Cette étude avait pour but d’inventorier la flore fongique associée aux symptômes observés sur les organes de Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel au Cameroun dans une perspective d’agroforesterie. De manière spécifique, il s’est agi de : 1) dégager les atouts et les contraintes agroforestières de R. heudelotii au Cameroun en identifiant des thématiques de recherche à venir pour cette essence; 2) identifier les contraintes de germination de cette essence et d’y apporter des solutions; 3) caractériser, du point de vue phénotypique, quelques champignons présumés pathogènes chez R. heudelotii; 4) vérifier le pouvoir pathogène (postulats de Koch) de ces champignons présumés pathogènes et 5) tester l’efficacité de quatre fongicides de synthèse contre les maladies foliaires des plantules de R. heudelotii en pépinières. La dormance tégumentaire, la durée de conservation des graines et les maladies sont les contraintes de germination chez R. heudelotii. Les recherches menées dans les bases de données publiques en utilisant l’algorithme BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) et les séquences du gène de l’ADNr cloné (PCR) des 350 isolats collectés ont montré que plusieurs champignons d’importance phytopathologique colonisent les organes infectés de R. heudelotii au Cameroun. Le milieu de culture et la température d’incubation ont affecté les caractéristiques phénotypiques (pigmentation et vitesse de croissance du mycélium, concentration de conidies) des champignons présumés pathogènes chez R. heudelotii à savoir Pestalotiopsis microspora, Lasiodiplodia theobromae et trois individus du taxon Fusarium oxysporum (F. oxysporum ZB049F, F. oxysporum ZB164T et F. oxysporum ZH121F). Ces cinq champignons se sont révélés pathogènes sur les organes détachés et les plantules de R. heudelotii en laboratoire; leur agressivité chez l’hôte a varié d’une espèce fongique à l’autre. Les préparations commerciales de fongicides Plantomil 72WP (60% d’oxyde de cuivre et 12% de métalaxyl) et Nordox 75WG (86% d’oxyde de cuivre) ont permis de lutter efficacement contre les maladies foliaires dues à P. microspora et L. theobromae. Compte tenu de la grande diversité des espèces dans le taxon F. oxysporum et de l’importance phytopathologique de F. solani, l’identification moléculaire plus poussée et complète des individus de ces espèces isolés chez R. heudelotii est à envisager. / The work described in this thesis was conducted in order to identify the fungal species that are associated with infected organs of Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel in Cameroon in the perspective of agroforestry. Specifically, objectives were to: 1) identify the advantages and constraints of R. heudelotii for agroforestry in Cameroon and suggest some future research topics for this species; 2) identify germination constraints of R. heudelotii and provide solutions; 3) characterize morphocultural parameters of some suspected pathogenic fungi of R. heudelotii; 4) verify Koch’s postulates for these suspected pathogens; and 5) test the efficacy of four synthetic fungicides against foliar diseases of R. heudelotii seedlings in nurseries. Seed coat dormancy, duration of storage and diseases were the major factors that affected germination in R. heudelotii. Research in the public databases using the BLAST algorithm (Basic Local Alignment Search Tool) and cloned rDNA sequences of isolated fungi (350 isolates) showed that several fungi of phytopathological interest colonized infected organs of R. heudelotii in Cameroon. Culture medium and temperature affected the phenotypic characteristics (pigmentation of the mycelium, growth rate and conidia concentrations) of suspected pathogenic fungi of R. heudelotii, namely Pestalotiopsis microspora, Lasiodiplodia theobromae and three species of the taxon Fusarium oxysporum (F. oxysporum ZB049F, F. oxysporum ZB164T and F. oxysporum ZH121F). These five fungi were pathogenic on detached organs and seedlings of R. heudelotii under laboratory conditions; their aggressiveness on the host varied from one fungal species to another. Fungicides such as Plantomil 72WP (60% copper oxide and 12% metalaxyl) and Nordox 75WG (86% copper oxide) were effective against foliar diseases caused by P. microspora and L. theobromae. Given the great diversity of species in the taxon F. oxysporum and the phytopathological importance of F. solani, further and complete identification of individuals of those species based on molecular markers should be considered.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Les infections causées par des pathogènes fongiques sont un problème de santé publique inquiétant. Le taux de mortalité des patients avec une infection fongique invasive dépasse souvent 50%, et ce, même s'ils sont traités. Des études ont estimé que plus de décès sont causés chaque année par les maladies fongiques que par la tuberculose et la malaria. Malgré cela, les infections fongiques ont été très peu étudiées comparativement aux autres types de maladies infectieuses. Les antifongiques tels que les azoles sont essentiels pour traiter les mycoses. Cependant, l'évolution de la résistance met en péril notre capacité à traiter les patients infectés. Plusieurs mutations dans la cible moléculaire des azoles, Erg11, sont connues pour conférer la résistance. Pourtant, nos connaissances actuelles ne sont pas suffisantes pour être utilisées en clinique afin d'assister le choix de traitement et pour aider à développer de nouveaux médicaments. Nous avons construit un système pour étudier des variants d'ERG11 de pathogènes fongiques comme Candida albicans dans la levure modèle Saccharomyces cerevisiae. Nous avons remplacé le promoteur natif d'ERG11 de S. cerevisiae (ScERG11) avec un promoteur répressible à la doxycycline afin de supprimer l'expression du gène. Nous avons confirmé qu'ERG11 de C. albicans (CaERG11) complémente la fonction de ScERG11. Nous montrons également que des mutations de résistance telles que G464S dans CaERG11 peuvent être reconstituées dans notre système. De plus, en utilisant une approche de type Deep Mutational Scanning, nous avons construit une librairie exhaustive de CaERG11 comprenant presque 8000 mutants. Finalement, nous avons utilisé notre système pour caractériser des mutations dans CaERG11. Nous avons découvert de nouvelles mutations de résistance au fluconazole tout en décrivant des mutations déjà reportées dans la littérature. Ultimement, nous caractériserons systématiquement les mutations dans CaERG11 qui confèrent la résistance aux azoles et évaluerons leur impact sur la fonction de la protéine. / Infections caused by fungal pathogens are a concerning public health problem. The mortality rate of patients with an invasive fungal infection often exceeds 50%, even when they are treated. Studies estimated that more than 1.7 million deaths are caused by fungal disease each year, which is more than tuberculosis or malaria. Despite this, fungal infections have been understudied in comparison to other types of infectious diseases. Antifungals such as azoles are crucial medications to treat mycosis. However, the evolution of resistance to these molecules jeopardizes our ability to treat infected patients. Many mutations in the azole target Erg11 are known to confer resistance. Yet, our current knowledge is not sufficient to be used in clinics to assist the choice of treatment and to help in the development of new drugs. We built a system to study ERG11 variants of fungal pathogens like Candida albicans in the model yeast Saccharomyces cerevisiae. We replaced the native ERG11 promoter of S. cerevisiae (ScERG11) with a doxycycline repressible promoter to suppress the expression of the gene. We confirmed that ERG11 of C. albicans (CaERG11) complements the function of ScERG11. We also show that the resistance phenotypes due to mutations such as G464S in CaERG11 can be reconstituted in our system. Furthermore, using a Deep Mutational Scanning approach, we constructed an exhaustive library of nearly 8000 variants in CaERG11 and validated its completeness by high throughput sequencing. Finally, we confirmed that our system can be used to characterize azole resistance mutations. We screened the CaERG11 library with fluconazole and isolated resistant variants. We discovered new resistance mutations while describing mutants already reported in the literature. Ultimately, our system will be used to systematically characterize azole resistance mutations in ERG11 and to evaluate the impact of mutations on the protein function.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Cette thèse présente une vue d'ensemble complète de trois études qui ont évalué le potentiel d'utilisation du frass, matériau résiduel résultant de la bioconversion de la matière organique par les larves de la mouche soldat noire (LMSN), comme amendement organique en horticulture. Au cours de la première étude, des essais in vitro de superposition de cultures ont révélé la présence de microorganismes produisant des composés inhibant la croissance mycélienne des sept agents phytopathogènes (champignons/oomycètes) importants dans les extraits du frass et les extraits du régime de référence Gainesville (GV). Parmi les bactéries/champignons isolé(e)s du régime GV et du frass, la bactérie Bacillus velezensis, utilisée comme agent de lutte biologique, a montré une forte activité antifongique/anti-oomycète suggérant que cette bactérie présente dans le régime GV survive au processus d'élevage de LMSN et soit l'un des facteurs clés contribuant à l'activité antifongique/anti-oomycète du frass. Cela souligne l'importance des caractéristiques microbiennes de la matière première dans les propriétés antifongiques et anti-oomycètes du frass. La deuxième étude a comparé les caractéristiques du frass dérivé de deux régimes alimentaires différents : un régime à base de déchets de fruits/légumes/boulangerie complété par des déchets de brasserie (FVBB) et un régime GV. Les résultats ont démontré que les deux frass contenaient des éléments nutritifs essentiels, comparables aux engrais organiques disponibles commercialement. De plus, le frass provenant du régime FVBB ont présenté des effets d'antibiose, inhibant la croissance des pathogènes des plantes, tout en favorisant de meilleures performances des larves, une composition nutritionnelle et une réduction efficace des déchets. Dans la troisième étude, le potentiel du frass de LMSN à limiter le développement du flétrissement causé par Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) chez les plants de tomate a été étudié. Le frass provenant des régimes GV et FVBB a été pasteurisé à 70°C (pendant 1 heure) ou non avant d'être incorporé dans le milieu de culture des plants de tomate. Les résultats ont révélé que le frass provenant du régime GV, pasteurisé ou non, réduisait significativement la gravité du flétrissement causé par FOL et la colonisation des racines par le champignon pathogène comparativement au frass provenant du régime FVBB et au groupe témoin sans frass, tout en étant comparables au compost. De plus, l'étude a identifié des différences dans les communautés microbiennes de la rhizosphère associées au type de frass et à la pasteurisation, certaines familles bénéfiques étant associées à une réduction de la gravité de la maladie. Les trois études démontrent collectivement le potentiel du frass de LMSN comme amendement organique efficace pour la gestion des agents pathogènes des cultures horticoles. Le choix du régime d'élevage des larves influence considérablement l'activité antifongique du frass et son efficacité globale dans la lutte contre les maladies des plantes. / This thesis presents a comprehensive overview of three studies evaluating the potential use of frass, the residual material resulting from the bioconversion of organic matter by black soldier fly larvae (BSFL), as an organic amendment in horticulture. In the first study, in vitro culture overlay assays revealed the presence of microorganisms producing compounds inhibiting mycelial growth of seven important plant pathogens (fungi/oomycetes) in frass extracts and Gainesville diet (GV) extracts, a widely used reference diet. Among the bacteria/fungi isolated from the GV diet and frass, the bacterium Bacillus velezensis, used as a biological control agent, showed strong antifungal/anti- oomycete activity suggesting that this bacterium is present in the GV diet survives the BSFL rearing process and is one of the key factors contributing to the antifungal/anti-oomycete activity of frass. This highlights the significance of feedstock microbial characteristics in the frass antifungal and anti- oomycete properties and suggests the possibility of exploiting frass to control horticultural plant pathogens. The second study compared the characteristics of frass derived from two different diets: a fruit/vegetable/bakery waste-based diet supplemented with brewery waste (FVBB) and a GV reference diet. Results demonstrated that frass derived from both diets contained essential nutrients and elements, comparable to commercially available organic fertilizers. Moreover, frass from the FVBB diet also exhibited antibiosis effects, inhibiting the growth of plant pathogens, while also promoting better larval performance, nutritional composition, and efficient waste reduction. In the third study, the potential of BSFL frass to limit the development of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL) in tomato plants was investigated. Frass derived from the GV and FVBB diets underwent pasteurization at 70°C (for 1 hour) and not before being incorporated into the growing medium of tomato plants. The results revealed that frass derived from GV diet, regardless of pasteurization, significantly reduced the severity of wilt caused by FOL and pathogen root colonization by the pathogenic fungus compared to frass derived from FVBB diet and the control group with no frass while being comparable with compost. Additionally, the study identified differences in rhizosphere microbial communities associated with the type of frass and pasteurization, with certain beneficial orders associated with the reduced disease severity. The three studies collectively demonstrate the potential of BSFL frass as an efficient organic amendment for plant pathogens management in horticultural crops. The choice of larval rearing diet significantly influences the frass antifungal activity and overall effectiveness in controlling plant diseases.

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