La sécurité alimentaire est basée sur des systèmes de cultures durables. Les agents phytopathogènes présentent un risque sérieux pour la stabilité de l'agriculture mondiale. Dans ce contexte, la biosurveillance des agents phytopathogènes s'avère indispensable afin de connaitre et de comprendre la répartition, les routes et les facteurs de dispersion des populations phytopathogènes, et de prendre les mesures adaptées pour limiter leur propagation. Le genre bactérien Xanthomonas comprend un ensemble d'espèces phytopathogènes-spécifiques s'attaquant a une large gamme d'espèces végétales dont certaines sont importantes pour la production agricole. Les deux espèces d'étude, i.e les pathovars de Xanthomonas oryzae (Xo) et Xanthomonas axonopodis pathovar manihotis (Xam), pathogènes respectivement du riz et du manioc, font partie du « top 10 » des bactéries phytopathogènes d'importance majeure dans le monde. Des travaux portant sur l''épidémiosurveillance de ces bactéries phytopathogenes doivent pouvoir être mis en place en routine. L'objectif est de typer et de relier ces souches bactériennes à différentes échelles géographiques, ainsi que de détecter et caractériser les épidémies de manière précoce. Pour ce faire, plusieurs approches de typage moléculaire à haut niveau de résolution ont été explorées. Des marqueurs moléculaires basés sur les loci VNTR (Variable Number of Tandem repeats) ont été étudiés. Chez X. oryzae, un outil MLVA-25 (Multilocus VNTR Analysis) pour le pathovar Xanthomonas oryzae pv. oryzicola (Xoc) et un outil MLVA-16 pour les trois lignées génétiques de X. oryzae ont été développés. L'étude par le MLVA-16 de populations de X. oryzae a permis de caractériser des complexes clonaux généralement associés à de nouvelles épidémies. La description de nouvelles souches de Xoc en Afrique Centrale et Afrique de l'Est indique une provenance vraisemblablement d'origine asiatique. Chez Xam, la recherche de loci VNTR polymorphiques sur 65 génomes de Xam complets a abouti à la description de seize loci VNTR robustes donc cinq ont été ensuite utilisés pour l'étude de populations de Xam dans les plaines de l'est Colombien. Cette dernière étude met en avant une structuration des populations de Xam selon les régions. Enfin, une méthode de spoligotypage associée aux locus CRISPR-Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) et des marqueurs minisatellites ont été développés chez les souches du pathovar Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Les analyses préliminaires ont permis de définir la composition de la cassette CRISPR et de proposer des outils de spoligotypage utiles pour les souches asiatiques de Xoo. D'autre part, 18 marqueurs minisatellites ont indiqué une corrélation significative avec les races des souches et peuvent servir à l'étude plus large de populations Xoo philippines ou asiatiques. En conclusion, des nouvelles approches de typage moléculaire ont été évaluées, mises au point et employées avec succès pour étudier les bactéries pathogènes du riz et du manioc appartenant au genre Xanthomonas. / Food and agriculture safety rely on durable cropping systems. Consequently, phytopathogens pose a serious risk for durable agriculture in the world. In this context, surveillance of phytopathogens is a mandatory prerequisite in order to understand and to predict pathogen repartition, dispersion routes and factors, and to trigger appropriate measures to reduce the pathogen's propagation. The genus Xanthomonas displays a large diversity of host-specific plant-pathogenic species that infect a wide range of plant species, including commercially grown crops. The two studied species, i.e. the rice-pathogenic Xanthomonas oryzae and the cassava-pathogenic Xanthomonas axonopodis pathovar manihotis (Xam), belong to the top-10 of phytopathogenic bacteria and are thus of major interest. Routine epidemiological surveillance of these bacteria has to be achieved in order to type and link strains at different geographic scales as well as to characterize outbreaks and epidemics. For this purpose, several high-resolution molecular typing approaches were explored. Firstly, VNTR (Variable Number of Tandem repeats)-based molecular markers were studied. For X. oryzae, multilocus VNTR analyses (MLVA) were developed: MLVA-25 for the pathovar oryzicola (Xoc) and MLVA- 16 for the three known lineages of X. oryzae. A large population study of X. oryzae by MLVA-16 allowed us to characterize genetic clonal complexes, which were likely associated with new epidemics. Also, the novel description of Xoc strains from central and east Africa indicated their probable Asian provenance. For Xam, the exploration of polymorphic VNTR loci in 65 available genome sequences allowed the description of sixteen robust VNTR loci. Among them, five highly polymorphic loci were further used in a population study of Xam in the eastern plain of Colombia. The results provided evidence of a geographical Xam population structuration. Secondly, CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)-associated spoligotyping and minisatellites markers were explored for a largely divergent set of Philippine strains of Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Both approaches were compared to genome-wide SNPs and races. Preliminary studies identified the composition of CRISPR arrays, which could be useful for a spoligotyping approach. On the other hand, 18 minisatellites markers revealed a significant correlation with races and could be used for a larger study of Philippine or Asian Xoo populations. In conclusion, novel molecular typing approaches were successfully evaluated, implemented and used to study rice- and cassava-pathogenic bacteria of the genus Xanthomonas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2014MON20012 |
| Date | 20 November 2014 |
| Creators | Poulin, Lucie |
| Contributors | Montpellier 2, Koebnik, Ralf, Verdier, Valérie |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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