Offre de stage M1

Proposition de stage M1 – 2024

Contexte :
Les plantes possèdent des gènes de résistance qui leurs permettent de ne pas être infectées par leurs agents pathogènes. On distingue généralement la résistance qualitative, conférée par des gènes dits « majeurs » et conduisant à une immunité totale, de la résistance quantitative limitant l’infection (et les dommages à la plante hôte) sans toutefois l’empêcher totalement. La résistance quantitative agit sur les composantes de l’agressivité de l’agent pathogène : taux d’infection diminué, période de latence plus longue, période infectieuse plus courte, réduction de la reproduction sexuée ou asexuée
(Suffert et al., 2013). Mais souvent, l’agent pathogène s’adapte : les résistances qualitatives sont « contournées » et les résistances quantitatives « érodées ». Certaines stratégies de déploiement des variétés dans les paysages agricoles peuvent ralentir voire limiter cette dynamique adaptative et rendre les gènes de résistance plus durables. Ces stratégies reposent d’une part sur l'utilisation préférentielle des résistances quantitatives, réputées plus durables car exerçant une pression de sélection moindre sur les populations d’agents pathogènes, et d’autre part sur la diversification génétique des peuplements hôtes à différentes échelles spatiotemporelles. Cette diversité peut être introduite dans le temps via les rotations (i.e. successions d’espèces ou de variétés différentes sur une même parcelle), ou dans l'espace à l’échelle de la parcelle (i.e. mélanges variétaux) ou du paysage (i.e. mosaïques constituées de variétés combinant différentes sources de résistance) (Rimbaud et al., 2021). Le modèle démo-génétique Landsepi, développé sous la forme d’un package R (Rimbaud et al., 2018a), permet de comparer les performances de ces différentes stratégies de déploiement des résistances qualitatives ou quantitatives, tant du point de vue évolutif (i.e. durabilité) que du point de vue épidémiologique (i.e. intensité de la maladie). Ce modèle permet également d'étudier les effets de paramètres paysagers, épidémiologiques et évolutionnistes sur leur capacité à contrôler la maladie, en fonction de traits propres au pathosystème considéré.

Objectifs du stage :
Le stage s’insère dans le cadre du projet de recherche ANR COMBINE impliquant 11 laboratoires de recherche de INRAE et du CIRAD, travaillant sur 7 pathosystèmes. Il vise à proposer et évaluer à l’aide du modèle Landsepi des scénarios basés sur la diversification variétale multi-échelle permettant de contrôler le plus efficacement et le plus durablement possible les maladies des cultures. Landsepi a initialement été paramétré et utilisé pour comparer les stratégies de déploiement des résistances contre les rouilles des céréales à l’échelle d’un paysage (Rimbaud et al., 2018a & 2018b). Toutefois, afin d’être utilisé pour d’autres maladies et à d’autres échelles spatiales (mélanges variétaux), il doit être (re)paramétré en mobilisant des informations spécifiques de l’agent pathogène et de sa plante hôte.
A INRAE BIOGER, nous travaillons le champignon pathogène Zymoseptoria tritici, responsable de la septoriose des feuilles de blé contre laquelle les mélanges variétaux sont efficaces (Orellana-Torrejon et al., 2022). Ce champignon ascomycète hétérothallique infecte aussi bien le blé tendre (Triticum aestivum) que le blé dur (T. turgidum). Le cycle de vie et les caractéristiques biologiques de ce champignon, dont les populations sont très diversifiées du fait du rôle central de la reproduction sexuée, sont très différents de ceux des rouilles. Il est donc nécessaire de paramétrer le modèle Landsepi afin de pouvoir l’utiliser pour les pathosystèmes T. aestivum-Z. tritici et T. turgidum-Z. tritici. Pour cela, nous bénéficierons des récents développements réalisés sur le cas du mildiou de la vigne (causé par l’oomycète Plasmopara viticola), pour lequel un module simulant la phase sexuée du cycle de vie de cet agent pathogène a été intégré (Zaffaroni et al., 2023).
Les objectifs du stage seront de paramétrer Landsepi pour les pathosystèmes blé-Z. tritici, puis de l’utiliser pour simuler l’effet de paysages sensu lato constitués de 3 variétés de blé tendre résistantes sur la sévérité des épidémies et la durabilité des résistances.
1- Le paramétrage du modèle Landsepi consistera à recueillir des valeurs précises de paramètres associés aux traits de vie de l’agent pathogène, la dispersion de ses propagules sexuées et asexuées, ainsi que les caractéristiques de la plante hôte, en particulier des variétés et des gènes de résistance considérés. Ces paramètres seront renseignés à partir d’éléments
bibliographiques, abondants sur Z. tritici, et sur les données acquises et disponibles dans le laboratoire d’accueil BIOGER.
2- Le modèle Landsepi, paramétré pour le pathosystème T. aestivum-Z. tritici, sera utilisé pour évaluer l’effet de paysages variétaux associant différentes proportions de 3 variétés de blé tendre portant différents gènes de résistance à la septoriose. Les trois variétés seront : Renan portant les gènes Stb6 et Stb20q et d’autres gènes de résistance quantitative, Soissons portant les gènes Stb6 et Stb9, et Cellule portant le gène de résistance Stb16q. Chacun de ces gènes est à un stade de contournement différent dans les populations de Z. tritici.

Informations pratiques : Ce stage, d'une durée de 3 à 4 mois, peut commencer entre mars et mai 2024. Il sera localisé sur le campus Agro Paris-Saclay à Palaiseau, au sein du laboratoire INRAE BIOGER équipe « Epidémiologie et évolution des maladies fongiques du blé ». Il sera co-encadré par deux chercheurs de l’unité BIOGER à Palaiseau, Thierry Marcel et Frédéric Suffert, ainsi que par Marta Zaffaroni de l’unité SAVE à Bordeaux.
Lieu : INRAE UR BIOGER, Univ. Paris-Saclay, 22 Place de l’Agronomie, 91120 Palaiseau – France
Gratification : 618 €/mois

Contacts : merci d’envoyer CV, lettre de motivation et référence à Thierry Marcel thierry.marcel@inrae.fr (Tél. : 0189101335), Frédéric Suffert frederic.suffert@inrae.fr (Tél. : 0130815435) et Marta Zaffaroni marta.zaffaroni@inrae.fr

Bibliographie :
Orellana-Torrejon C, Vidal T, et al. (2022). Annual dynamics of Zymoseptoria tritici populations in wheat cultivar mixtures: A compromise between the efficacy and durability of a recently broken-down resistance gene? Plant Pathol. 71(2) : 289-303.
Rimbaud, L, Papaïx J, et al. (2018a). Mosaics, mixtures, rotations or pyramiding: What is the optimal strategy to deploy major gene resistance? Evolutionary Applications 11(10): 1791-1810.
Rimbaud L, Papaïx J, et al. (2018b). Assessing the durability and efficiency of landscape-based strategies to deploy plant resistance to pathogens. PLoS Computational Biology 14(4): e1006067.
Rimbaud L, Fabre F, et al. (2021). Models of plant resistance deployment. Annu. Rev. Phytopathol. 59: 6.1-6.28.
Suffert F, Sache I, et al. (2013). Assessment of quantitative traits of aggressiveness in Mycosphaerella graminicola on adult wheat plants. Plant Pathol. 62(6): 1330-1341.
Zaffaroni M, Rimbaud L, et al. (2023). Effects of pathogen sexual reproduction on the evolutionary and epidemiological control provided by deployment strategies for two major resistance genes in agricultural landscapes. BioRXiv 2023.02.02.526796 (accepted in Evolutionary Applications)