Adaptation intraspécifique et interspécifique des champignons responsables des rouilles – WABSARF

Dans le cadre de l'étude des interactions hôtes-pathogènes, l'analyse des patrons d'adaptation à l'échelle des génomes représente un intérêt tout particulier. En effet, ce type d'interactions biotiques présentant un antagonisme fort rend les épisodes d'adaptation fréquents et potentiellement plus intenses que dans d'autres systèmes écologiques. Ainsi, la compréhension de la dynamique des interactions hôtes-pathogènes nécessite de se pencher sur les épisodes adaptatifs que les partenaires subissent, l'une des approches possibles consistant à rechercher les traces moléculaires à l'échelle du génome.

L'analyse des bases moléculaires de l'adaptation est un champ de recherche en soi, qui prend une importance grandissante avec la possibilité récente d'examiner les patrons évolutifs à une échelle génomique. Les interactions hôtes-pathogènes représentent un excellent modèle pour ce faire du fait de la probabilité accrue d'y observer la sélection naturelle en action. Il existe deux niveaux pour détecter la sélection naturelle (intraspécifique et interspécifique). Le niveau intraspécifique se base sur la théorie de la génétique des populations et exploite des signatures moléculaires telles la déformation du spectre de fréquences alléliques. La technique le plus fréquemment employée pour détecter la sélection au niveau interspécifique s'appuie sur des outils phylogénétiques pour rechercher un excès de substitutions non-synonymes par rapport au synonymes dans les séquences codant pour les protéines.

Dans ce projet nous allons nous consacrer aux des champignons responsables des rouilles. Il s'agit d'un clade des Basidiomycotina diversifié et largement répandu qui représente une menace significative pour leurs plantes hôtes, y compris de nombreuses espèces cultivées. Ces champignons ont un cycle de vie complexe impliquant soit un soit deux hôtes différents (à différentes étapes de leur cycle de vie). Ce sont des espèces aériennes, dotées de très bonnes capacités de dispersion et biotrophes. Parmi eux, le genre Melampsora présente une diversité de spécificité d'hôte bien documentée, ainsi que des données génomiques et de bonnes connaissances taxonomiques et épidémiologiques.

Nos objectifs consistent à fournir un panorama de la diversité génomique et de la divergence interspécifique dans le genre Melampsora et à détecter la sélection aux deux niveaux afin d'identifier les déterminants de la coévolution avec les plantes hôtes. Dans ce but, nous mettrons à profit les connaissances, l'expertise et la collection expérimentale de l'INRA Nancy ainsi que l'expertise en génomique évolutive du porteur du projet.

Les quinze espèces composant le clade des Melampsora spp. associées à des hôtes du genre Populus seront séquencées pour caractériser la divergence interspécifique et le polymorphisme intraspécifique sera examiné grâce à un échantillonnage supplémentaire pour trois d'entre elles. Différentes méthodes de détection de la sélection seront appliquées à ces deux niveaux pour détecter les signatures de balayages sélectifs ou d'autres processus adaptatifs récents, ainsi que l'accumulation de changements d'acides aminés à long terme par sélection positive. Les deux niveaux seront intégrés grâce à un modèle théorique permettant, à l'aide de simulations, de formuler des attendus quantitatifs par rapport aux tests de détection des gènes sélectionnés.

Le projet identifiera des gènes candidats et produira des informations sur l'évolution des génomes d'espèces du genre Melampsora qui serviront de référence pour les champignons responsables des rouilles et les champignons pathogènes en général. Ce projet a l'ambition de constituer une étude de référence pour la détection de l'adaptation moléculaire en phytopathologie fongique, une ambition de transmission de connaissances qui sera appuyée par une action de formation.