Pour une durabilité accrue envers les ennemis des cultures – ENDURANCE

La protection écologique des cultures nécessite une utilisation raisonnée des résistances génétiques des plantes. Cependant, il n’y a pas de consensus sur la stratégie optimale d’utilisation de ces résistances. L'amélioration de la durabilité des résistances variétales nécessite l'intégration des connaissances sur les événements moléculaires conduisant à la virulence dans des modèles épidémio-évolutifs pertinents. Le projet ENDURANCE se propose d’aborder cette question grâce aux concepts et aux outils de la génétique des populations. Cette discipline permet en effet, d’intégrer le(s) déterminisme(s) génétique(s) de la virulence à l’échelle de la population d’agents pathogènes.

ENDURANCE implique cinq partenaires et rassemble 30 personnes (chercheurs, maîtres de conférence, ingénieurs et techniciens) qui sont à la pointe des études sur la durabilité de la résistance, étant experts en modélisation en épidémiologie évolutive, ou dans l'étude moléculaire des interactions hôte-pathogène. Notre consortium comprend des mathématiciens, des modélisateurs, des phytopathologistes, des génomiciens fonctionnels et des généticiens des populations. ENDURANCE sera coordonné par Fabien Halkett, qui possède une grande expertise en génétique des populations des agents pathogènes des plantes.

En prélude au projet ENDURANCE, nous avons synthétisé les connaissances actuelles sur la durabilité de la résistance des plantes et publié une note d’opinion. Les études moléculaires mettent en évidence une grande variabilité des mécanismes, mais on sait peu de choses sur leur évolution. Inversement, la plupart des modèles traitent jusqu'à présent d’agents pathogènes génériques (asexués et haploïdes) alors que certains d’entre eux présentent des cycles de vie complexes. Dans ENDURANCE nous allons justement étudier trois espèces ayant des ploïdies et des cycles de vie différents. Notre principale hypothèse de travail est que ces différences se traduiront par une variabilité de dynamiques d'émergence et de propagation de la virulence. Nous élargirons la portée de nos conclusions grâce aux données disponibles sur la dynamique de contournement de résistances pour d'autres espèces pathogènes.

Nos objectifs sont :
i) d'étendre nos connaissances sur les déterminismes génétiques de la virulence par des études de génomique d'association, des analyses génomiques et de la validation fonctionnelle.
ii) d’évaluer les changements temporels dans les fréquences des allèles de virulence ainsi que dans la structure génétique des populations pathogènes grâce à des séries chronologiques d'échantillons.
iii) de développer de nouveaux modèles épidémio-évolutifs qui prennent en compte la diversité des déterminismes génétiques de la virulence, ainsi que les particularités des cycles de vie de nos organismes.

Ces objectifs définissent les trois tâches du projet ENDURANCE, tâches qui seront menées en étroites collaborations. Outre la collaboration scientifique, ENDURANCE vise également à partager les connaissances techniques et à assurer le transfert de méthodologies entre les partenaires afin d’accélérer nos gains de connaissance.
Nous mettrons l’accent sur la mise en évidence des interactions complexes entre les loci et la mesure du coût de la virulence. Nous bénéficierons de grandes collections historiques pour étudier les dynamiques transitoires. Nous développerons à la fois des modèles mathématiques (basés sur le formalisme semi-discret qui correspond aux cycles de vie des agents pathogènes) et des modèles par simulations pour prendre en compte toutes les spécificités des trois espèces d’intérêt. Les prédictions théoriques seront confrontées à des données empiriques et, le cas échéant, les paramètres des modèles seront inférés à l’aide d'analyses de génétique des populations. Notre résultat ultime sera de déterminer la meilleure stratégie pour le déploiement de cultivars génétiquement résistants en intégrant, du gène à la population, toutes les connaissances biologiques.