increased transmission). & Aims We assessed these three types of phenotypic changes in oak seedlings infected by powdery mildew. & Methods A manipulative field experiment with three levels of parasite inoculum was designed in order to tease apart infection from genetic effects on oak growth. Seedlings were monitored during 3 years for height growth, phenology and infection. & Results Powdery mildew infection induced both significant growth loss and qualitative changes in plant architecture. The most striking and unexpected change was increased growth polycyclism in infected seedlings. This benefitted both the host as a form of compensation for infection-caused height loss, and the pathogen, by increasing sporulation. & Conclusion The study highlights the effect of parasites in the expression of plant phenotypic traits, such as phenology and ultimately tree architecture. Both host tolerance and par-asitic manipulation may be involved in the observed changes in growth patterns. These results suggest a complex interplay between development and defence in trees and emphasize the need to better assess tolerance mechanisms when considering the defence strategies of trees against pathogens

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Host plants and insecticides shape the evolution of genetic and clonal diversity in a major aphid crop pest

International audienceUnderstanding the spatiotemporal dynamics of pesticide resistance at the landscape scale is essential to anticipate the evolution and spread of new resistance phenotypes. In crop mosaics, host plant specialization in pest populations is likely to dampen the spread of pesticide resistance between different crops even in mobile pests such as aphids. Here, we assessed the contribution of host-based genetic differentiation to the dynamics of resistance alleles in Myzus persicae, a major aphid pest which displays several insecticide resistance mechanisms. We obtained a representative sample of aphids from a crop mosaic through a suction trap for 7 years and from various crops as a reference collection. We genotyped these aphids at 14 microsatellite markers and four insecticide-resistant loci, analyzed the genetic structure, and assigned host-based genetic groups from field-collected aphids. Four well-defined genetic clusters were found in aerial samples, three of which with strong association with host-plants. The fourth group was exclusive to aerial samples and highly divergent from the others, suggesting mixture with a closely related taxon of M. persicae associated with unsampled plants. We found a sharp differentiation between individuals from peach and herbaceous plants. Individuals from herbaceous hosts were separated into two genetic clusters, one more strongly associated with tobacco. The 4-loci resistance genotypes showed a strong association with the four genetic clusters, indicative of barriers to the spread of resistance. However, we found a small number of clones with resistant alleles on multiple host-plant species, which may spread insecticide resistance between crops. The 7-year survey revealed a rapid turn-over of aphid genotypes as well as the emergence, frequency increase and persistence of clones with resistance to several families of insecticides. This study highlights the importance of considering landscape-scale population structure to identify the risk of emergence and spread of insecticide resistance for a particular crop

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Efficacité des traitements disponibles pour lutter contre les pucerons de la betterave: Avis de l’Anses Rapport d’expertise collective

Anses. (2021). Efficacité des traitements alternatifs aux néonicotinoïdes pour lutter contre les pucerons de la betterave. (saisine 2020-SA-0102). Maisons-Alfort : Anses, 137 p.Les pucerons, notamment Aphis fabae et Myzus persicae, sont très nuisibles pour les cultures de betteraves du fait de leur capacité à transmettre les virus responsables des jaunisses de la betterave. Jusqu’en 2018, la protection phytosanitaire était assurée par le traitement systématique des semences avec des substances actives de la famille des néonicotinoïdes (imidaclopride ou thiaméthoxam seuls, ou imadaclopride associé à la téfluthrine de la famille des pyréthrinoïdes), dont l’effet systémique permettait d’assurer une protection efficace jusqu’à la fin de la période à risques, sans qu’il soit besoin de procéder ultérieurement à un traitement des parties aériennes de la plante. Cependant, l’interdiction des néonicotinoïdes au 1er septembre 2018 instaurée par la Loi n°2016-1087 du 8 août 2016 pour la reconquête de la biodiversité, de la nature et des paysages a mis fin à cette possibilité d’usage.Dans son évaluation du 7 mai 2018 « mettant en balance les risques et les bénéfices relatifs à d’autres produits phytopharmaceutiques autorisés ou des méthodes non chimiques de prévention ou de lutte pour les usages autorisés en France des produits phytopharmaceutiques comportant des néonicotinoïdes » réalisée conformément à l’article L. 253-8 du Code rural et de la pêche maritime, l’Anses a recensé les alternatives disponibles au début de l’année 2018 et a calculé des indicateurs de risques et d’efficacité. Selon ce bilan, les alternatives phytopharmaceutiques aux néonicotinoïdes pour le traitement des pucerons de la betterave reposaient exclusivement sur le traitement foliaire avec une substance insecticide de la famille des pyréthrinoïdes, associée le cas échéant au pirimicarbe (famille des carbamates). En ce qui concerne les autres méthodes de lutte potentielles recensées, elles reposaient sur des microorganismes (champignons entomopathogènes), des médiateurs chimiques (issus de composés organiques volatils végétaux), la génétique avec le recours à des variétés résistantes au virus de la jaunisse de la betterave BWYV ou aux pucerons des espèces M. persicae ou A. fabae, les méthodes culturales (bandes fleuries, réduction de la profondeur et de la fréquence des labours, paillage naturel, cultures intercalaires, etc.) et la stimulation des défenses des plantes (apports d’azote et de soufre, biostimulants, etc.). Aucune méthode physique n’a été recensée. Sur cette base, aucune dérogation interministérielle n’avait été octroyée pour l’usage de néonicotinoïdes vis-à-vis des pucerons de la betterave. En 2020, la forte pression de populations de pucerons et la forte pression parasitaire qui en a résulté a conduit à l’octroi d’une dérogation au titre de l’article 53 du règlement 1107/2009 pour autoriser 3 applications foliaires d’un produit insecticide à base de spirotétramate. Cette dérogation permet au besoin de compléter les traitements déjà autorisés, notamment le recours à un produit à base de flonicamide, rendu possible dès le stade 2 feuilles par décision de l’Anses du 29 avril 20201. Pour faire face à une telle situation phytosanitaire en 2021 et pour répondre à la demande des acteurs de la filière de la betterave sucrière, une loi2 a été votée le 14 décembre 2020 pour permettre l’utilisation dérogatoire des produits phytopharmaceutiques à base de néonicotinoïdes pour la culture de betterave. Les semences de betterave traitées avec des produits phytopharmaceutiques à base de néonicotinoïdes (imidaclopride ou thiaméthoxame) pourront être utilisées, après reconduction de la dérogation, jusqu’en 2023 au plus tard

Avis de l’Anses Rapport d’expertise collective

Les pucerons, notamment Aphis fabae et Myzus persicae, sont très nuisibles pour les cultures de betteraves du fait de leur capacité à transmettre les virus responsables des jaunisses de la betterave. Jusqu’en 2018, la protection phytosanitaire était assurée par le traitement systématique des semences avec des substances actives de la famille des néonicotinoïdes (imidaclopride ou thiaméthoxam seuls, ou imadaclopride associé à la téfluthrine de la famille des pyréthrinoïdes), dont l’effet systémique permettait d’assurer une protection efficace jusqu’à la fin de la période à risques, sans qu’il soit besoin de procéder ultérieurement à un traitement des parties aériennes de la plante. Cependant, l’interdiction des néonicotinoïdes au 1er septembre 2018 instaurée par la Loi n°2016-1087 du 8 août 2016 pour la reconquête de la biodiversité, de la nature et des paysages a mis fin à cette possibilité d’usage.Dans son évaluation du 7 mai 2018 « mettant en balance les risques et les bénéfices relatifs à d’autres produits phytopharmaceutiques autorisés ou des méthodes non chimiques de prévention ou de lutte pour les usages autorisés en France des produits phytopharmaceutiques comportant des néonicotinoïdes » réalisée conformément à l’article L. 253-8 du Code rural et de la pêche maritime, l’Anses a recensé les alternatives disponibles au début de l’année 2018 et a calculé des indicateurs de risques et d’efficacité. Selon ce bilan, les alternatives phytopharmaceutiques aux néonicotinoïdes pour le traitement des pucerons de la betterave reposaient exclusivement sur le traitement foliaire avec une substance insecticide de la famille des pyréthrinoïdes, associée le cas échéant au pirimicarbe (famille des carbamates). En ce qui concerne les autres méthodes de lutte potentielles recensées, elles reposaient sur des microorganismes (champignons entomopathogènes), des médiateurs chimiques (issus de composés organiques volatils végétaux), la génétique avec le recours à des variétés résistantes au virus de la jaunisse de la betterave BWYV ou aux pucerons des espèces M. persicae ou A. fabae, les méthodes culturales (bandes fleuries, réduction de la profondeur et de la fréquence des labours, paillage naturel, cultures intercalaires, etc.) et la stimulation des défenses des plantes (apports d’azote et de soufre, biostimulants, etc.). Aucune méthode physique n’a été recensée. Sur cette base, aucune dérogation interministérielle n’avait été octroyée pour l’usage de néonicotinoïdes vis-à-vis des pucerons de la betterave. En 2020, la forte pression de populations de pucerons et la forte pression parasitaire qui en a résulté a conduit à l’octroi d’une dérogation au titre de l’article 53 du règlement 1107/2009 pour autoriser 3 applications foliaires d’un produit insecticide à base de spirotétramate. Cette dérogation permet au besoin de compléter les traitements déjà autorisés, notamment le recours à un produit à base de flonicamide, rendu possible dès le stade 2 feuilles par décision de l’Anses du 29 avril 20201. Pour faire face à une telle situation phytosanitaire en 2021 et pour répondre à la demande des acteurs de la filière de la betterave sucrière, une loi2 a été votée le 14 décembre 2020 pour permettre l’utilisation dérogatoire des produits phytopharmaceutiques à base de néonicotinoïdes pour la culture de betterave. Les semences de betterave traitées avec des produits phytopharmaceutiques à base de néonicotinoïdes (imidaclopride ou thiaméthoxame) pourront être utilisées, après reconduction de la dérogation, jusqu’en 2023 au plus tard.Afin d’anticiper au mieux les difficultés qui pourraient être de nouveau rencontrées en 2021 et accélérer les travaux de recherche et de développement dans les directions les plus prometteuses, il est demandé d’actualiser le bilan comparatif effectué en 2018 sur la base des options actuellement disponibles aux niveaux national et européen.A cette fin, il est demandé de :1) Faire une synthèse des recherches en cours et des données scientifiques et techniques disponibles dans les différents domaines (pour développer des méthodes de lutte chimiques, physiques, génétiques, avec des microorganismes ou des macroorganismes, des pratiques culturales, des médiateurs chimiques ou des stimulateurs de défenses des plantes) ;2) Faire des recommandations sur les besoins et les perspectives à court et moyen terme