Les entérobactéries du genre Xenorhabdus sont pathogènes de larves d'insectes et symbiotiques de nématodes du genre Steinernema. En lutte biologique, les couples Steinernema-Xenorhabdus sont utilisés contre un large spectre d'insectes ravageurs de culture. Les deux partenaires du couple modèle Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila peuvent être expérimentalement dissociés tout en restant pathogènes pour les insectes. En revanche, certaines souches de Xenorhabdus sont non-virulentes lorsqu'elles sont injectées directement dans une larve d'insecte. L'objectif de cette thèse est de caractériser deux souches non-virulentes de Xenorhabdus, X. poinarii G6 (Xp G6) et X. bovienii CS03 (Xb CS03). Les souches appartenant à l'espèce non-virulente X. poinarii possèdent des génomes de petite taille. Nous avons mis en évidence un phénomène de réduction génomique due à la délétion de larges régions génomiques chez la souche Xp G6. Cette évolution pourrait avoir eu lieu suite à un transfert des fonctions bactériennes de virulence à son nématode hôte et/ou à sa spécialisation envers certains coléoptères. Au sein de l'espèce X. bovienii, Xb CS03 est non-virulente par injection dans les lépidoptères Spodoptera littoralis et Galleria mellonella. Par rapport à d'autres couples némato-bactériens Steinernema sp.-X. bovienii, le couple formé par Xb CS03 et son nématode symbiotique S. weiseri 583 présente également une virulence atténuée sur ces lépidoptères. Le génome de Xb CS03 est de très grande taille et contient un grand nombre de gènes dégradés (pseudogènes). Une comparaison génomique entre Xb CS03 et une souche virulente appartenant à la même espèce, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), montre que Xb CS03 est plus riche que Xb SS-2004 en gènes codant des chaînes d'assemblage enzymatiques NRPS/PKS (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase) produisant des métabolites antimicrobiens potentiels. A l'inverse, Xb SS-2004 contient davantage de gènes codant des facteurs de virulence de type hémolysine, adhésine ou systèmes de sécrétion. Ceci suggère deux scénarios évolutifs différents, privilégiant une forte virulence pour Xb SS-2004 et l'élimination des compétiteurs au sein du cadavre de l'insecte pour Xb CS03. Enfin, une recherche de facteurs de virulence potentiels a été effectuée par une approche de génomique comparative entre les souches non-virulentes Xp G6 et Xb CS03, d'une part et trois souches de Xenorhabdus virulentes, d'autre part. L'analyse fonctionnelle de gènes candidats a été entamée. En conclusion, la caractérisation de nouveaux modèles bactériens dans le genre Xenorhabdus ouvre le champ à l'identification de nouvelles stratégies de virulence et de nouveaux facteurs de virulence chez les bactéries entomopathogènes. / Xenorhabdus are enterobacteria pathogenic of insect larvae and symbiotic of nematodes from the Steinernema genus. The Steinernema-Xenorhabdus associations are used against a wide range of insect pests. The two partners of the model Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila association can be experimentally dissociated. Each partner is pathogenic for insect larvae. Contrarily, some other Xenorhabdus strains are non-virulent when injected directly into insect larvae. In this thesis, we characterized two non-virulent Xenorhabdus strains, X. poinarii G6 (Xp G6) and X. bovienii CS03 (Xb CS03). Strains from the X. poinarii species had small-sized genomes. We showed that the Xp G6 strain had undergone a genome reduction due to the deletion of large genomic regions. Transfer of virulence functions from the bacteria to the nematode and/or the specialization of the association towards coleopteran insects are likely the cause of this evolution. Within the X. bovienii species, Xb CS03 was non-virulent strain when injected into the Spodoptera littoralis and Galleria mellonella lepidopteran insects. When compared to other Steinernema-X. bovienii pairs, the association between Xb CS03 and its symbiotic nematode S. weiseri 583 had also a lower virulence on those insects. Xb CS03 had a large-sized genome and harbored numerous degraded genes (pseudogenes). Genome comparison between Xb CS03 and a virulent strain from the same species, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), showed that Xb CS03 contained more loci encoding NRPS/PKS enzymes (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase), producing potential antimicrobial metabolites, than Xb SS-2004. On the other hand, Xb SS-2004 contained more genes encoding virulence factors such as hemolysins, adhesins or secretion systems. This suggests that the two strains followed different evolutionary scenarios, favoring strong virulence in Xb SS-2204 and elimination of competitors for Xb CS03.Finally, we searched for potential virulence factors by comparing the genomes of the non-virulent strains Xp G6 and Xb CS03 with three virulent strains. Functional analyses of the candidates are in progress. In conclusion, characterizing new bacterial models in the Xenorhabdus genus paves the way for the identification of new virulence strategies and new virulence genes in entomopathogenic bacteria.

La lutte biologique à l’aide de champignons entomopathogènes est une des alternatives aux insecticides de synthèse. La thèse étudie la spécificité, la persistance et la dispersion de souches du genre Beauveria ainsi que le potentiel d’une stratégie d’utilisation innovante. À l’aide de tests de pathogénicité, un premier volet décrit le spectre d’hôtes physiologique de trois souches commerciales de B. bassiana et B. hoplocheli. Ces travaux révèlent des différences significatives entre souches. Néanmoins, elles possèdent toutes un large spectre d’hôtes, qui permet notamment d’envisager une extension d’usage pour lutter contre les mouches des fruits. Le second volet explore le potentiel d’une stratégie de lutte biologique ciblant spécifiquement les femelles de la mouche du melon, basée sur l’auto-dissémination de champignons entomopathogènes en utilisant les mâles comme vecteurs de spores. À l’aide d’un dispositif expérimental original, nous démontrons que la transmission de spores des mâles aux femelles lors de l’accouplement augmente significativement la mortalité des femelles. À la Réunion, depuis 30 ans, un programme de lutte contre un ver blanc de la canne à sucre est basé sur l’utilisation de B. hoplocheli. Le troisième volet étudie, à l’aide de marqueurs microsatellites, la diversité génétique de B. hoplocheli dans un réseau de parcelles de canne à sucre sur trois ans. La diversité génétique se relève très faible et nous identifions des génotypes de souches introduites dans les années 1980. Ces résultats suggèrent que les souches introduites au début de la lutte se sont maintenues et répandues dans l’agro-système réunionnais. / Biological control using entomopathogenic fungi is one of the alternatives to chemical insecticides. The thesis studies the specificity, persistence and dispersion of Beauveria strains and the potential of an innovative use strategy. Using pathogenicity tests, a first chapter describes the host range of three commercial strains of B. bassiana and B. hoplocheli. These studies reveal significant differences between strains. Nevertheless, they all have a broad host range, which allows considering extending their use against fruit flies. The second chapter explores the potential of a biocontrol strategy specifically targeting females of the melon fruit fly, based on the auto-dissemination of entomopathogenic fungi using males as spore vectors. Using an original experimental design, we demonstrate that spore transmission from male to female during mating significantly increases female mortality. In Reunion, for 30 years, a biocontrol program for a sugarcane white grub has been based on the use of B. hoplocheli. The third chapter investigates the genetic diversity of B. hoplocheli strains using microsatellite markers in a three years survey in sugarcane fields. We reveal a very low genetic diversity and identify genotypes of strains introduced in the 1980s. These results suggest that the strains introduced at the beginning of the biological control persisted and spread in the Reunion agro-ecosystem.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal