Biologie des populations du complexe d'espèces Ralstonia solanacearum appliquée à l ...

238 Pages·2016·9.45 MB·French

"Cette thèse a reçu le soutien financier de la Région Réunion et de l’Union
Européenne (Fonds Européen de Développement Régional – FEDER)
dans le cadre du Programme Opérationnel de Coopération Territoriale."

UNIVERSITÉ DE LA RÉUNION
Faculté des Sciences et Technologie
Ecole Doctorale des Sciences, Technologies et Santé
UMR Peuplements Végétaux et Bio-agresseurs en Milieu Tropical
CIRAD – Université de la Réunion

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO
Faculté des Sciences
Domaine Sciences et Technologies
Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de l’Environnement
Spécialité Biotechnologie

THÈSE
en cotutelle en vue de l’obtention du grade de
Docteur en Sciences
Discipline : Microbiologie, spécialité Phytopathologie

Biologie des populations
du complexe d’espèces Ralstonia solanacearum
appliquée à l’épidémiologie du flétrissement bactérien
de la pomme de terre à Madagascar.

par

Santatra Herilalaina RAVELOMANANTSOA

soutenue le 26 Septembre 2016 devant le jury composé de :

Stéphane POUSSIER Professeur (HDR) Université de la Réunion Président
Caitilyn ALLEN Professeur (HDR) Université du Wisconsin-Madison Rapporteur
Claude BRAGARD Professeur (HDR) Université Catholique de Louvain Rapporteur
Isabelle ROBENE Chercheur (HDR) CIRAD-3P Examinatrice
Isabelle ANDRIANJOHANY Professeur (HDR) Université d’Antananarivo Codirectrice de thèse
Philippe Prior Directeur de recherche INRA (HDR) Directeur de thèse

"Cette thèse a reçu le soutien financier de la Région Réunion et de l’Union
Européenne (Fonds Européen de Développement Régional – FEDER)
dans le cadre du Programme Opérationnel de Coopération Territoriale."

UNIVERSITÉ DE LA RÉUNION
Faculté des Sciences et Technologie
Ecole Doctorale des Sciences, Technologies et Santé
UMR Peuplements Végétaux et Bio-agresseurs en Milieu Tropical
CIRAD – Université de la Réunion

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO
Faculté des Sciences
Domaine Sciences et Technologies
Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de l’Environnement
Spécialité Biotechnologie

THÈSE
en cotutelle en vue de l’obtention du grade de
Docteur en Sciences
Discipline : Microbiologie, spécialité Phytopathologie

Biologie des populations
du complexe d’espèces Ralstonia solanacearum
appliquée à l’épidémiologie du flétrissement bactérien
de la pomme de terre à Madagascar.

par

Santatra Herilalaina RAVELOMANANTSOA

Soutenue le 26 Septembre 2016 devant le jury composé de :

Stéphane POUSSIER Professeur (HDR) Université de la Réunion Président
Caitilyn ALLEN Professeur (HDR) Université du Wisconsin-Madison Rapporteur
Claude BRAGARD Professeur (HDR) Université Catholique de Louvain Rapporteur
Isabelle ROBENE Chercheur (HDR) CIRAD-3P Examinatrice
Isabelle ANDRIANJOHANY Professeur (HDR) Université d’Antananarivo Codirectrice de thèse
Philippe Prior Directeur de recherche INRA (HDR) Directeur de thèse

"The price of success is hard work, dedication to the job at hand,
and the determination that whether we win or lose,
we have applied the best of ourselves to the task at hand."

Vince Lombardi

A mon cher époux,

REMERCIEMENTS
******

Merci mon Dieu pour toutes les opportunités que tu m’as donné. Reçois mon adoration en ce jour
merveilleux.

Mes plus chaleureuses gratitudes envers Philippe Prior, mon directeur de thèse, pour la grande confiance
qu’il m’a témoignée en m’accueillant dans son équipe et en me donnant l’opportunité de réaliser cette
thèse. Outre son appui scientifique, il a été toujours disponible pour m’écouter, me soutenir et me
conseiller tout au long de mon parcours. J’ai particulièrement apprécié la grande liberté qu’il m’a laissée
dans la conduite de mes recherches et sa bienveillance inconditionnelle.

Ma reconnaissance à Isabelle Robène, mon encadrante de thèse, pour les précieux conseils, la sympathie
et les critiques constructives qu’elle m’a prodiguée pour améliorer ce travail surtout dans les dernières
lignes droites. Mes remerciements à Madame Isabelle Andrianjohany, ma codirectrice de thèse et
Monsieur Heriniaina Ramanankierana, mon co-encadrant de thèse pour leur contribution et leurs
encouragements. Ma reconnaissance va également à Bernard Reynaud, Directeur du Pôle de Protection
des Plantes (3P) et de l’UMR PVBMT pour son rôle appréciable afin de m’assurer de bonnes conditions
de travail. Mes sincères remerciements à Monsieur Victor Jeannoda pour sa contribution dans la mise en
place de la cotutelle de thèse.

Mes vifs remerciements à Caitilyn Allen et Claude Bragard pour l’intérêt que vous avez manifesté à
l’égard de ce travail en s’engageant à être mes rapporteurs. Votre présence parmi les membres du jury
m'honore. Merci à l’ensemble des membres du jury d’avoir accepté d’évaluer cette thèse.

Je remercie les autres membres de mon comité de suivi de thèse Stéphane Poussier, Fabien Guérin,
Gilles Cellier, Michel Roux-Cuvelier, Volatsara Rahetlah, pour leur disponibilité et leur contribution
dans la discussion scientifique qui m’ont permis de bien cadrée mon travail.

Ma reconnaissance va également à Christian Vernière, Olivier Pruvost, Virginie Ravigné, Fréderic
Chiroleu, Pierre Lefeuvre, Adrien Rieux pour les corrections et suggestions qui ont contribué à
l'amélioration de ce travail ; à Sandrine Arribat et Laurent Costet pour leur contribution dans les
missions de prospection ; à Karine Boyer, Stéphanie Javegny, Claudine Boyer et Véronique Maillot
pour l’aide technique précieuse qu’elles m’ont offertes dans les manipulations en biologie moléculaire ; à
Séverine Bory, Willy Suzanne, Jacques Fillatre et Amandine Ligoniere pour leur assistance dans la
partie production de plants de pomme de terre ; à Sylvain Lebon, Jean-Michel Baptiste et Walter
Grondin pour le coup de main lors des manipulation d’inoculation. Ma plus profonde considération à
Jean-Jacques Chéron pour toute l’assistance inestimable qu’il m’a apportée dans les lourds travaux de
microbiologie.
Mes chaleureux remerciements à Cynthia Dumont, Magalie Leclair de Bellevue, Océane Désiré,
Samuel Lauret, Emmanuel Jouen, Henri Brouchoud, Micheline Baptiste et Virginie Gache pour les
précieuses assistances administratives et logistiques ; et au personnel du Cirad 3P que j’ai eu l’occasion
de côtoyer pour leur sympathie envers moi et l’ambiance conviviale maintenue dans un esprit de
collaboration et de solidarité tout au long de mon séjour au CIRAD 3P. Je suis très ravie de vous avoir
connu et je vous souhaite à tous plein de succès dans vos objectifs professionnels et personnels.

Ma reconnaissance envers Madame Vololoniaina Ramalanjaona, Directeur de FIFAMANOR pour
m’avoir permis et encouragé à réaliser cette thèse. Un grand merci à l’équipe du FIFAMANOR : Harena
Razafindrazaka, Noroseheno Ralisoa, Rodin Randriatsalama, Jean-Marc Randrianaivoarivony,
Ainjara Raveloson, à tous les agents vulgarisateurs de FIFAMANOR, des DRDR/CSA et de
FERT/CEFFEL pour les valeureuses contributions lors des missions de prospection à Madagascar.

Une pensée amicale à tous mes ami(e)s et merci pour les moments de joie et de gaieté passés ensemble
durant ces années de thèse, en particulier à Sandrine Arribat, Mathilde Mellin, Pauline Seigne, K-lil
Meuktar, Jessica Barthet, Marie Sarroca, Maeva Miralles-Bruneau, Vincent Pages, Samuel
Fredelisy. Egalement, merci pour votre gentillesse et amitié : Yann Payet, Sohini Claverie, Jeanne
Diatta, Morguen Atiama, Abir Hafsi, Sylvia Salgon, Max Jacquot, Hadija Mussa Ali, Joyce
Razakaritrimo, Henriette Rasolofoarivao, Tsiory Rasoloarijao, Issa Mze Hassani, Alassane Ouattara,
Olivier Esnault, Damien Richard, Brice Tocko, Jérémy Guinard, Alice Leduc, Borja Sanchez, David
Josserond, Cynthia Galley, Cathleen Cybèle, et à Noura Yahiaoui surtout pour son aide inestimable lors
des manipulations en serre. Bon courage aux doctorants !

J’en profite également pour remercier Hélène Delatte pour sa fervente implication dans la préparation du
futur projet post-doctorat, dans le cadre du programme Epibio-OI.

A tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à ce travail, à tous ceux qui m’ont soutenu pendant les
moments difficiles vécus, à tous ceux qui ont bien voulu honorer de leur présence à la soutenance de cette
thèse, et à tous ceux qui ont contribué à l’élaboration du projet post-doctorat, veuillez recevoir mes
sincères remerciements.

Enfin merci du fond du cœur à Haingo Rakotoarisoa, mon cher époux, pour son amour, toutes ses
prières, son soutien continu et ses sacrifices ; à ma famille pour leurs encouragements et à Sylvienne
Argien pour sa bienveillance et sa gentillesse à mon égard.
TABLE DES MATIÈRES

AVANT-PROPOS ................................................................................................................................................ 19

INTRODUCTION GENERALE ...................................................................................................................... 25

SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE ................................................................................................................ 35

EPIDEMIOLOGIE MOLECULAIRE ....................................................................................................... 36
I. GENOTYPAGE BACTERIEN ............................................................................................................... 39
Marqueurs moléculaires comme outil d’investigation ........................................................................... 39
Technique de génotypage ......................................................................................................................... 40
Approches MLSA/MLST, MLVA ......................................................................................................... 42
II. EXPLORATION DE LA DIVERSITE GENETIQUE ........................................................................ 45
Variations génétiques ................................................................................................................................ 45
Diversité génétique intra-population ........................................................................................................ 45
Structure des populations et flux de gènes ............................................................................................... 46
Représentation des relations génétiques .................................................................................................. 50
Diversité phénotypique ............................................................................................................................. 53
III. ABOUTISSEMENT ET PORTEE DES INVESTIGATIONS .......................................................... 54
MODELE D’ETUDE : LE FLETRISSEMENT BACTERIEN ............................................................ 56
IV. LE COMPLEXE D’ESPECES CHEZ RALSTONIA SOLANACEARUM ........................................ 56
Description ................................................................................................................................................. 56
Taxonomie et diversité génétique ............................................................................................................ 56
Distribution et spectre d’hôte .................................................................................................................... 58
Cycle infectieux, conservation et survie .................................................................................................. 60
Facteurs de virulence ................................................................................................................................. 63
Epidémiologie............................................................................................................................................ 63
Stratégies de lutte et de gestion ................................................................................................................. 64
V. GENOTYPAGE APPLIQUE AUX SOUCHES DU ceRs ................................................................. 68
Diversité génétique, génétique des populations et phylogénie de la collection mondiale
inférée par analyse MLSA ........................................................................................................................ 69
Marqueurs VNTRs à fort pouvoir de discrimination des souches du ceRs. ......................................... 70
OBJECTIFS ET QUESTIONS DE RECHERCHE ..................................................................................... 71

CHAPITRE 1. DÉVÉLOPPEMENT DU SCHÉMA MLVA DU PHYLOTYPE III ............................ 75

INTRODUCTION ............................................................................................................................................. 77
METHODOLOGIE ........................................................................................................................................... 80
RESULTATS ET DISCUSSION .................................................................................................................. 103
CONCLUSION PARTIELLE ........................................................................................................................ 105

CHAPITRE 2. DIVERSITÉ GÉNÉTIQUE DU ceRs ET ÉPIDEMIOLOGIE .................................... 107

INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 109
MATERIELS ET METHODES .................................................................................................................... 112
Constitution de la collection de souches du ceRs .................................................................................. 112
Traitement des échantillons .................................................................................................................... 114
Collection de souches .............................................................................................................................. 116
Caractérisation moléculaire des souches en collection ......................................................................... 116
Enquête épidémiologique ....................................................................................................................... 120
Analyse des données ............................................................................................................................... 122
RESULTATS ET DISCUSSION .................................................................................................................. 125
Ampleur de l'échantillonnage et collection de souches du ceRs ......................................................... 125
Phylotypes, spectre d’hôtes et distribution géographique .................................................................... 128
Identification de l’écotype ‘Brown rot’ IIB-1 et de sept sequevars .................................................... 130
Populations endémiques diversifiées et complexes de souches malgaches de l’écotype
africain phylotype III ............................................................................................................................. 142
Synthèse et analyses des données d’enquêtes ...................................................................................... 163
CONCLUSION PARTIELLE ........................................................................................................................ 166