Evolution de la taille des spores au cours de la dispersion de Melampsora larici-populina, agent de la rouille du peuplier
Résumé
A classical trade-off in the evolution of dispersal is the relative ability to colonize empty sites versus the ability to compete with relatives in a satured site. In this study, the poplar rust fungi Melampsora larici-populina has served as model to test this paradigm focusing on the evolution of fungal spores during dispersal. An ecological corridor, the Durance River valley, permits us to monitor each year a rust epidemic that spreads downstream. Ninety isolates were randomly sampled in 2008 and 2009 among three populations each year: an "initial" population sampled upstream the valley at the beginning of the epidemic, a "resident" population sampled at the same place at the end of the epidemic and a "migrant" population collected at the end of the epidemic downstream the valley. We first characterize the neutral genetic differentiation between populations, using 25 microsatellites markers, before characterizing the phenotypic differentiation based on two spore traits involved in the dispersal capacity of the fungus: "spore volume" and "length over width ratio". Our goal was to decipher the nature of evolutionary forces acting during the epidemic. Genetic analyses showed that "migrants" populations differentiated through drift (strong genetic differentiation with the other populations and independent evolution of allele frequencies between years). Concerning phenotypic evolution, we observed a consistent pattern of "spore volume" evolution across populations between years. Evolution pattern for the "length over ratio" trait was less obvious. Comparisons of neutral genetic and phenotypic differentiations proved that selection occurred on "spore volume" during dispersal of the fungus along the Durance River valley. Here, we thus provide some pieces of evidence that natural selection is acting in the time curse of a single epidemic. Studying other traits involved in the aggressiveness of the fungi, (e.g. latent period, infection efficiency, sporulation capacity) could provide us with additional insights into the selection processes acting during dispersal of this plant-pathogenic fungi.
Un célèbre compromis qui gouverne l'évolution de la dispersion est l'aptitude relative à la compétition en un site saturé versus la colonisation d'un milieu vierge. Au cours de ce stage, le champignon pathogène Melampsora larici-populina a servit de modèle pour tester ce paradigme sur l'évolution des spores de champignons lors de la dispersion. Un corridor écologique, la vallée de la Durance, permet de suivre chaque année une épidémie de rouille d'amont en aval. L'étude est réalisée sur 90 isolats prélevés aléatoirement en 2008 et 2009 au sein de trois populations par année: une population « initiale » échantillonnée en amont au début de l'épidémie, une population « résidente » échantillonnée sur le même site en fin d'épidémie et une population « migrante » échantillonnée en aval en fin d'épidémie. Nous avons procédé dans un premier temps à la caractérisation de la différenciation génétique entre populations, sur la base de 25 marqueurs microsatellites, avant de caractériser la différenciation phénotypique observée sur la base de traits des spores en lien avec le potentiel de dispersion : leur « volume » et leur « ratio longueur/largeur ». Ceci nous a permis de tester la nature des forces évolutives agissant au cours d'une épidémie. Les analyses génétiques mettent en évidence une dérive des populations migrantes, avec une forte différenciation génétique neutre et une évolution indépendante des fréquences d'allèles sur les deux années de récolte. Sur le plan phénotypique on observe une répétabilité de la différenciation entre populations sur le trait « volume », répétabilité moins évidente concernant le trait « ratio L/l ». Les comparaisons entre différenciations génétiques et phénotypiques attestent qu'il y a sélection sur le volume des spores au cours de la dispersion. La sélection naturelle aurait donc bien un impact lors de la dispersion de M. larici-populina au cours de l'épidémie. L'étude de l'évolution d'autres traits de vie en lien avec l'agressivité du champignon (la capacité de sporulation, temps de latence, efficacité d'infection,...) pourrait apporter des éléments de compréhension supplémentaires sur les processus de sélection qui s'opèrent au cours de la dispersion d'un champignon pathogène.