Développer le nouveau paradigme des « Méta-pathogènes » en étudiant la dynamique compositionnelle et métabolomique d'une communauté synthétique, nommée Meta-Fusarium, exposée à des perturbations abiotiques et biotiques

Les espèces de Fusarium sont les agents responsables de la fusariose de l’épi (FHB), une maladie fongique dévastatrice affectant les cultures de céréales dans le monde entier. La FHB entraîne des pertes de rendement et la contamination des grains par des mycotoxines (trichothécènes de type A et B, zéaralénone, enniatines, beauvéricine), représentant un risque majeur pour la santé et la sécurité alimentaire. Plusieurs espèces du genre Fusarium occupant la même niche écologique pendant l’infection interagissent probablement entre elles, modulant les résultantes de la maladie, y compris les symptômes et la contamination en mycotoxines. Cependant, la plupart des études à ce jour se sont concentrées sur une seule espèce de Fusarium, en particulier F. graminearum, ce qui s’est avéré insuffisant pour développer des pratiques agronomiques permettant d’assurer le niveau de mycotoxines conformément au règlement de l’UE (2023/915), ainsi que pour une compréhension complète des processus de la FHB, y compris l’accumulation de mycotoxines dans les cultures céréalière.Sur cette base, les travaux réalisés dans cette thèse ont tenté de dépasser l’approche réductionniste et le paradigme « un isolat = une maladie » pour l’étude des espèces associées à la FHB. En émettant l’hypothèse que les contaminations observées par les mycotoxines pourraient résulter du métabolisme global d’un mélange d’espèces de Fusarium en interaction, nous avons visé à développer une nouvelle approche via une première preuve de concept d’une communauté synthétique de Fusarium (SynCom), nommée Meta-Fusarium, composée des espèces de Fusarium les plus courantes en Europe (F. graminearum, F. culmorum, F. poae, F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. langsethiae, F. tricinctum), avec une souche par espèce.La SynCom Meta-Fusarium a été analysée à l’aide d’une combinaison de PCR quantitative (qPCR) pour suivre la dynamique de composition des souches et de métabolomique ciblée/non ciblée pour caractériser les profils métabolomiques, y compris les mycotoxines. Les résultats obtenus au cours de cette thèse soulignent que la somme des isolats individuels ne permet pas de prédire le comportement collectif du complexe de la FHB. Ils ont révélé de fortes interactions compétitives au sein de la SynCom Meta-Fusarium, où F. culmorum prédomine, suivi de F. graminearum et, dans une moindre mesure, de F. poae. En outre, les analyses métabolomiques ont démontré que les métabolites spécifiques aux souches, y compris les mycotoxines, étaient modulés différemment par les interactions entre souche. Notamment, la production de métabolites ne reflétait pas simplement le comportement additif des cultures seules, où l’accumulation de certains métabolites semblait être réprimée, amplifiée ou transformée en réponse à la présence d’autres souches de Fusarium. Les facteurs externes, tels que la température, le stress oxydatif et l’exposition à une molécule antifongique (acide férulique), ont en outre remodelé les interactions entre Fusarium, modulant la composition entre F. culmorum et F. graminearum, où un changement a été observé et, par conséquent, les résultantes en termes de mycotoxines. Enfin, les différences dans le stade de développement précoce (taux de germination) avant l’inoculation influencent de manière critique la dynamique compétitive.Dans l’ensemble, cette thèse établit la première preuve de concept de l’utilisation de communautés synthétiques de Fusarium pour analyser la complexité écologique de la FHB. La SynCom Meta-Fusarium fournit un cadre modulable et reproductible pour étudier les interactions interspécifiques, comblant le fossé entre les approches réductionnistes à une seule espèce et les réalités complexes de la FHB sur le terrain. Dans une perspective future, elle vise à fournir de nouvelles connaissances sur les processus de la FHB afin de prédire les futures épidémies et de développer de nouvelles pratiques intégrées pour lutter contre la contamination par les mycotoxines.