La gestion durable des variétés génétiquement résistantes aux pathogènes des cultures nécessite de tenir compte de leurs capacités évolutives. Celles-ci découlent de leur histoire évolutive et de la dynamique actuelle de leurs populations qui peut être modifiée par les activités humaines inhérentes au milieu agricole. La description et l’évaluation des capacités évolutives d’un pathogène ne sont donc possibles que sur des populations issues d’environnements non soumis à des perturbations d’origine anthropique. Les objectifs de ce travail sont donc (1) de reconstruire les histoires évolutives de deux nématodes à kystes, Heterodera schachtii et Heterodera betae et de leur hôte sauvage commun, Beta vulgaris ssp. maritima, à partir de populations sauvages distribuées sur le littoral du sud de l’Espagne à la Suède ; (2) de décrire, à une échelle plus fine, le fonctionnement et la structure génétique de populations sauvages d’H. schachtii.Nos résultats montrent que la colonisation de la côte Atlantique par les deux nématodes a probablement été influencée par les fluctuations climatiques survenues depuis le dernier Maximum Glaciaire et les courants marins. Les patrons phylogéographiques observés entre H. schachtii et la plante suggèrent des histoires évolutives disjointes contrairement à ceux observés chez H. betae. A fine échelle spatiale, les populations d’H. schachtii sont isolées entre elles, structurées à l’échelle de la plante hôte et présentent de petites tailles efficaces. Ces résultats sont discutés dans le contexte général de la protection des cultures. / The sustainable management of genetic resistances to crop pathogens needs to consider their evolutionary potential. The evolutionary potential results both from the evolutionary history and the current population dynamics of pathogens, which can be affected by human activities occurring in agro-ecosystems. Therefore, they should be described and evaluated on wild pathogen populations free of human-mediated disturbances. The aim of this work is twofold (1) assessing the evolutionary history of two cysts nematodes, Heterodera schachtii and Heterodera betae, and their common wild host, Beta vulgaris ssp. maritima, in wild populations sampled on the coast from the South of Spain to Sweden; (2) investigating at a fine spatial scale the population genetic structure of H. schachtii .Results show that the colonization of the Atlantic coastline by the two nematodes was probably influenced by climatic fluctuations occurring since the Last Glacial Maximum, along with marine currents. Phylogeographical patterns of H. schachtii and the host-plant suggest a non-shared evolutionary history, which contrasts with the coastal recolonization of Europe observed in H. betae. The fine-scale study evidenced that wild populations of H. schachtii are genetically sub-structured at the level of the host plant, strongly isolated and characterized by small effective population sizes. All these results are discussed in the framework of the sustainable management of nematodes populations in cultivated fields.

La recherche d’une agriculture durable et respectueuse de l’environnement passe par une réduction de l’usage d’intrants de synthèse. L’agroécologie cherche à utiliser les interactions entre les organismes de l’agroécosystème pour optimiser son fonctionnement, comme la régulation naturelle des bioagresseurs. C’est dans cette optique que s’inscrit ce travail de thèse qui étudie l’effet de la fertilisation des cultures sur les épidémies de pathogènes foliaires fongiques des cultures. De plus, nous étudions l’évolution des pathogènes face à des scénarios de fertilisation. Cela questionne la durabilité des pratiques culturales qui participent à la régulation les épidémies. Pour répondre à ces questions, nous avons adopté une démarche de modélisation qui permet de simuler l’effet de différents scénarios de fertilisation. Le point de départ et l’originalité de notre démarche a été de considérer le système hôte-pathogène comme un système ressource-consommateur et d’y appliquer des concepts de l'écologie évolutive pour répondre à ces questions agronomiques. Dans les deux modèles construits durant cette thèse, la fertilisation influence directement la quantité de ressources disponible pour le pathogène. Nous nous y concentrons sur un trait d'histoire de vie du pathogène, la période de latence (durée séparant l'infection du début de la sporulation), qui correspond à la durée minimale d'un cycle infectieux et qui, conditionne la stratégie d'allocation des ressources du pathogène. La latence détermine en effet la quantité de ressource qui sera allouée à la croissance du mycélium (donc sa taille à maturité) et celle qui sera ensuite allouée à la sporulation (en relation avec sa taille). Les modèles développés permettent d'étudier les réponses épidémiologique et évolutive des pathogènes foliaires fongiques à la fertilisation des cultures, avec comme référence le système Blé d'hiver/Rouille brune. Nous avons considéré différentes échelles dans ce travail : depuis la lésion où le pathogène se nourrit directement sur son hôte, jusqu’à la parcelle où se développent les épidémies et au paysage où les flux de spores entre les parcelles sont source d’extension des épidémies dans l’agroécosystème. Un premier modèle, à l'intersection des modèles épidémiologiques "SEIR" et des modèles de populations structurées, couvre les échelles de la lésion à celles de l’épidémie et de la parcelle. Le second modèle, à l'intersection des modèles SEIR et des modèles spatiaux d'épidémiologie du paysage, couvre les échelles de la parcelle au paysage agricole. Nous étudions les dynamiques épidémiologiques et évolutives, en comparant des concepts de fitness empiriques et d’invasion. Nous montrons que la fertilisation des cultures, en déterminant la dynamique des ressources disponibles pour les pathogènes, impacte fortement les épidémies. Nos modèles prédisent que la latence des pathogènes évolue en réponse à des compromis écologiques variés, d’une part pour optimiser l’allocation des ressources au niveau des feuilles, mais également pour gagner la course face à la croissance du couvert. La fertilisation, en changeant les concentrations de métabolites foliaires et les dynamiques de croissance du couvert, impacte donc épidémies et réponses évolutives de la latence des pathogènes. A l’échelle du paysage, l’introduction de pratiques variées de fertilisation dans un paysage préalablement homogène pourrait permettre de réduire les épidémies. Cependant, notre modèle prédit une durée limitée de cet effet du fait de l’évolution et de la diversification des pathogènes dans un paysage hétérogène. Ce travail ouvre la voie à des travaux sur l’effet et la durabilité des pratiques pour réguler les épidémies dans l’agroécosystème. Enfin, nous montrons par un travail de méta-analyse qu’il existe une relation forte entre type trophique et latence du pathogène, suggérant que les différents types de pathogènes répondront différemment à des scénarios de réduction de fertilisation / The quest for a sustainable agriculture requires a reduction in the use of synthetic inputs. In this perspective, agroecology seeks to use interactions between organisms in the agroecosystem to replace inputs by ecosystem services, such as the natural regulation of pests and diseases. In this context, this thesis studies the effect of crop fertilization on epidemics of crop fungal foliar pathogens. We also take into account the evolution of these pathogens in response to fertilization scenarios. This allows us to study the sustainability of agricultural practices that contribute to the regulation of epidemics. To answer these questions, we adopted a modelling approach that simulates the effect of different fertilization scenarios. The starting point and originality of our approach was to consider the pathosystem as a consumer-resource system and to use concepts of evolutionary ecology to answer the abovementioned agronomic questions. In the two models developed in this thesis, fertilization directly determines the quantity of resources available for the pathogen. We focus on one of the pathogen's life history traits, the latent period (time period between infection and the onset of sporulating lesions), which corresponds to the minimum duration of an infectious cycle and constrains the pathogen's resource allocation strategy. The latent period determines the amount of resource that will be allocated to either growth of mycelium (and therefore to pathogen size at maturity) or to sporulation (proportional to the pathogen’s size). The models we developed make it possible to study the epidemiological and evolutionary responses of fungal foliar pathogens to crop fertilization. We parameterized our models according to our biological knowledge of the wheat-rust pathosystem. Our modelling work encompasses different spatial and temporal scales: from the lesion where the pathogen feeds directly on its host, to the field and the landscape where the spores that flow between fields are the source of epidemics in the agroecosystem. The first model, at the intersection of the "SEIR" epidemiological models and structured population models, covers the scales of a lesion, the crop canopy and the field. The second model, at the intersection of SEIR and spatial landscape epidemiology models, covers the scales of the field and the agricultural landscape. We study epidemiological and evolutionary dynamics of pathogen populations by comparing empirical and invasion fitness concepts. We show that crop fertilization, by determining the dynamics of available resources for pathogens, has a strong impact on foliar fungal epidemics. Our models predict that pathogen latent period evolves in response to various ecological trade-offs; on the one hand to optimize resources allocation at the leaf scale, on the other hand to win the race against canopy growth. By changing the leaf metabolite content and the rate of canopy growth, fertilization therefore impacts both epidemics and evolutionary responses of pathogen latent period. At the landscape scale, the introduction of various fertilization practices in a previously homogeneous landscape could help to partially regulate epidemics. However, our model predicts that the beneficial effects of heterogeneity will vanish due to the evolution and diversification of pathogens in heterogeneous landscapes. This work sets the stage for further work on the effect and sustainability of agricultural practices on the regulation of crop epidemics in agroecosystems. Finally, by performing a meta-analysis, we bring out a strong relation between pathogen trophic type and latent period, suggesting that different trophic types of pathogens will respond differently to decreasing fertilization scenarios

L’analyse microbiologique pour confirmer l’absence de bactéries dans des échantillons biologiques normalement sains, comme le sang, est une routine dans de nombreux laboratoires. En effet, la présence de bactéries dans le sang, appelée bactériémie, peut avoir des conséquences très graves, voire mortelles pour le patient. Le protocole standard pour la détection des bactériémies repose jusqu’ici sur l’enrichissement des échantillons sanguins prélevés sur les patients lors de l’hémoculture, afin d’obtenir une population suffisante pour analyse. La lenteur de ce procédé retarde ainsi de parfois plusieurs jours le diagnostic et donc l’adaptation du traitement antibiotique administré au patient. Ces dernières décennies, des techniques comme l’identification par spectrométrie de masse ou les analyses moléculaires, ont permis de diminuer le délai requis pour identifier les pathogènes en cause. Dans ce contexte, l’emploi de biocapteurs est également une alternative. Ce travail propose d’inclure des sondes à large spectre dans un capteur optique par imagerie SPR (résonance de plasmons de surface). Ce système est déjà développé pour la reconnaissance spécifique de pathogènes au cours de leur croissance dans le sang. Les nouveaux ligands proposés et évalués sont les peptides antimicrobiens (PAM). Ces courts peptides cationiques et amphiphiles, présentent l’avantage d’un large spectre d’interaction couplé à une haute stabilité (chimique, thermique et séchage) comparativement aux anticorps employés jusqu’ici. Leur immobilisation sur des prismes SPRI permet d’évaluer simultanément l’affinité de plusieurs PAM à la même souche bactérienne. Les biocapteurs ainsi préparés ont permis de détecter des souches pathogènes d’Escherichia coli et Staphylococcus aureus en milieu de culture simple, comme en plasma et en sang dilué au milieu d’hémoculture. Le système obtenu permet la détection des pathogènes présents à une concentration initiale de l’ordre de 1 UFC.ml-1, en moins de 24 heures et quel que soit le milieu. Enfin, la mise en place d’analyses statistiques multidimensionnelles a abouti à une classification cohérente des espèces ciblées en milieu simple, comme en sang. Ces résultats montrent le potentiel de ce système pour parvenir à développer un biocapteur à large spectre capable à la fois de détecter mais aussi d’identifier par affinité croisée des pathogènes bactériens. / Microbiological analysis to confirm the absence of bacteria in normally sterile biological samples, such as blood, is routine in many laboratories. The presence of bacteria in blood, called bacteremia, can have very serious, and even fatal consequences for the patient. So far, the standard protocol for their detection has been based on the enrichment of blood samples collected from patients, thanks to blood culture, in order to obtain a sufficient population for analysis. These procedures are time consuming which sometimes lead to delays in diagnosis and subsequent adaptation of antibiotic treatments by several days. In recent decades, techniques such as mass spectrometry identification or molecular analyses have reduced the time required to identify the pathogens involved. In this context, the use of biosensors is another promising alternative. This work proposes to include wide spectrum probes in an optical sensor using SPR imaging (surface plasmon resonance). This system is already developed for the specific recognition of pathogens during their growth in the blood. The new ligands we propose to evaluate are antimicrobial peptides (AMP). These short, cationic and amphiphilic peptides have the advantage of having a broad spectrum of interaction with bacteria, coupled with high stability (chemical, thermal and drying), especially compared to the antibodies used so far in this technique. Their immobilization on SPRI prisms allows the simultaneous evaluation of the affinity of several AMP to the same bacterial strain. The biosensors based on AMP were able to detect pathogenic strains of Escherichia coli and Staphylococcus aureus in simple culture medium, such as plasma and diluted blood in blood culture medium. The system obtained allows the detection of pathogens present at an initial concentration of about 1 CFU.ml-1, in less than 24 hours and in all assayed media. Finally, the implementation of multidimensional statistical analyses has resulted in a consistent classification of targeted species, in simple culture medium, such as blood. These results show the potential of this system to develop a wide-spectrum biosensor capable of both detecting and cross-referencing bacterial pathogens.

Le virus de l’hépatite E (HEV) est un agent zoonotique dont les porcs représentent le principal réservoir dans les pays industrialisés. Le présent projet de recherche a combiné études épidémiologiques, modélisation mathématique et sciences sociales pour proposer des leviers de réduction du risque d’exposition humaine au HEV par consommation de produits à base de porc. Deux essais expérimentaux et une étude en conditions naturelles ont mis en évidence le rôle majeur des co-infections immunomodulatrices dans la dynamique de l’infection par le HEV chez le porc, ces pathogènes intercurrents conduisant à une infection chronique par le HEV et à un risque augmenté de présence du virus dans le foie, le sang et les muscles des animaux abattus. Le développement d’un modèle intra-élevage, stochastique, individu-centré et multi-pathogènes, a permis de dégager des pistes de maîtrise à la fois zootechniques et sanitaires pour réduire la prévalence du virus en élevage. En complément, la conception d’un modèle inter-troupeaux a rendu possible l’analyse des facteurs de diffusion du virus dans un réseau d’élevages français. L’ensemble de ces mesures de gestion du HEV a été soumis à l’avis des organisations publiques et privées et des acteurs individuels de la filière porcine (éleveurs, conseillers, vétérinaires) par des approches de sciences humaines et sociales. Finalement, ce projet transversal et multi-disciplinaire a permis de définir des axes d’action tangibles et réalisables de gestion du HEV dans la filière porcine tout en apportant des contributions méthodologiques significatives en épidémiologie et en modélisation. / Hepatitis E virus (HEV) is a zoonotic pathogen whose main reservoir in industrialised countries is pigs. This research project combined epidemiological studies, mathematical modelling and social sciences to propose levers for reducing the risk of human exposure to HEV through the consumption of pork products. Two experimental trials and one study under natural conditions highlighted the major role of immunomodulating co-infections on the dynamics of HEV infection in pigs, as these intercurrent pathogens led to chronic HEV infection and an increased risk of the virus in the liver, blood and muscles of slaughtered animals. The development of a within-herd, stochastic, individual-based and multi-pathogen model has made it possible to identify both zootechnical and sanitary control measures to reduce the prevalence of the virus on farms. In addition, the design of a between-herd model has enabled to analyse the factors responsible for the spread of the virus in a network of French farms. All these HEV control measures have been submitted for the opinion of public and private organisations and individual players in the pig sector (farmers, farming advisors, veterinarians) through social science approaches. Finally, this transversal and multidisciplinary project made it possible to define tangible and achievable lines of action for the management of HEV in the pig sector while making significant methodological contributions in epidemiology and modelling.

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Cette thèse est une investigation de l'écologie et de l'épidémiologie spatiale fine de la tique à pattes noires (Ixodes scapularis) et du risque associé aux pathogènes transmis par cette tique dans une forêt du sud du Québec, au Canada. Sous l’influence de changements climatiques et environnementaux, la répartition spatiale de cette tique s’étend actuellement à travers la province, et son abondance augmente dans la plupart des régions. Il en résulte une préoccupation croissante en matière de santé publique liée à l'émergence de maladies transmises par les tiques (MTT) dans la province. Ainsi, plusieurs besoins de recherche ont vu le jour, y compris l’amélioration de la compréhension des facteurs dictant où et quand le risque émergera, et l’identification des composantes sur lesquelles les autorités régionales, locales et les individus pourraient agir afin réduire ce risque. Le site d’étude pour ce projet était le parc National du Mont-Saint-Bruno. De 2016 à 2018, à 32 sites répartis dans les habitats forestiers du parc, les tiques ont été collectées par la technique de la flanelle, la communauté d’hôtes de la tique a été inventoriée (grands et petits mammifères, et oiseaux nicheurs) et les micro-habitats ont été caractérisés (en termes de structure, de composition et de conditions microclimatiques). La densité des tiques dans la zone d’étude était particulièrement élevée par rapport aux autres régions environnantes. Les analyses spatiales ont montré des patrons d’abondance des tiques, persistants sur trois ans, avec un effet significatif des conditions locales de températures et d’humidité relatives. Un effet significatif de la densité du stade de développement précédent lors de l’année précédente a également été noté, suggérant une dispersion lente des tiques par les hôtes et une dynamique d’invasion caractérisée par plusieurs évènements d’introduction et d’expansion opérant à une échelle locale. En 2017 et 2018, un dispositif d’échantillonnage plus extensif a visé la communauté d’hôtes des stades immatures d’I. scapularis, afin de documenter le rôle de ces espèces dans la circulation des agents pathogènes. 849 oiseaux nicheurs appartenant à 50 espèces et 694 petits mammifères appartenant à 4 espèces ont été examinés pour la présence des tiques et des pathogènes. Les souris à pattes blanches (Peromyscus leucopus) contribuaient à la majorité (80%) des cas d’infection des nymphes par Borrelia burgdorferi dans l’échantillon, alors que les 20% restants étaient attribuables à des oiseaux. Ce résultat confirme la proposition de certains auteurs à savoir que l’importance des hôtes alternatifs (autres que P. leucopus) aient été sous-estimée dans les études précédentes, et souligne l’importance de poursuivre les travaux pour documenter l’impact de ces hôtes dans l’épidémiologie des MTT. Finalement, la caractérisation des patrons de risque associés aux MTT dans la zone d’étude a été complétée par un échantillonnage de l’intensité d’utilisation des sentiers par les visiteurs du parc en 2017 et 2018. D’abord, les prélèvements de tiques dans l’environnement et sur les hôtes ont permis de détecter la présence de trois pathogènes représentant un risque de santé publique pour la population locale, soit en ordre du plus au moins prévalent : B. burgdorferi, Anaplasma phagocytophyllum et Borrelia miyamotoi. Ensuite, l’intégration des patrons spatiaux de l’utilisation du parc par les visiteurs a mis en évidence le rôle des facteurs comportementaux des utilisateurs et des attributs du paysage local dans la détermination des patrons de risque de contacts entre les visiteurs et les nymphes infectées par B. burgdorferi. Le risque de contact était associé à certaines périodes et zones de forte fréquentation du parc, mais pas aux indicateurs locaux de fragmentation de l'habitat, comme le suggèrent d'autres études. En outre, les zones où la densité de la couverture forestière et des points d'intérêt (infrastructures) étaient les plus élevés présentaient les niveaux de risque les plus élevés. Cette thèse contribue à l’avancement des connaissances fondamentales reliées à la biologie des tiques, aux relations écologiques entre ces ectoparasites et leurs hôtes et à l’écologie des pathogènes qu’elles transmettent. Ces connaissances trouveront de multiples applications concrètes, principalement dans le domaine de la santé publique où elles permettront notamment de parfaire les outils existants d’évaluation du risque et de prévention des MTT. En reliant l’écologie à la santé publique, cette thèse répond à un besoin de recherche et de développement d’expertise qui devient de plus en plus important dans le contexte actuel des changements climatiques et de l’émergence des maladies zoonotiques qui s’en trouvent facilitées au Canada. / This thesis is an investigation of the ecology and fine-scale spatial epidemiology of the blacklegged tick (Ixodes scapularis) and the risk associated with pathogens transmitted by this tick in a forest of southern Quebec, Canada. Under the influence of climate and environmental changes, the spatial distribution of this tick is currently expanding across the province, and its abundance is increasing in most regions. This has resulted in a growing public health threat associated with the emergence of tick-borne diseases (TBDs) in the province. Thus, several research needs have emerged, including improving understanding of the factors determining where and when risk will arise, and identifying what regional and local health authorities and individuals can do to reduce that risk. The study site for this project was Mont-Saint-Bruno National Park. From 2016 to 2018, at 32 sites distributed in the park's forest habitats, ticks were collected by drag sampling, the host community was inventoried (large and small mammals, and nesting birds), and microhabitats were characterized (in terms of structure, composition, and microclimatic conditions). The density of ticks in the study area was particularly high compared to other surrounding areas. Spatial analyses showed patterns of tick abundance, persistent over three years, with a significant effect of local microclimatic conditions (relative temperature and humidity). A significant effect of the density of the previous developmental stage in the previous year was also noted, suggesting slow host dispersal of ticks and invasion dynamics characterized by several introduction and expansion events operating at a local scale. In 2017 and 2018, a more extensive sampling scheme targeted the host community of immature stages of I. scapularis, to document the role of these species in pathogen circulation. 849 breeding birds belonging to 50 species and 694 small mammals belonging to 4 species were examined for the presence of ticks and pathogens. White-footed mice (Peromyscus leucopus) contributed to the majority (80%) of Borrelia burgdorferi nymph infections in the sample, while the remaining 20% were attributable to birds. This result confirms the suggestion by some authors that the importance of alternative hosts (other than P. leucopus) may have been underestimated in previous studies and underscores the importance of further work to document the impact of these hosts in the epidemiology of TBDs. Finally, characterization of risk patterns associated with TBDs in the study area was completed by sampling trail use by park visitors in 2017 and 2018. First, the analysis of ticks collected from the environment and on hosts demonstrated the presence of three pathogens representing a public health risk to the local population, in order from the most to the least prevalent: B. burgdorferi, Anaplasma phagocytophyllum and Borrelia miyamotoi. Second, integration of spatial patterns of visitor use of the park highlighted the role of visitor behaviour and local landscape attributes in determining patterns of risk of contact between visitors and B. burgdorferi-infected nymphs. Risk was associated with certain times and areas of increased park use, but not with local indicators of habitat fragmentation, in contrast with the results of previous studies. In addition, areas with the highest densities of forest cover and points of interest (infrastructure) had the highest levels of risk. This thesis contributes to the advancement of fundamental knowledge related to the biology of ticks, the ecological relationships between these ectoparasites and their hosts, and the ecology of the pathogens they transmit. This knowledge will have multiple applications, mainly in the field of public health, where it will allow the refinement of existing tools for risk assessment and prevention of TBDs. By linking ecology to public health, this thesis responds to a need for research and development of expertise that is becoming increasingly important in the current context of climate change and the emergence of zoonotic diseases that it facilitates in Canada.

Plants are continuously confronted with a multitude attack either abiotic but also biotic in nature. Interestingly, despite the abundance of bacteria that plant has to face, only few are able to induce death or disease in the host plant. It is therefore likely that, in addition to secondary metabolites with antimicrobial properties, plants also synthesize secondary metabolites which are able to inhibit the expression of virulence genes in bacteria without affecting either growth or viability, which allows plants to host willingly or not bacterial populations. This work focuses on the identification of such metabolites in Malagasy plants (genera Dalbergia and Combretum) and the demonstration of their inhibitory effect on the expression of virulence genes in two different pathosystems: Rhodococcus fascians (a phytopathogen) and Pseudomonas aeruginosa (an opportunistic pathogen). Thus, two metabolites were isolated using a combination of chromatographic techniques coupled with tests that evaluate the expression of certain genes involved in the virulence mechanisms of these bacteria. The first is a new prenylated isoflavanone, named perbergin, isolated from the bark extract of D. pervillei. It was shown that the perbergin target attR gene expression, encoding a LysR-type transcriptional regulator that plays a key role in regulating the expression of virulence genes of R. fascians and the transition from an epiphytic to a pathogenic lifestyle. Therefore, we have also shown that the expression of all virulence genes known to date in R. fascians is also affected while the expression of genes involved in epiphytic fitness of the bacteria is not altered. In addition, the application of perbergin at the time of infection of plants susceptible to R. fascians shows that this molecule reduces in vivo the virulence of R. fascians, highlighting the potential of perbergin as an anti-infective agent. The second is a flavonoid known as catechin, isolated from the bark extract of C. albiflorum. Catechin significantly inhibits the expression of genes that regulate the mechanism of quorum sensing in P. aeruginosa such as lasI, LasR, rhlI and rhlR but also lasB and rhlA which expression depends on quorum sensing. Therefore, the production of virulence factors such as pyocyanin and elastase is significantly affected. Because of the limited number of our arsenal of antibiotics and their increasing ineffectiveness, the identification of these compounds create a path to an alternative in the fight against pathogenic bacteria and multidrug resistance of pathogenic bacteria to antibiotics. Our results also demonstrate the richness of Malagasy plants as (re)sources of new therapeutic molecules and the importance of widening the range of bacterial targets to be investigated to develop new strategies to fight within the endless war that we are waging against bacteria pathogens.<p><p>Les plantes sont continuellement confrontées à une multitude d’attaques qu’elles soient de nature abiotique ou surtout biotique. Il est intéressant de noter que malgré la multitude de bactéries auxquelles les plantes doivent faire face, seules quelques unes sont capables d’induire la mort ou une maladie chez la plante hôte. Il est dès lors fort probable que, outre les métabolites secondaires ayant des propriétés antimicrobiennes, les plantes synthétisent également des métabolites secondaires capables d’inhiber l’expression des gènes de virulence chez les bactéries sans toutefois affecter ni leur croissance ni leur viabilité, ce qui permet aux plantes de contenir les populations bactériennes qu’elles hébergent de gré ou de force. Ce travail porte sur l’identification de ce type de métabolites dans des plantes malgaches (genres Dalbergia et Combretum) et la démonstration de leurs effets inhibiteurs sur l’expression de gènes de virulence chez deux pathosystèmes différents: Rhodococcus fascians (un phytopathogène) et Pseudomonas aeruginosa (un pathogène opportuniste). Ainsi, deux métabolites ont été isolés en utilisant une combinaison de techniques chromatographiques couplées avec des tests qui évaluent l’expression de certains gènes impliqués dans les mécanismes de virulence de ces bactéries. Le premier est un nouvel isoflavanone prénylé, nommé perbergine, isolé à partir de l’extrait d’écorces de D. pervillei. Il a été montré que la perbergine cible l’expression du gène attR, codant un régulateur transcriptionnel de type LysR qui joue un rôle clé dans la régulation de l’expression des gènes de virulence de R. fascians et qui assure la transition entre un mode de vie épiphyte et le mode pathogène. En conséquence, nous avons également montré que l’expression de l’ensemble des gènes de virulence connu à ce jour chez R. fascians est également affectée alors que l’expression de gènes impliqués dans l’aptitude épiphyte de la bactérie n’est pas altérée. Par ailleurs, l’application de perbergine au moment de l’infection de plantes sensibles à R. fascians montre que cette molécule atténue la virulence de R. fascians in vivo, mettant en exergue le potentiel de la perbergine comme agent anti-infectieux. Le deuxième est un flavonoïde, connu sous le nom de catéchine, isolé de l’extrait d’écorces de C. albiflorum. La catéchine inhibe significativement l’expression des gènes régulateurs du mécanisme du quorum sensing chez P. aeruginosa tels que lasI, lasR, rhlI et rhlR et également lasB et rhlA dont l’expression dépend du quorum sensing. En conséquence, la production des facteurs de virulence tels que la pyocyanine et l’élastase est significativement affectée. Compte tenu de l’appauvrissement de notre arsenal d’antibiotiques et de leur inefficacité croissante, l’identification de ces composés ouvre une voie alternative de lutte contre les bactéries pathogènes et la multirésistance des bactéries pathogènes aux antibiotiques. Nos résultats démontrent également la richesse des plantes malgaches comme (res)sources de nouvelles molécules thérapeutiques et l’importance d’élargir le champ des cibles bactériennes à investiguer pour développer de nouvelles stratégies de lutte dans la guerre sans fin que nous menons contre les bactéries pathogènes. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Une mauvaise connaissance des propriétés des sols et de leur fonctionnement peut avoir de nombreuses conséquences néfastes sur le rendement et la qualité des récoltes, sur la dégradation des sols et sur une pollution de l’environnement. En raison de l’importance des pratiques agricoles, notre étude s’est focalisée sur leur impact sur la qualité et la santé des sols. La recherche s’est effectuée de novembre 2003 à octobre 2007 sur des vergers de pommiers implantés sur des collines dans le nord-est de la Slovénie. Deux pratiques agricoles fréquentes dans cette région ont été suivies : (i) une irrigation localisée au goutte à goutte sur des Calcaric Cambisol (CALCOSOL) développés sur marnes, et ses effets sur la stabilité structurale des sols et leur biomasse microbienne à la Station expérimentale de Gačnik et (ii) la combinaison d’un engrais organique (Compo guano) et d’un amendement calcaire dans un verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor sur un District Cambisol (ALOCRISOL) développé sur schistes. La présence de microbes pathogènes fécaux dans le sol, dus à l’irrigation ou à l’apport d’engrais organiques animaux a aussi été recherchée sur les deux sites. Le régime hydrique du sol a été suivi durant deux étés par des relevés tensiométriques hebdomadaires sur les deux sites. A la station expérimentale de Gačnik, un rang irrigué a été comparé à un rang non irrigué. La teneur en matière organique totale, son fractionnement granulométrique et la signature isotopique des différentes fractions permettant de discuter de leur origine et leur turn over ont été mesurés. La biomasse microbienne et son activité ont été caractérisées au printemps et à l’automne en 2004 et 2005. La stabilité structurale a été mesurée selon la méthode de Bartoli à l’automne 2004 et au printemps 2005. Sur le verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor seul le pH et les paramètres microbiologiques ont été suivis selon la même périodicité en comparant les différents traitements dans une expérimentation par blocs. Enfin, sur les deux sites, une quantification des champignons, des bactéries (aérobies, anaérobies, coliformes fécaux) et des virus présents dans le sol a été réalisée. Incidence de l’irrigation par goutte à goutte sur la qualité du sol sur le site de Gačnik sur la qualité physique du sol- Les sols de ce verger, argilo-limoneux et carbonatés, varient fortement de l’amont à l’aval de la parcelle située sur une pente de 15%. le sol est peu épais à l’amont, la marne altérée apparaissant dès 60 cm tandis qu’à mi-pente et à l’aval le sol est épais >1 m et la marne plus fortement altérée. L’observation des profils pédologiques et l’historique de la parcelle montrent que le sol a été fortement remanié sur les 60 premiers centimètres préalablement à la plantation du verger. Le passage d’une plantation en terrasses à une plantation dans le sens de la pente a conduit à l’effacement des terrasses suivi d’un labour profond dont en voit encore la trace à 60 cm de profondeur à l’aval de la parcelle (Fig. 3.3 & Tab. 3.9). Un échantillonnage systématique de la teneur en carbone organique de l’horizon de surface, selon un pas de 6 m, montre un accroissement selon la pente suivant une forme en zig-zag reflétant la trace des anciennes terrasses (Fig. 3.19). Dans les 30 premiers centimètres la teneur en matières organiques, le rapport C/N et la capacité d’échange cationique augmentent de l’amont vers l’aval tandis la teneur en carbonates de calcium décroît (Fig. 3.15). Le pH reste stable entre 8 et 8, 4. A la surface du sol dans les rangs de plantation traités par désherbage chimique, une croûte alguaire se forme sur le côté ombragé du rang... / Underestimation of soil properties and poor understanding of soil conditions can have many negative consequences, which results in quality or quantity of yield, soil degradation or even environmental pollution. According to importance of agricultural practices, our study focused on their impact on soil quality and health. The research took place from November 2003 to October 2007 in apple orchards in north-eastern Slovenia where two frequent agricultural practices were investigated: (i) drip irrigation on Calcaric Cambisol and its effects on structural stability and microbial biomass at Gačnik experimental station and (ii) combination of organic fertiliser (Campo guano) and liming in organic farming to enhance microbial biomass and nitrogen nutrition at Pohorshi dvor on Dystric Cambisol. The presence of faecal pathogens in the soil due to irrigation or organic fertilizer was also investigated. Water potential was measured during two seasons in both locations. Structural stability according Bartoli method, organic mater characteristics (including grain size organic matter fractionation and isotopic signature of organic carbon origin), and microbiological parameters were analysed as potential indicators of soil quality in irrigation practice comparing an irrigated (IR) to a non-irrigated (NIR) row. In organic farming, mainly pH and microbiological parameters were followed according treatments on an experimental blocks comparison. According to hilly terrain and land levelling in Gačnik, we were dealing with two groups of soil differing in thickness, organic matter, and calcium carbonate contents: one at upslope and another at mid and downslope. Considering soil characteristics, slope effect was more expressed than irrigation effect. According to slope, water gravimetric content (W), organic matter (OM), microbial biomass (MB), and respiration (R) increased towards downslope while total carbonates (Ca) and structural stability (SS) decreased. According to irrigation, W, OM, and SS contents decreased, while MB and R increased from NIR to IR rows. No difference was observed for Ca between treatments. According to slope, higher carbonate content was as an important factor for higher structural stability as organic matter pool. According to irrigation, lower W in IRR row could be explained by modification in root distribution due to drip irrigation. Irrigation leads to an increase of soil microbial biomass and its activity (as a short-time effect) and decrease of OM (as a long-term effect); moreover, a decrease of OM originating from the marl bedrock was observed in IRR row and attributed to microbial mineralization. Lower SS of IRR row is related to the OM reduction. Seasonal variations of structural stability show complex trends resulting from the combination of climatic conditions and biological activity. In organic fertilising study, the interaction of Compo guano and lime together was not clear, but in long term this is probably the best solution because it had positive consequences on both soil pH and available nitrogen, while preserving fair levels of MB and labile organic matter (LOM). Irrigation water and Compo guano were considered as eventual sources of faecal coliforms which remains in soils. From our study it was concluded that OM, MB, R and faecal coliforms can be treated as general useful indicators in assessing soil quality. According to agricultural practice, SS should be emphasized as an important quality indicator in irrigation practice and pH in organic farming.

L’abeille mellifère (Apis mellifera) est une espèce clé dans son aire d’origine tant pour les services écosystémiques rendus que pour les productions apicoles. Toutefois, ses populations sont soumises à différents facteurs de stress biotiques responsables de mortalités importantes. Dans les îles du Sud- Ouest de l’Océan Indien (SOOI) la sous-espèce d’abeille endémique est A. m. unicolor. Toutefois, aucune étude n’avait été réalisée sur sa pathosphère et ce n’est que depuis 2010 où l’ectoparasite Varroa destructor a envahi certaines de ces îles, menaçant cette sous-espèce, que de premières études ont été conduites. Dans ce travail de thèse, nous avons réalisé un état des lieux général de la santé des cheptels d’abeilles grâce à des enquêtes épidémiologiques descriptives dans la majorité des îles : La Réunion, Maurice, Rodrigues, Madagascar et les Seychelles. Nous avons pu montrer des faciès épidémiologiques assez similaires entre les îles, marqués par une dominance de Nosema ceranae particulièrement dans les petites îles (80-100%) et la présence de 3 virus : BQCV (4-89%), CBPV (2-51% excepté à Rodrigues) et DWV (4-40% excepté à La Réunion). D’autres agents pathogènes n’ont été retrouvés que sur certains territoires comme Aethina tumida, Braula pretoriensis, Acarapis sp. ou Melissococcus plutonius. L’analyse de la diversité génétique réalisée sur les 3 virus a montré une proximité des souches virales au sein du SOOI. Les enquêtes réalisées dans un contexte sans varroa ont montré une bonne santé des colonies avec une absence de signes cliniques. Les mortalités constatées n’ont concernées que les territoires envahis par varroa : Madagascar, Maurice, La Réunion. Varroa semble donc être le principal responsable des mortalités aiguës de colonies dans la zone bien avant les autres agents pathogènes ou les causes environnementales. Son impact sur les populations d’abeilles et in fine sur les écosystèmes indigènes sera à évaluer dans les années futures. / The honeybee (Apis mellifera) is a key species in its native range for both ecosystem services offerred and for bee products. However, its populations are subject to various biotic stressors responsible for significant mortalities. In the South-West Indian Ocean region the endemic bee subspecies is A. m.unicolor. However, no studies had been carried out on its pathosphere and it is only since 2010 where the ectoparasite Varroa destructor invaded some of these islands, threatening this subspecies, that first studies were conducted. In this thesis work, we carried out a general inventory of the health of honeybee herds through descriptive epidemiological surveys in the majority of islands: Réunion, Mauritius, Rodrigues, Madagascar and Seychelles. We were able to show quite similar epidemiological facies between islands, characterized by a dominance of Nosema ceranae especially in small islands (80-100%) and the presence of 3 viruses: BQCV (4-89%), CBPV (2- 51% except in Rodrigues) and DWV (4-40% except in Reunion). Other pathogens have only been found in certain territories such as Aethinatumida, Braula pretoriensis, Acarapis sp. or Melissococcus plutonius. The analysis of the genetic diversity carried out on the 3 viruses showed a proximity of viral strains within the SOOI. Surveys conducted in a context without varroa showed good colony health with no clinical signs. The observed mortalities concerned only the territories invaded by varroa: Madagascar, Mauritius, Reunion. Varroa therefore appears to be the main cause of acute colony mortality in the area long before other pathogens or environmental causes. Its impact on bee populations and ultimately on native ecosystems will be evaluated in future years.

Une mauvaise connaissance des propriétés des sols et de leur fonctionnement peut avoir de nombreuses conséquences néfastes sur le rendement et la qualité des récoltes, sur la dégradation des sols et sur une pollution de l'environnement. En raison de l'importance des pratiques agricoles, notre étude s'est focalisée sur leur impact sur la qualité et la santé des sols. La recherche s'est effectuée de novembre 2003 à octobre 2007 sur des vergers de pommiers implantés sur des collines dans le nord-est de la Slovénie. Deux pratiques agricoles fréquentes dans cette région ont été suivies : (i) une irrigation localisée au goutte à goutte sur des Calcaric Cambisol (CALCOSOL) développés sur marnes, et ses effets sur la stabilité structurale des sols et leur biomasse microbienne à la Station expérimentale de Gačnik et (ii) la combinaison d'un engrais organique (Compo guano) et d'un amendement calcaire dans un verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor sur un District Cambisol (ALOCRISOL) développé sur schistes. La présence de microbes pathogènes fécaux dans le sol, dus à l'irrigation ou à l'apport d'engrais organiques animaux a aussi été recherchée sur les deux sites. Le régime hydrique du sol a été suivi durant deux étés par des relevés tensiométriques hebdomadaires sur les deux sites. A la station expérimentale de Gačnik, un rang irrigué a été comparé à un rang non irrigué. La teneur en matière organique totale, son fractionnement granulométrique et la signature isotopique des différentes fractions permettant de discuter de leur origine et leur turn over ont été mesurés. La biomasse microbienne et son activité ont été caractérisées au printemps et à l'automne en 2004 et 2005. La stabilité structurale a été mesurée selon la méthode de Bartoli à l'automne 2004 et au printemps 2005. Sur le verger conduit en agriculture biologique à Pohorski dvor seul le pH et les paramètres microbiologiques ont été suivis selon la même périodicité en comparant les différents traitements dans une expérimentation par blocs. Enfin, sur les deux sites, une quantification des champignons, des bactéries (aérobies, anaérobies, coliformes fécaux) et des virus présents dans le sol a été réalisée. Incidence de l'irrigation par goutte à goutte sur la qualité du sol sur le site de Gačnik sur la qualité physique du sol- Les sols de ce verger, argilo-limoneux et carbonatés, varient fortement de l'amont à l'aval de la parcelle située sur une pente de 15%. le sol est peu épais à l'amont, la marne altérée apparaissant dès 60 cm tandis qu'à mi-pente et à l'aval le sol est épais >1 m et la marne plus fortement altérée. L'observation des profils pédologiques et l'historique de la parcelle montrent que le sol a été fortement remanié sur les 60 premiers centimètres préalablement à la plantation du verger. Le passage d'une plantation en terrasses à une plantation dans le sens de la pente a conduit à l'effacement des terrasses suivi d'un labour profond dont en voit encore la trace à 60 cm de profondeur à l'aval de la parcelle (Fig. 3.3 & Tab. 3.9). Un échantillonnage systématique de la teneur en carbone organique de l'horizon de surface, selon un pas de 6 m, montre un accroissement selon la pente suivant une forme en zig-zag reflétant la trace des anciennes terrasses (Fig. 3.19). Dans les 30 premiers centimètres la teneur en matières organiques, le rapport C/N et la capacité d'échange cationique augmentent de l'amont vers l'aval tandis la teneur en carbonates de calcium décroît (Fig. 3.15). Le pH reste stable entre 8 et 8, 4. A la surface du sol dans les rangs de plantation traités par désherbage chimique, une croûte alguaire se forme sur le côté ombragé du rang...