Topic description
Les maladies forestières induites par la sécheresse sont en augmentation en Europe en raison du changement climatique. Le Sphaeropsis des pins en est un exemple. L'agent causal de cette maladie, l'ascomycète Diplodia sapinea, est l'un des pathogènes les plus importants des espèces de pins dans le monde. Il est présent de manière asymptomatique dans les tissus de son hôte, et les symptômes de la maladie sont déclenchés par un stress abiotique, notamment la sécheresse. Le mécanisme par lequel les infections latentes peuvent évoluer vers une colonisation pathogène et une nécrose tissulaire n'est encore pas bien compris.
Les différentes espèces de pins présentent des degrés de sensibilité à D. sapinea différents sur le terrain. Les espèces de pins très tolérantes à la sécheresse tendent à être moins sensibles à D. sapinea. Deux facteurs clé ont été identifiés dans le déclenchement de la maladie. D'un côté, des potentiels hydriques plus négatifs sont associés à des lésions nécrotiques plus importantes, mais les seuils de réponse varient selon les espèces hôtes. D'un autre côté, les changements biochimiques induits par la sécheresse ont été associés à la colonisation par des agents pathogènes. Notamment, l'accumulation de proline chez l'hôte favorise l'infection par D. sapinea. En outre, une altération du métabolisme du carbone a été aussi associé à l'infection, car il peut entraîner une réduction des réponses de défense. Par conséquent, des profils spécifiques de proline et des composés carbonés non-structuraux de chaque espèce d'hôte, résultants du stress hydrique, pourraient expliquer la différente sensibilité des hôtes à D. sapinea.
Cette thèse cherche de mieux comprendre le lien entre ces changements biochimiques et physiologiques induits par la sécheresse et l'infection par D. sapinea. Notre hypothèse de travail est que la réponse à la sécheresse des pins est spécifique et détermine la sensibilité à D. sapinea. La thèse se déroulera en trois axes.
Dans un premier temps, nous proposons d'étudier deux espèces de pins avec une sensibilité contrasté à la sécheresse et à D. sapinea: Pinus sylvestris et P. halepensis. Une expérience en serre permettra d'étudier l'effet des changements -induits par le stress hydrique- en potentiel hydrique, concentration en proline et en composés carbonés non-structuraux (NSC), sur le développement du champignon.
Les traits principaux sélectionnés seront ensuite étudiés sur une plus large gamme d'espèces de pin suivant un gradient de sensibilité.
Le niveau d'inoculum que chaque espèce de pin est capable de soutenir sera étudié en suivant deux stratégies: (i) un échantillonnage de rameaux dans des peuplements de plusieurs espèces de pin mélangées dans des conditions naturelles, pour évaluer la capacité intrinsèque de chaque espèce de pin à se faire infecter de façon latente par le champignon; ainsi que (ii) systématiquement sur les placettes du réseau de suivi de l'état des forêts à grande échelle (niveau I, 16 × 16 km), ce qui permettra évaluer si les conditions climatiques sont derrière différents intensités de colonisation des rameaux. Ces deux stratégies permettront donc d'évaluer s'il y une variabilité inter-spécifique des pins à soutenir des infections latentes, ou bien si la niche climatique de chaque espèce de pin est plus ou moins favorable à ces infections latentes.
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Drought-induced forest diseases are increasing in frequency and severity in Europe due to climate change. The Diplodia tip blight disease is one example. The causal agent of this disease, the ascomycete Diplodia sapinea, is one of the most important pathogens of pine species worldwide. It is present asymptomatically in the host tissues, and the disease symptoms are triggered by abiotic stress, particularly drought. The mechanism by which latent infections can progress to pathogenic colonisation and tissue necrosis is not yet well understood.
Different pine species show varying degrees of susceptibility to D. sapinea in the field. Often, pine species that are highly resistant to drought are also less susceptible to the disease. Two key factors have been identified to play a role in the onset of the disease. On the one hand, more negative water potentials are associated with more severe necrotic lesions, but the absolute values vary depending on the host species. On the other hand, drought-induced biochemical changes have been associated with the colonisation by drought-induced pathogens. In particular, the accumulation of proline in the host promotes infection by D. sapinea. In addition, altered carbon metabolism has also been associated with infection, as it can lead to reduced defence responses. Consequently, specific proline profiles and non-structural carbohydrates (NSC) in each host species, resulting from water stress, could explain the different sensitivity of hosts to D. sapinea.
This thesis aims at better understanding the link between these drought-induced biochemical and physiological changes and infection by D. sapinea. Our working hypothesis is that the drought-response traits of pines are specific and determine the susceptibility to D. sapinea.
This study will be developed in three axes of research.
First, we propose to study two pine species with contrasting sensitivity to drought and D. sapinea: Pinus sylvestris and P. halepensis. A greenhouse experiment with artificial inoculations and drought treatments will allow us to study the effect of changes in water potential, proline concentration and NSC on the development of the pathogen.
The main selected traits will then be studied in a wider range of pine species according to a susceptibility gradient to D. sapinea.
The level of inoculum that each pine species is capable of sustaining in the field will be studied following two strategies: (i) sampling of healthy-looking twigs in stands comprising several mixed pine species under natural conditions, to assess the intrinsic susceptibility of each pine species to latent infections by the fungus; as well as (ii) systematically on plots within the pine-dominated plots of the large-scale forest condition monitoring network (Level I, 16 × 16 km), which will enable an assessment of whether climatic conditions underlie different intensities of twig colonisation. These two strategies will therefore allow to assess whether there is an inter-specific variability in pines' ability to sustain latent infections, or whether the climatic niche of each pine species is more or less favourable to such latent infections.
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Début de la thèse : 01/11/
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
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