Epidemiology of ash dieback, a disease induced by Hymenoscyphus fraxineus | Épidémiologie de la chalarose du frêne, une maladie causée par l’agent pathogène Hymenoscyphus fraxineus

Inglés. Introduction of invasive pathogen fungi is a major cause of forest diseases emergence. For 30 years, a dieback has severely affected ashes and in particular Fraxinus excelsior. The pathogenic fungus causing the disease is an ascomycete originating from Eastern Asia, Hymenoscyphus fraxineus. It was observed for the first time in 90’s in Poland, then rapidly spread over Europe and was reported in France in 2008. The disease is mainly spread by airborne ascospores. The aim of this thesis is to study the epidemiology of H. fraxineus dispersal by determining environmental factors which impact pathogen development, and by proposing a dispersal model of the disease. The first objective of this thesis was to improve the trapping method of airborne inoculum and then, to use it to study the dispersal pattern of H. fraxineus. An experiment was set up to confirm the reliability of the molecular biology test for low levels of target such as these observed at the disease front. This trapping method of airborne spores was then compared to maps of disease presence deriving from symptoms reports on ashes. The study was realized at different scales, landscape (village) and regional, with sampling area of about 100 km at the disease front. This work enabled us to determine a radius around inoculum source that would have to be manage for effectively limit the disease development. The second objective of the thesis aimed at determining environmental factors which influence disease development, which is an important issue for forest management and future of ashes in the next decade. We have shown that high host density and high humidity both positively impact disease development. This work confirmed the pathogen susceptibility to high summer temperatures in natural settings and suggests that the climate of Southeastern France should limit disease development. At a larger scale, climate change may work in favor of ashes. Moreover, an Allee effect presence in the population dynamic of H. fraxineus was suggest by our experimental results. The last objective of this thesis was to model the disease spread in France. Our works estimated the spread speed to 60 km per year. A reaction-diffusion model was developed to link dispersal disease according to H. fraxineus population dynamic and environmental factors which impact its development. This dispersal model which can use standard data of French forest health surveillance system will provide new knowledge useful to implement management strategies. This thesis offers perspectives on the future of ashes in a context of climate change and more broadly about the management of biological invasions

Francés. L’introduction de champignons pathogènes envahissants est une cause très importante d’émergence de maladies forestières. Depuis ces 30 dernières années, la chalarose affecte sévèrement les frênes en particulier Fraxinus excelsior. L’agent pathogène causant cette maladie est un ascomycète originaire d’Asie de l’Est, Hymenoscyphus fraxineus. Il fut observé pour la première fois dans les années 1990 en Pologne, puis s’est rapidement disséminé en Europe pour atteindre la France en 2008. La maladie se dissémine principalement par dispersion aérienne des ascospores. Cette thèse vise à étudier l’épidémiologie de la chalarose du frêne en déterminant les facteurs environnementaux influençant le développement d’H. fraxineus et en proposant un modèle de dispersion de la maladie. Le premier objectif de cette thèse visait à optimiser une méthode de piégeage de l’inoculum aérien pour ensuite l’utiliser dans le but d’étudier le patron de dispersion d’H. fraxineus. Nous avons ainsi mis en place une expérimentation pour confirmer la fiabilité des résultats obtenus par biologie moléculaire à partir de faibles quantités de cibles, comme ceux observés sur le front de la maladie. Cette méthode de piégeage de spores aériennes a alors été comparée à des cartes de présence de la chalarose réalisées grâce à des signalements de symptômes. L’étude a été réalisée à différentes échelles, locale (commune) et régionale, avec des zones d’échantillonnage de l’ordre de la 100aine de km sur le front de la chalarose. Grâce à ce travail, nous avons pu déterminer un rayon d’action autour de la source d’inoculum à l’intérieur duquel des stratégies de gestion seraient les plus efficaces pour limiter le développement de la maladie. Le deuxième objectif de cette thèse consistait à déterminer quels facteurs environnementaux influencent le développement de la maladie, ce qui s’avère être un enjeu important pour la gestion forestière et l’avenir du frêne en tant qu’essence forestière dans les prochaines décennies. Nous avons montré qu’une importante densité d’hôte et une grande humidité du milieu influencent positivement le développement de la maladie. Ce travail a également permis de confirmer sur le terrain la sensibilité de l’agent pathogène aux fortes températures estivales, suggérant que la zone étudiée du Sud-Est de la France pourrait présenter des été trop chauds pour le développement de la maladie. A plus large échelle, le changement climatique pourrait jouer en faveur des frênes. De plus, la présence d’un effet Allee dans la dynamique de population de l’agent pathogène a été suggérée par nos résultats expérimentaux. Le dernier objectif de cette thèse était de modéliser la dispersion de la maladie en France. Nos travaux ont permis de mettre en évidence une vitesse de dispersion d’environ 60 km / an. Un modèle de réaction-diffusion a été développé pour mettre en relation la dispersion, la dynamique de population d’H. fraxineus et les facteurs environnementaux influençant son développement. Ce modèle de dispersion qui utilise des données standards issues du système d’épidémio-surveillance forestier du Département de la Santé des Forêts apportera des connaissances utiles à la mise en place de stratégies de gestion. Cette thèse ouvre des perspectives sur le devenir du frêne dans un contexte de changement climatique et plus largement sur la gestion des invasions biologiques