Genetic structure of Xanthomonas oryzae pv. oryzae populations, Talome diversity and resistance assessment of elite rice varieties in Burkina Faso | Structure génétique des populations de Xanthomonas oryzae pv. oryzae, diversité du Talome et évaluation de la résistance de variétés élites de riz au Burkina Faso

Inglés. Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) is the causal agent of rice vascular bacterial blight (RBB), an important rice disease that causes considerable yield losses in many rice-growing regions of Asia and Africa. The pathogenesis of Xoo is highly dependent on Transcriptional Activator-Like (TAL) effectors that act as true eukaryotic transcription factors by inducing the expression of host susceptibility genes favorable to bacterial growth and disease development.Varietal resistance is considered to be the most effective and economical method of controlling vascular bacterial disease. Previous work has provided insight into some of the genetic and phenotypic characteristics of Burkinabe Xoo strains. These strains are from a different genetic group than the Asian group and are characterized by a smaller number of genes encoding TAL effectors. Two races A1 and A2 of Xoo were characterized in Burkina Faso, indicating that the resistance genes Xa4, xa5 and Xa7 confer effective resistance to these two races. In addition, elite local rice varieties NERICA and FKR tested under artificial inoculation conditions were shown to be resistant to a broad spectrum of African Xoo strains. However, given the high degree of genetic variation in the pathogen, with pathotypes continually adapting to deployed resistance genes, there is a need both to know the diversity of effectors present and to have a continuous understanding of the genetic structure and evolutionary dynamics of pathogen populations in order to better manage the durability of resistance genes. Thus, the objectives of this thesis were (i) to analyze the genetic structure and evolutionary dynamics of Xoo pathogen populations collected in Burkina Faso between 2004 and 2018 based on microsatellite marker diversity, (ii) to evaluate the diversity and evolution of the TALome in these populations through races and the content of TAL effectors and (iii) to identify sources of effective resistance against BLB under semi-controlled conditions and to evaluate the resistance of elite varieties NERICA and FKR against Xoo populations in the fieldGenotyping of the collection using an MLVA scheme based on the study of 14 microsatellite loci developed previously allowed us to distinguish 22 haplotypes in Burkina Faso, including 18 for the Bagré site. Strains were discriminated according to collection sites for the years 2016 to 2018. The majority of the "old" strains are grouped within the same haplotype. Five haplotypes are shared by strains collected in two consecutive years: haplotype 3 includes strains collected in Bagré in 2017 and 2018 while the other four include strains collected in 2016 and 2017. We can also observe descent links at the Bagré site between 2016 and 2017. These results could indicate seed transmission of Xoo and the absence of new introductions. RFLP analysis of TAL effector diversity revealed eight different fingerprints for 177 strains analyzed. Interestingly, haplotypes 3, 7, 11 and 15 included several TALome fingerprints suggesting a recent evolution of TALomes. The strains collected recently in Burkina Faso belong to race A3, previously identified in Mali. These results improve our knowledge of the genetic structure of Xoo populations in Burkina Faso, an important prerequisite for guiding selection and deployment of resistance genes.

Francés. Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) est l’agent causal de la bactériose vasculaire du riz (BLB), une importante maladie du riz qui cause des pertes de rendements considérables dans de nombreuses régions rizicoles en Asie et en Afrique. La pathogénie de Xoo est fortement dépendante des effecteurs de type TAL (Transcriptional Activator-Like) qui agissent comme de véritables facteurs de transcription eucaryotes en induisant l’expression de gènes de sensibilité de l’hôte favorables à la croissance bactérienne et au développement de la maladie.La résistance variétale est considérée comme la méthode de lutte la plus efficace et la plus économique contre la bactériose vasculaire. Des travaux antérieurs ont permis de comprendre certaines caractéristiques génétiques et phénotypiques des souches de Xoo burkinabè. Ces souches sont d’un groupe génétique différent du groupe asiatique et sont notamment caractérisées par un plus petit nombre de gènes codant les effecteurs TAL. Deux races A1 et A2 de Xoo ont été caractérisées au Burkina Faso, indiquant que les gènes de résistance Xa4, xa5 et Xa7 confèrent une résistance efficace à ces deux races. De plus, des variétés élites de riz local NERICA et FKR testées en conditions d’inoculation artificielles ont été montrées comme résistantes à un large spectre de souches de Xoo africaines. Toutefois, compte tenu du degré élevé de variation génétique de l’agent pathogène, avec des pathotypes qui s’adaptent continuellement aux gènes de résistance déployés, il est nécessaire à la fois de connaitre la diversité des effecteurs en présence et d’avoir une compréhension continuelle de la structure génétique et de la dynamique évolutive des populations pathogènes afin de mieux gérer la durabilité des gènes de résistance. Ainsi, les objectifs de cette thèse ont été (i) d’analyser la structure génétique et la dynamique évolutive des populations pathogènes de Xoo collectées au Burkina Faso entre 2004 et 2018 en s’appuyant sur la diversité de marqueurs de type microsatellites, (ii) d’évaluer la diversité et évolution du TALome dans ces populations à travers de races et le contenu en effecteurs de type TAL et (iii) d’identifier des sources de résistance efficaces contre la BLB en conditions semi contrôlées et évaluer la résistance des variétés élites NERICA et FKR contre les populations de Xoo au champ.Le génotypage de la collection à l’aide d’un schéma MLVA basé sur l’étude de 14 loci microsatellites développés précédemment a permis de distinguer 22 haplotypes au Burkina Faso dont 18 pour le site de Bagré. Les souches ont été discriminées selon les sites de collecte pour les années 2016 à 2018. La majorité des « anciennes » souches se retrouvent regroupées au sein d’un même haplotype. Cinq haplotypes sont partagés par des souches collectées sur deux années consécutives: l’haplotype 3 comporte des souches collectées à Bagré en 2017 et 2018 tandis que les 4 autres comportent des souches collectées en 2016 et 2017. On peut par ailleurs observer des liens de descendance au niveau du site de Bagré entre 2016 et 2017. Ces résultats pourraient témoigner d’une transmission de Xoo par les semences et de l’absence de nouvelles introductions. L’analyse de la diversité des effecteurs TAL par RFLP a révélé huit empreintes différentes pour 177 souches analysées. De façon intéressante, les haplotypes 3, 7, 11 et 15 comprennent plusieurs empreintes de TALomes ce qui suggère une évolution récente de ces derniers. Les souches collectées récemment au Burkina Faso, appartiennent à la race A3, auparavant identifiée au Mali. Ces résultats améliorent nos connaissances sur la structure génétique des populations de Xoo au Burkina Faso, un atout préalable important à l’orientation de la sélection et le déploiement des gènes de résistance.