Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Le chancre bactérien de la tomate causé par Clavibacter michiganensis (Cm) est l'une des maladies bactériennes les plus dévastatrices affectant l'industrie de la tomate dans le monde entier. Actuellement, aucun cultivar résistant n'est commercialement disponible et les contrôles chimiques et biologiques offerts sont inefficaces. Afin d'augmenter nos outils disponibles pour lutter contre cet agent pathogène, cette étude a permis de développer une méthode d'inoculation artificielle pour induire le chancre bactérien sur les plants de tomate en serre afin d'uniformiser les résultats des différentes études sur Cm. Nous avons comparé deux méthodes d'inoculation, le scalpel et la seringue, avec deux niveaux de fertilisation faible et élevé. Après avoir évalué le pourcentage de feuilles nécrosées et la hauteur des plants, les résultats ont montré que l'inoculation à la seringue avec une faible fertilisation était la méthode d'inoculation la plus efficace, permettant le développement d'une échelle à plusieurs niveaux qui peut être utilisée pour étudier l'interaction entre les plants de tomate et les isolats de Cm. Dans cette étude, nous avons également développé un multiplexe TaqMan qPCR spécifique et sensible pour détecter Cm. Une détection précise est une étape cruciale pour confirmer les foyers de la maladie et permettre le développement de stratégies de gestion. Les résultats faussement positifs et négatifs constituent un problème majeur des méthodes de détection existantes. Ainsi, deux gènes chromosomiques liés à la virulence de Cm, rhuM et tomA, ont été utilisés comme cibles spécifiques. Le gène, α-tubuline, a été inclus dans chacun des multiplexes comme contrôle interne afin d'améliorer la fiabilité du test. La spécificité a été évaluée avec 12 souches de Cm et 15 souches bactériennes, y compris d'autres Clavibacter spp. et des bactéries pathogènes de la tomate provenant de différents lieux géographiques. Notre test a détecté spécifiquement toutes les souches de Cm et jusqu'à 10 copies d'ADN plasmidique pour toutes les paires d'amorces et les sondes. Le test a été validé sur des échantillons de tissus et de semences infectés artificiellement. Il a détecté avec précision la présence de Cm dans tous les échantillons infectés analysés. Le test de diagnostic développé est hautement spécifique, sensible et fiable pour la détection de Cm et peut être adapté à des fins multiples telles que les programmes de certification des semences, la surveillance, la biosécurité, les études épidémiologiques et l'évaluation de nouvelles méthodes de lutte.

Le noyer cendré (Juglans cinerea) a un statut d'espèce en voie de disparition au Canada depuis 2003 dû à la forte mortalité causée par un champignon pathogène, le chancre du noyer cendré (Sirococcus clavigignenti-juglandacearum). Cette étude vise à localiser les peuplements forestiers renfermant des noyers cendrés en forêt privée dans les Cantons-de-l'Est, afin de déterminer si l'espèce se retrouve dans plusieurs types de milieux et de communautés végétales. En deuxième lieu, il s'agit d'évaluer si l'état de santé du noyer diffère dans les types de milieux où il se trouve. La composition végétale (arbres et herbacées) et les facteurs écologiques (édaphiques et caractéristiques de sites) ont été évalués dans 35 parcelles (400 m2) comprenant des noyers, ainsi que dans 55 parcelles sans noyer localisées dans des milieux différents ou similaires aux parcelles comprenant des noyers. Une analyse canonique des correspondances a permis de séparer les peuplements échantillonnés en 4 types de milieux, soit les plaines de débordement, les milieux mésiques riches ayant beaucoup de calcium dans le sol (+Ca), les milieux mésiques riches ayant moins de calcium dans le sol (-Ca) et les milieux mésiques pauvres. L'état de santé des noyers a été évalué (circonférence du tronc affectée et pourcentage de mort en cime). Les noyers sont plus sévèrement affectés par le chancre dans les plaines de débordement (30%) que dans les forêts mésiques (11 %). La mort en cime montre le même patron; dans les plaines de débordement, 24% des noyers présentent une mort en cime élevée (plus de 50% de branches mortes) comparativement à seulement 5% des noyers des forêts feuillues mésiques. D'après ces résultats, d'éventuelles plantations d'enrichissement ou de réintroduction auraient avantage à être réalisées dans les milieux mésiques riches (+Ca), là où la croissance du noyer est comparable à la croissance en plaine de débordement, mais où la maladie y est moins importante. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Juglans cinerea, espèce en voie de disparition, pathogène exotique, plaines de débordement, forêts mésiques riches, forêts privées.

La compréhension de l'émergence des maladies infectieuses végétales causées par les bactéries passe par l'identification des populations sources, des routes d'invasion et des voies de dissémination, ainsi que par l'estimation des paramètres biotiques et abiotiques associés. Xanthomonas citri pv. citri (Xcc) est l'agent pathogène responsable du chancre Asiatique des agrumes. La bactérie est distribuée dans plusieurs pays agrumicoles du monde et listée comme organisme de quarantaine par ceux où elle est absente. Nous avons abordé l'épidémiologie moléculaire de Xcc à deux échelles spatio-temporelles grâce à un schéma de 14 microsatellites (MLVA-14) et un schéma de 31 marqueurs minisatellites (MLVA-31). Le typage MLVA-14 s'est montré adapté au génotypage d'une bactérie monomorphe comme Xcc. Le typage MLVA-31 a permis de diviser le pathovar Xcc en quatre groupes génétiques distincts correspondant aux différences de gammes d'hôtes mise en évidence chez cette bactérie. Le pathotype A (souches à large gamme d'hôtes parmi les rutacées) est séparé en deux groupes génétiques, tandis que les pathotypes A* et Aw (souches à gamme d'hôtes restreinte au limettier Mexicain et quelques espèces proches) constituent chacun un groupe génétique. Alors que l'expansion géographique de Xcc depuis son aire d'origine dans la première moitié du XXème siècle a quasi exclusivement concerné un seul groupe génétique, trois des quatre groupes décrits ont contribué à l'émergence de Xcc en Afrique au cours de la dernière décennie. La bactérie est pré-adaptée et a été introduite avec son hôte depuis sa population d'origine, faisant de la barrière migratoire la seule étape à franchir pour rencontrer un succès d'invasion. L'objectif de cette thèse a été de décrire les différentes populations émergentes grâce à des approches d'épidémiologie moléculaire et inférentielles, et identifier les différentes origines, routes et acteurs de la dissémination. Nous avons dans un premier temps montré la coexistence de deux groupes génétiques distincts au Mali : DAPC1 qui est dispersé dans quatre provinces du pays et DAPC2 qui est resté cantonné à l'espace péri-urbain de Bamako. L'analyse de l'émergence de Xcc au Sénégal a révélé le succès invasif de DAPC2 dans un autre environnement. La structure des populations DAPC1 du Mali et DAPC2 du Sénégal suggèrent que les plants de pépinières constituent une voie de dissémination majeure dans ces pays. À l'opposé, DAPC2 de Bamako n'est pas détecté en pépinières au Mali et n'a pas montré de caractère invasif. L'existence d'une population « tête de pont » invasive de souches DAPC1 au Mali donnant lieu à une épidémie au Burkina Faso a été mise en évidence par une approche ABC (calcul Bayésien approché). Les populations DAPC2 du Mali et du Sénégal ne présentent pas de lien épidémiologique direct mais partagent des liens de parenté avec des souches présentes dans le sous-continent Indien. Dans un deuxième temps, l'analyse d'une population de souches appartenant au pathotype A* en Ethiopie nous a permis de procéder à des estimations de paramètres démographiques, tels que les tailles efficaces. Nous avons montré que l'approche inférentielle nous permettait d'éclairer l'histoire démographique de Xcc dans un cas d'émergence, et de mettre en avant une dynamique saisonnière accentuant probablement le déséquilibre mutation-dérive lié à la situation d'émergence. L'émergence de Xcc en Afrique est principalement associée aux activités humaines. Sa dissémination locale et globale peut alors être considérablement limitée par des mesures de gestion plus stricte au niveau des pépinières et des flux de commerces. / Several plant emerging infectious diseases are caused by bacteria. To improve our understanding of their emergence, a description of the emerging populations, the reconstruction of invasion routes and pathways, as well as the identification of involved biotic and abiotic parameters are fundamental. The bacterium Xanthomonas citri pv. citri (Xcc) is responsible for Asiatic citrus canker. It is present in many citrus producing countries and listed as a quarantine organism in canker-free countries.Two MLVA schemes were used for molecular epidemiological analyses of Xcc. The first one, MLVA-14, targeted 14 microsatellite markers, and is useful to describe the genetic diversity of this monomorphic bacterium. The second, MLVA-31, targeted 31 minisatellite markers, is suited to global epidemiology analyses. Based on MLVA-31 data, Xcc is divided in four genetic groups (referred to as DAPC clusters) corresponding to Xcc pathotype classification based on host range. Three pathotypes were described: pathotype A strains are able to infect most citrus species, while pathotypes A* and AW strains are naturally restricted to fewer host species.DAPC 1 is responsible for almost all cases of geographical expansion of Xcc over the first half of the 20th century, we show that three Xcc genetic clusters have emerged in Africa over the last decade. Xcc is pre-adapted to its host species. Invasive success of Xcc is then mostly conditioned by migration events. Our objectives were to describe these invasive populations using a molecular epidemiology approach and to assess the origin, routes and actors of this dissemination in Africa. Two genetic clusters were found in Mali: DAPC1 is present in four provinces while DAPC2 is restricted to the Bamako urban environment. In contrast, DAPC2 emerging populations in Senegal showed an invasive succes in an other environment. Populations structures of DAPC1 in Mali and DAPC2 in Senegal highlighted the role of nurseries in Xcc dissemination. On the contrary, DAPC2 strains in Bamako were not detected in Malian nurseries and showed a limited invasive success. Approximate Bayesian Computation highlighted an invasive bridgehead scenario between DAPC1 in Mali and Burkina Faso. DAPC2 populations in Mali and Senegal were not found epidemiologically related but were genetically related to strains previously reported from the Indian subcontinent.Demographic parameters inference, such as effective population sizes, were inferred from Ethiopian pathotype A* populations. The inference approach was useful to decipher the demographic history of this emerging population, and suggested seasonal fluctuations in population sizes over time.Emergence of Xcc in Africa was found strongly related to human activities. Therefore, the local and global dispersion could be limited by a better management of nurseries and trade.

Le cuivre, souvent utilisé pour gérer les bactérioses en agriculture, est largement utilisé dans la lutte contre Xanthomonas citri pv. citri (Xcc), agent responsable du chancre asiatique des agrumes. La récente détection d’un phénotype résistant au cuivre (CuR) chez Xcc dans deux territoires ultramarins français a motivé une étude génomique qui a révélé, dans les génomes de souches CuR, la présence d’un plasmide conjugatif portant un transposon adaptatif de type Tn3. Sa conservation chez plusieurs espèces de Xanthomonas phytopathogènes suggère le rôle des transferts horizontaux (HGT) dans l’adaptation de Xcc. Nous avons donc analysé, dans l’océan Indien, les relations phylogénétiques de souches sensibles et CuR en prenant en compte à la fois les SNP et les variations de contenu en gènes. La datation de la phylogénie a permis de formuler des scenarii d’introduction de la bactérie dans la région. La phylogénie a montré une structure géographique forte à l’échelle de l’océan Indien, qui s’estompe à l’échelle de la Réunion et disparaît à l’échelle du verger. Au sein des vergers, l’admixture est un élément favorable aux HGT entre souches génétiquement différentes. Ils sont pourtant peu caractérisés chez les bactéries du genre Xanthomonas. Nous avons ainsi analysé la dispersion de l’ensemble des gènes plasmidiques connus de la famille des Xanthomonadaceae dans l’ensemble des génomes bactériens de NCBI, mettant en évidence à la fois la forte prévalence des gènes plasmidiques au sein des Xanthomonadaceae mais aussi la limite taxonomique forte à leur échange par conjugaison. L’importance du mosaïsme plasmidique, en partie lié aux éléments mobiles a aussi été illustrée. L’ensemble de nos résultats souligne l’importance des HGT dans l’évolution des bactéries du genre Xanthomonas, et la nécessité de caractériser finement le contenu et le fonctionnement du génome environnemental des Xanthomonadaceae pour appréhender au mieux l’adaptation de ces bactéries phytopathogènes. / Copper, frequently used in agriculture to control bacterial diseases, is commonly used against Xanthomonas citri pv. citri (Xcc), the bacterial agent of Asiatic citrus canker. The recent detection of a copper-resistant phenotype in two French overseas regions motivated a genomic study which revealed, in copper-resistant (CuR) strains, a conjugative plasmid encoding an adaptive transposon of the Tn3 family. Its conservation in several Xanthomonas species suggested the role of horizontal gene transfer (HGT) in Xcc adaptation. We therefore analyzed the evolutionary history of susceptible and CuR Xcc strains in the Indian Ocean using both SNP and gene content variations. The dating of the obtained phylogeny allowed us to hypothesize the history of Xcc introduction into the region. The phylogeny showed a strong geographic structure among islands of the Indian Ocean region, which faded at the Réunion scale and disappeared at the grove scale. Among the groves, admixture is a factor favoring HGT between genetically distinct strains. This form of evolution is however largely uncharacterized in the Xanthomonas genus. To fill this gap, we searched genetic homology between the whole known plasmid gene content of the Xanthomonadaceae family and the complete set of genomes hosted in NCBI databases. We highlighted both the ubiquity of plasmid genes in the Xanthomonadaceae family and the taxonomical barrier of their sharing by conjugation. The small fraction of genes that were exchanged through the complete sharing of plasmids also revealed the importance of plasmid mosaicism, partly due to mobile genetic elements. Taken together, our results highlight the importance of bacterial communities in the evolution of phytopathogenic bacteria of the Xanthomonas genus, and the need for a precise characterization of the content and the functioning of the Xanthomonadaceae environmental genome in order to fully apprehend the adaptation of these phytopathogenic bacteria.

Le chancre du noyer cendré (CNC), causé par l’agent pathogène Ophiognomonia clavigignenti-juglandacearum Broders & Bolands (Oc-j), est la principale cause du déclin de l’espèce en Amérique du Nord. Plus de 200 noyers potentiellement résistants ont été identifiés au Québec. Des inoculations artificielles ont été réalisées sur des semis provenant de quatre sources de noix récoltées sous des noyers cendrés potentiellement résistants, sur 1 lot de semis de noyer cendré dont la résistance des parents n’est pas connue ainsi que chez un hybride (Juglans cinerea x Juglans ailantifolia) réputé résistant au CNC. La sensibilité des différentes familles, évaluée en fonction de la longueur des nécroses internes, indique que trois familles de noyers cendrés présentaient des dimensions de nécroses similaires à l’hybride et qu’elles présentaient donc une certaine résistance au CNC. Chez certains individus, les blessures d’inoculation se refermaient plus rapidement et les parties nécrosées étaient entourées par des tissus de défense que l’on associe au compartimentage. Parallèlement à ces travaux, les cimes de 30 noyers cendrés répartis sur les sites du mont Saint-Bruno et de Saint-Augustin ont été dégagées selon deux traitements de manière à évaluer si un apport de lumière accru permet de stimuler la vigueur des arbres ainsi que d’améliorer l’état de santé du noyer cendré. Les traitements consistaient, d’une part, à tailler les cimes des arbres compétiteurs afin de libérer un rayon de 5 mètres autour de la cime à dégager et d’autre part, à retirer tous les arbres compétiteurs afin de créer un puits de lumière équivalent à environ une fois la hauteur des arbres dominants. Les résultats montrent, 2 et 3 ans après le dégagement, une meilleure croissance radiale chez les arbres traités en position codominante qui est significativement différente des témoins.