Multiple roads lead to multidrug resistance in phytopathogenic fungi : Zymoseptoria tritici as a case study

Diverses voies d'émergence menant à la résistance multidrogue chez les champignons phytopathogènes : le cas de Zymoseptoria tritici Les activités humaines favorisent l’adaptation rapide de certains organismes, notamment des ravageurs des cultures et des agents pathogènes. Puissant outil de contrôle, les substances actives (Active Ingredients, AIs), en particulier antibiotiques et pesticides, ont été largement déployées au cours des XXᵉ et XXIe siècles, favorisant l’émergence de résistances chez les populations cibles. Alors que le renouvellement de l’arsenal thérapeutique ralentit et que le phénomène de résistance se généralise, il devient urgent d’adopter une approche « One Health » pour préserver l’efficacité de notre pharmacopée, pilier de la santé publique et de la sécurité alimentaire. Dans ce contexte, nous étudions l’évolution de la résistance aux fongicides chez le champignon modèle Zymoseptoria tritici, agent de la septoriose du blé. En particulier, nous nous intéressons à la résistance multidrogue (MDR), un phénotype généraliste à large spectre associé à des facteurs de résistance modérés et dont l’impact sur l’efficacité des traitements en agriculture est souvent négligé. Cependant, par son caractère généraliste, la MDR est susceptible de compromettre l’efficacité des stratégies de gestion de résistance, et des AIs futurs. Ce travail de thèse présente une exploration des mécanismes et déterminants génomiques de la MDR chez Z. tritici, vers une meilleure compréhension de ce phénotype. Détectée depuis 2009 au champ en Europe, la MDR chez Z. tritici est principalement associée à la surexpression du gène codant le transporter Mfs1, liée à l’insertion d’éléments transposables (TE) dans son promoteur (PMFS1), qui mène à un efflux accru non sélectif d’AIs. Toutefois, des données récentes de surveillance indiquent une augmentation quantitative des facteurs de résistance au champ, suggérant la contribution de mécanismes additionnels. Pour identifier ces mécanismes, nous avons étudié des mutants MDR obtenus par évolution expérimentale sous différentes pressions de sélection fongicide. Des tests d’efflux réalisés indiquent des mécanismes contrastés en fonction des mutants, impliquant ou non de l’efflux accru. Parmi les gènes candidats identifiés par reséquençage des génomes, nous avons expérimentalement validé le rôle dans la MDR de la mutation gain de fonction C740Y dans un facteur de transcription de type AtrR. Par ailleurs, des cas d’aneuploïdies associés à des profils de résistance spécifiques ont été identifiés, suggérant que la plasticité génomique participe aux dynamiques adaptatives menant à la sélection de mécanismes de MDR in vitro. Nous avons également exploré les mécanismes de MDR en jeu chez les souches naturelles, en analysant 374 isolats européens (2020-2021). Le séquençage de PMFS1 a permis d’identifier un polymorphisme d’insertion de TE plus divers que décrit précédemment dans ce promoteur, partiellement associé au phénotype MDR. La quantification de l’intensité de la résistance à la terbinafine (marqueur phénotypique de la MDR) de ces isolats et de descendants issus de croisements sexués a mis en évidence la nature quantitative de ce trait. Son caractère polygénique a été confirmé à travers une étude d’association pangénomique (GWAS), révélant des gènes candidats aux fonctions putatives variées, en accord avec un déterminisme complexe observé in vitro. Ce travail montre que la MDR chez Z. tritici peut émerger de multiples trajectoires évolutives et la sélection de mécanismes divers, incluant un efflux accru dépendant ou non de la surexpression de MFS1. Il met en lumière une grande plasticité génomique de ce champignon, susceptible de favoriser son adaptation rapide aux fongicides, comme documenté chez un nombre croissant d’autres champignons pathogènes. Parce que limiter la sélection de ces mécanismes représente un enjeu majeur pour un contrôle durable des maladies fongiques, cette étude souligne la nécessité de mieux intégrer la prévention de la MDR dans les stratégies de gestion de la résistance en agriculture.