| Summary: | Les espèces fongiques du genre Melampsora sont responsables de la rouille du peuplier, maladie importante en populiculture. La définition et la reconnaissance de ces espèces sont essentielles pour assurer des prises de décision rapides et efficaces en cas d’introduction ou de propagation de ces pathogènes. Tout d’abord, cette thèse fait le bilan de 170 ans de descriptions taxonomiques pour les espèces du genre Melampsora identifiées sur peuplier. L’analyse des publications scientifiques met en évidence le problème de la définition du terme ‘espèce’ au sein du genre Melampsora ainsi que les difficultés de reconnaissance pour les espèces et formes spéciales définies avec des critères taxonomiques traditionnels. Ensuite, le potentiel de 14 gènes mitochondriaux est évalué pour leur utilisation en tant que code-barres génétique, un outil de taxonomie moléculaire utilisé pour différencier les espèces. Seulement 3 des 14 gènes étudiés in silico présentent toutes les caractéristiques d’un code-barres génétique idéal. Évalués in vivo, aucun gène mitochondrial n’apparait meilleur que les loci ribosomaux déjà utilisés en taxonomie moléculaire pour le règne fongique. Puis, l’étude par code-barres génétique des différentes espèces du genre Melampsora identifiées sur les peupliers de la section Populus confirme ces résultats. Le locus ribosomique correspondant à l’espaceur interne transcrit (ITS) apparait comme le code-barres génétique le plus performant pour différencier les espèces et formes spéciales du complexe Melampsora populnea. De plus, cette étude a permis de révèler la distance génétique existante entre différentes espèces jusqu’à maintenant considérées comme synonymes, ainsi que de nombreuses erreurs d’identification au sein des herbiers nationaux canadiens. Ces résultats soulignent la nécessité d’une approche moléculaire, complémentaire à la taxonomie actuelle, pour permettre une définition plus robuste des espèces fongiques responsables de la rouille du peuplier. Enfin, l’étude de concordance généalogique de 4 régions génétiques indépendantes (ADN ribosomique, ADN mitochondrial et 2 gènes nucléaires codants) permet de définir les barrières existantes entre ces espèces au niveau phylogénétique. Les résultats de cette étude indiquent une probable coévolution entre les espèces du genre Melampsora et leur hôte écidien confirmant l’importance de l’identité de cet hôte dans la délimitation naturelle des espèces responsables de la rouille du peuplier. === Poplar rust species, belonging to the genus Melampsora, are considered the most important poplar disease. In case of introduction and/or propagation of these pathogens, species definition and recognition are critical steps in determining rapid and efficient management options. First, this thesis work reviewed 170 years of taxonomical descriptions for Melampsora species identified on poplar. This analysis of peer-reviewed publications showed uncertainties in the Melampsora species concept and difficulties in species and formae speciales recognition using traditional taxonomical criteria. Despite the development of molecular tools, recognition at the species level and evolutionary relationships among poplar Melampsora taxa remain obscure. Thus, 14 mitochondrial genes were evaluated as potential DNA barcodes, a recent popular molecular taxonomic tool proposed to identify species. Assessed in silico, only 3 out of the 14 genes showed all characteristics for an optimal DNA barcode. Moreover, biological validation indicated that no single mitochondrial gene gave a better taxonomic resolution than ribosomal loci, regions already widely used in fungal molecular taxonomy. A molecular approach, applied to Melampsora species identified on poplars from the botanical section Populus, confirms these previous results. A DNA barcode obtained from the ribosomal internal transcribed spacer (ITS) sequence provided the most accurate results for identifying and resolving taxa among Melampsora populnea, a taxonomical challenging species complex found on white poplars. Moreover, this DNA barcode approach provided evidence for genetic distance between two different species considered as synonymous and highlighted species misidentifications in specimens from Canadian national herbaria. These results confirmed the need for a molecular approach, in complement to previous taxonomical descriptions, to achieve a robust species definition among the poplar rusts. Finally, phylogenetic species boundaries were defined using genealogical concordance of four independent gene regions (ribosomal DNA, mitochondrial DNA, and 2 nuclear coding genes). The phylogenetic relationships revealed a potential co-evolution between Melampsora species and their alternate host (aecial host) and confirmed the importance of this criterion in natural poplar rust species delineation.
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