Ce travail de thèse porte sur la conception et la réalisation d'un nouveau concept d'interface tactile compacte, portable, légère, à faible coût et à haute résolution. Cette interface, dédiée aux personnes aveugles et malvoyantes, est à la base d'une nouvelle approche d'aide à la mobilité basée sur la substitution/suppléance visuo-tactile.<br /><br />En s'appuyant sur la psychophysiologie du sens du toucher associée à une technologie d'actionnement de type Alliages à Mémoire de Forme (AMF), un dispositif mécatronique a été conçu et réalisé pour générer, via le toucher, des sensations de contact à l'extrémité des doigts. Le prototype est constitué d'une matrice de 64 micro-actionneurs en AMF de 1,5 mm de diamètre offrant des courses maximales de 1,4 mm chacun. L'espacement entre les actionneurs est de 2,6 mm. Les efforts développés par chaque actionneur sont de l'ordre de 300 mN. Enfin, la bande passante maximale sans dégradation des performances est de 1,5 Hz. Le dispositif réalisé est compact et ne pèse que 200 g. Ses faibles dimensions (un cube de 8 cm de côté) le rendent facilement portable par l'utilisateur. L'interface est en mesure d'afficher un grand nombre d'informations binaires sur sa matrice 8 x 8. Par ailleurs, ses conceptions mécanique et électronique de commande peuvent être facilement redimensionnées pour un nombre supérieur d'actionneurs tout en conservant un faible coût. <br /><br />Des études psychophysiques conduites sur des sujets voyants montrent la pertinence de l'information transmise via l'interface et démontrent l'intérêt du dispositif réalisé pour l'assistance aux personnes aveugles et malvoyantes.

La modélisation du comportement des alliages à mémoire de forme présente un intérêt majeur pour la conception de dispositifs qui tirent profit des comportements spécifiques à ce matériau. En particulier, l'association de ces alliages avec d'autres matériaux permet de créer des matériaux composites adaptatifs. Une demande croissante de ce type de matériau nécessite le développement des outils de conception adaptés, notamment au niveau du calcul de structures. Cette thèse présente un modèle de comportement des alliages à mémoire de forme, en partant de la définition de l'énergie interne du matériau jusqu'à l'implémentation numérique dans un code de calcul industriel. Des exemples de modélisation de matériaux composites à base d'alliages à mémoire de forme sont développés, à des échelles tant macroscopique et microscopique.

Les modèles développés afin de prédire le comportement des Alliages à Mémoire de Forme (AMF) sont généralement basés sur une description phénoménologique simplifiée de l’activation des variantes de martensite sous chargement thermomécanique. Cette étude a pour objectif de modéliser et de caractériser par nanoindentation la formation discrète des plaquettes de martensite à l’échelle nanométrique. Un nouveau critère, nommé critère de Patel-Cohen d’indentation, est proposé afin de décrire l’activation de la première variante de martensite sous l’indent et sa transformation inverse. L’évidence de transformation martensitique est observée sur les courbes d’indentation par l’apparition successive d’évènements de type « pop in » et « pop out » lors, respectivement, de la charge et de la décharge. Cela met en évidence la discontinuité spatio-temporelle de l’activation et de la propagation de la transformation martensitique à l’échelle nanométrique. L’émission de dislocations dans le nickel pur a été étudiée en tout premier lieu afin de valider et la procédure de nanoindentation utilisant un indent Berkovich et le calcul des facteurs de Schmid d’indentation décrivant l’activation de « pop ins » correspondant à l’activation et à la propagation de dislocations. Un bon accord est trouvé entre les essais réalisés sur un AMF CuAlBe superélastique et la dépendance théorique à l’orientation cristallographique des charges de « pop-ins » et de « pop outs » prédite par le critère de Patel-Cohen d’indentation introduit dans cette étude / Constitutive models developed to predict Shape Memory Alloys (SMA) behavior are often based on a simplified phenomenological description of martensite variant activation under thermomechanical loading at the micro scale. This study aims at modeling and characterizing by nanoindentation the discrete variant activation events at the nano scale. A new criterion is proposed to describe the first martensite variant activation beneath the indenter. Evidence of discrete martensitic transformation is observed during nanoindentation by the successive occurrences of pop-in and pop-out load events on the force versus displacement curve during respectively loading and unloading. Thus, the spatial-temporal discontinuity of phase transformation activation and propagation is highlighted at the nano scale with the introduction of an indentation Patel-Cohen factor for both forward austenite-martensite and reverse phase transformations. Dislocation emission in pure nickel is first studied to validate both the nanoindentation testing procedure using a Berkovich indenter and the calculations of indentation Schmid factors to describe excursion bursts corresponding to dislocation activation and propagation. Good agreement is found between nanoindentation tests performed on a superelastic CuAlBe SMA and theoretical crystallographic dependence of pop-in and pop-out loads predicted by the new introduced indentation Patel and Cohen factor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-05-25Bitstream added on 2014-06-13T19:05:01Z : No. of bitstreams: 1 russomanno_omr_dr_botfca.pdf: 951502 bytes, checksum: 65ab95dd8d5f795650c7b83e6aa5b10f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Secretaria Agricultura / O objetivo do presente trabalho visou avaliar a influência dos FMA Glomus etunicatum Becker & Gerd. e Glomus clarum Nicol. & Schenck, no desenvolvimento de plantas de alecrim e manjericão, bem como verificar a capacidade destas plantas micorrizadas em superar os danos causados pelo fungo Fusarium oxysporum Schecht. Plantas de alecrim (Rosmarinus officinalis L.) e de manjericão (Ocimum basilicum L.) foram inoculadas, separadamente, com G. etunicatum e G. clarum, em casa de vegetação, com temperatura de 26 l 20C e luminosidade de 3000 Lux. Utilizou-se substrato autoclavado composto por uma parte de areia e uma de terra; o inóculo constou de esporos [500 esporos de G.etunicatum (50 mL-1) de solo e 700 esporos de G.clarum (50 mL-1) de solo] e ainda fragmentos de raízes infectadas e micélio. Em cada tipo de planta inoculada foram avaliadas as seguintes variáveis: altura das plantas (AP), peso da matéria seca da parte aérea (MSPA), peso da matéria fresca das raízes (MFR), esporulação (E), colonização radicular (CR) e teor de macro e micronutrientes no substrato e nas plantas (TMm). Foi avaliada também a influência de G. etunicatum e G. clarum no controle de F. oxysporum em plantas de alecrim e manjericão. A inoculação do patógeno (concentração de 5 x 103 esporos mL-1) foi realizada, separadamente, em plantas de alecrim e de manjericão com 90 dias de micorrização (5 vasos com G. etunicatum e 5 vasos com G. clarum) e ainda plantas testemunhas, não micorrizadas (5 vasos). No alecrim, G. clarum mostrou-se significativamente mais eficiente do que G. etunicatum em AP, MSPA e E; por outro lado, G. clarum apresentou CR menor do que G. etunicatum. Em relação às plantas testemunha, G. clarum diferiu significativamente destas em 2 todos as variáveis analisadas, porém G. etunicatum não diferiu estatisticamente das plantas testemunha em AP e MSPA. No manjericão, em relação... . / The purpose of the present work had the objective of evaluating the influence of AMF Glomus etunicatum Becker & Gerd. and Glomus clarum Nicol. & Schenck on the rosemary and basil plants development and also concerning the capacity of the mycorrhizal plants in resisting the wilt caused by Fusarium oxysporum Schecht. For that, rosemary (Rosmarinus officinalis L.) and basil (Ocimum basilicum L.) plants were previously inoculated with G. etunicatum and G. clarum in greenhouse under the temperature of 26 l 20C and luminosity of 3000 Lux. The soil was sterilized and composed by one part of sand and one part of earth. The inoculum was composed by the fungi spores [500 spores of G. etunicatum in (50 mL-1) soil and 700 spores of G. clarum in (50 mL-1) soil] and micelium and roots fragments infected by the AMF. In each plant inoculated the following variables were evaluated: plant height (PH), plant dry weigt (PDW), roots fresh weight (RFW), sporulation rate (SR), root mycorrhizal percentage (RMP) and macro and micronutrients level (MmL) present in the plants and in the soil. The G. clarum and G. etunicatum influence in the control of F. oxysporum wilt in both plants was also evaluated. The inoculation of the pathogen (5x103 spores mL-1) was separatety realized in the rosemary and basil plants after 90 days of the mycorrhization (5 pots of G. clarum and 5 pots of G. etunicatum); the control was also composed by 5 pots without mycorrhization. In the rosemary, G. clarum was significantely more efficient than G. etunicatum in the variables PH, RFW and SR; although G. clarum 4 presented RMP smaller than G. etunicatum. In relation to the control, G. clarum was significably better to the plants in all the variables, although G. etunicatum do not differed statistically for the control plants in PH and PDW. For basil in all the analised variables G. clarum differed statistically from G. etunicatum and was similar to the control treatment in all the variables.

Les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA) appartiennent au phylum Glomeromycota. Ces champignons forment une association symbiotique (obligatoire pour les champignons) avec plus de 80 % des espèces de plantes vasculaires, incluant la plupart des plantes cultivées. Cette symbiose mycorhizienne arbusculaire, très répandue dans la nature, a été retrouvée dans presque tous les écosystèmes terrestres aussi bien dans des déserts chauds et froids que dans des forêts tropicales ou tempérées. L’emploi d’outils de biologie moléculaire et des fossiles ont permis d’estimer la date de l’origine de la symbiose mycorhizienne arbusculaire à environ 450 millions d’années avant notre ère. Cette date coïncide avec l’apparition des premières plantes terrestres primitives. Il existe plusieurs types de mycorhizes impliquant différents champignons et différentes plantes hôtes. Ces différents faits suggèrent que les plantes vasculaires et les champignons mycorhiziens à arbuscules ont co-évolué, et que les Glomeromycota ont influencé la capacité des plantes à coloniser le milieu terrestre. Plusieurs études ont montré que les contaminants organiques peuvent influer négativement cette relation mutuellement bénéfique qu'entretiennent la plante et le champignon conduisant à une diminution de la croissance du CMA mais aussi à une modification des interactions au sein de la communauté de CMA elle-même. Ainsi, mon projet de maîtrise vise à quantifier la diversité mycorhizienne arbusculaire de deux espèces de plante Eleocharis obtusa et Panicum capillare qui poussent dans un bassin hautement contaminé par des hydrocarbures pétroliers de façon très hétérogène et étudier les structures des communautés des CMA dans des échantillons de sol rhizosphérique et de racines de celles-ci. L'un des résultats important de mon étude est la découverte d’une très grande diversité des CMA associés à E. obtusa et P. capillare dans ce milieu contaminé. En effet, pas moins de 26 unités taxonomiques opérationnelles (OTU) de champignons mycorhiziens à arbuscules ont été recensés. La quasi-totalité des familles de Glomeroycota sont représentées à l'exception de Ambisporaceae, Geosiphonaceae et Pacisporaceae. Ainsi, le genre Diversispora domine la communauté des CMA par son abondance relative, cependant le genre Claroideoglomus est le plus abondant des genres des CMA. Ensuite, mon projet a déterminé l'influence de la plante hôte sur la composition de la communauté de CMA. D'après l'analyse de la diversité alpha, les plantes présentent une structure de diversité différente. Les valeurs de Local Contributions to beta Diveristy (LCBD) élevées étaient souvent liées à un site avec un grand nombre de taxons de CMA. En utilisant une analyse en composante principale (ACP), j’ai constaté que les échantillons récoltés en 2011 auraient sensiblement la même composition en OTU. J’ai pu observer également une variation de la communauté des OTU de CMA d'une année à l'autre pour les plantes. La rhizosphère des plantes récoltées la même année avait une communauté d'OTU similaire globalement, pourtant au niveau racinaire, j’ai observé une spécificité chez des certains OTU. Cette étude fournit une vue d’ensemble de la diversité des CMA associés à des végétaux localisés dans les sédiments très polluées. Elle suggère aussi que les CMA peuvent être des candidats microbiens potentiellement importants dans la restauration des sols contaminés par le pétrole. / The arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) belong to phylum Glomeromycota, a group of early divergent fungal lineage. These fungi form a mutualistic symbiotic association with more than 80% of vascular plant species, including most important crops. The arbuscular mycorrhizal symbiosis is widespread and has been found in almost all terestrial ecosystems on earth such as hot and cold deserts, as well as tropical and temperate forests. The use of molecular biology tools and fossil records dated back the origin of arbuscular mycorrhizal symbiosis to 460 million years ago, which coincides with the emergence of terrestrial plants. There are several types of mycorrhizas depending on fungal groups and host plants. It has been suggested that vascular plants and AMF have co-evolved and that Glomeromycota helped plant ancestors to colonize the land. It has been reported that organic contaminants can negatively impact this mutually beneficial symbiosis between plant and fungi reducing the growth of the AMF and changing the structure of AMF communities. The objective of my master project was to determine the diversity of arbuscular mycorrhizal fungi associated with two plant species, Eleocharis obtusa and Panicum capillare, which spontaneously growing a highly petroleum hydrocarbons contaminated basin with an heterogeneous pattern of contamination, and to describe the structures of their communities in their rhizosphere soils and roots. My results revealed an unexpected high diversity of AMF OTUs associated with two plant species. Indeed, we identified 26 OTUs of AMF. This diversity covered the most important families of Glomeroycota except Ambisporaceae, Geosiphonaceae and Pacisporaceae. Genus Diversispora dominated the AMF community by its relative abundance, however the genus Claroideoglomus was the most represented in the samples. My study determined the influence of the host plant on the composition of the AMF community. Based on the analysis of the α diversity, we found that the rhizospheric soil and root samples showed different community structures between the two plants species. β diversity analysis showed that high Local Contributions to β Diveristy (LCBD) values (high uniqueness of species composition) were often linked to the sample with a large number of AMF taxa. Using a principal component analysis (PCA), we found that the samples collected in 2011 have approximately the same composition of OTUs. It is likely that a turnover of AMF OTU and 4 plants may occur from one year to another. This study provides an overview of the diversity of AMF associated with plants located in heavily polluted sediments. It also suggests that AMF may be potentially important microbial candidates in the remediation of oil-contaminated soils.

La thèse porte sur l'impact de changements globaux sur la diversité taxonomique et fonctionnelle des champignons du sol. L'impact de l'intensification agricole sur les champignons mycorhiziens à arbuscules a été évalué par comparaison des communautés fongiques présentes sur des sites Européens soumis à différents niveaux d'intensification dans l'usage des terres. La diversité taxonomique a été appréciée par « métabarcoding » sur l'ADN de sol. L'effet de l'intensification apparait lié au contexte local. L'adaptation aux conditions environnementales locales ainsi que des processus stochastiques semblent jouer un rôle important dans le modelage des communautés fongiques. L'effet des changements climatiques en zone Méditerranéenne a été évalué sur les sols d'un site expérimental où une réduction de la pluviométrie a été établie. Nous avons réalisé une approche de séquençage haut débit de 4 familles géniques, 3 d'entre elles codant des enzymes actives sur la biomasse végétale. La date d'échantillonnage, et non la réduction de pluviométrie, a un fort impact sur la diversité béta. Nous formulons l'hypothèse que les communautés fongiques présentes sur des sites soumis à de fortes et récurrentes variations climatiques ont développé des stratégies adaptatives leur conférant une résistance à des variations d'une plus forte intensité. Enfin, une technique indépendante de la PCR (« solution hybrid selection capture ») a été adaptée pour étudier la diversité fonctionnelle des communautés eucaryotes à partir d'ARN de sol. Cette approche, testée sur une famille génique codant des endoxylamases a permis l'isolement d'ADNc complets produisant des enzymes fonctionnelles dans la levure / In this thesis we assessed the impact of two drivers of global change on the taxonomic and functional diversity of soil fungi. The impact of changes in land use on symbiotic Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) was evaluated comparing AMF communities from European sites with different levels of land use intensification. AMF taxonomic diversity was assessed by metabarcoding using soil-extracted DNA. The effect of land use intensification was found to be context-dependent. Adaptation to local environmental conditions and stochastic processes may play important roles in shaping these communities. The effect of climate change in the Mediterranean area was assessed in soils collected from an experimental forest where a rainfall reduction experiment had been established. A parallel high-throughput metabarcoding on soil-extracted RNA was performed on four transcribed fungal genes, 3 of them encodind enzymes involved in plant biomass degradation. Analyses indicated that sampling time had a strong impact on beta-diversity indices, while rainfall reduction had not. We hypothesized that microbial communities present in environments which naturally experience strong and recurrent climatic variations have developed adaptive strategies to cope with these variations and may be to some extent resistant to further climate changes. Finally, an original PCR-independent technique (“solution hybrid selection capture”) was adapted to study the functional diversity of eukaryotic microbial communities using soil RNA. The approach, tested on an endoxylanase gene family, allowed the efficient recovery of full-length cDNA which could be expressed as functional proteins in yeast

This thesis analyses buckwheat as a cover crop in Florida. The study was designed to demonstrate: soil enrichment with nutrients, mycorrhizal arbuscular fungi interactions, growth in different soil types, temperature limitations in Florida, and economic benefits for farmers. Buckwheat was planted at the FIU organic garden (Miami, FL) in early November and harvested in middle December. After incorporation of buckwheat residues, soil analyses indicated the ability of buckwheat to enrich soil with major nutrients, in particular, phosphorus. Symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi increased inorganic phosphorus uptake and plant growth. Regression analysis on aboveground buckwheat biomass weight and soil characteristics showed that high soil pH was the major limiting factor that affected buckwheat growth. Spatial analysis illustrated that buckwheat could be planted in South Florida throughout the year but might not be planted in North and Central Florida in winter. An economic assessment proved buckwheat to be a profitable cover crop.

Les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) forment un groupe de champignons qui appartient à l'embranchement des Gloméromycètes (Glomeromycota). Les CMA forment des associations symbiotiques, connus sous le nom des mycorhizes à arbuscules avec plus de 80 % des plantes vasculaires terrestres. Une fois que les CMA colonisent les racines de plantes, ils améliorent leurs apports nutritionnels, notamment le phosphore et l'azote, et protègent les plantes contre les différents pathogènes du sol. En contrepartie, les plantes offrent un habitat et les ressources de carbone nécessaires pour le développement et la reproduction des CMA. Des études plus récentes ont démontré que les CMA peuvent aussi jouer des rôles clés dans la phytoremédiation des sols contaminés par les hydrocarbures pétroliers (HP) et les éléments traces métaliques. Toutefois, dans les écosystèmes naturels, les CMA établissent des associations tripartites avec les plantes hôtes et les microorganismes (bactéries et champignons) qui vivent dans la rhizosphère, l'endosphère (à l'intérieur des racines) et la mycosphère (sur la surface des mycéliums des CMA), dont certains d'entre eux jouent un rôle dans la translocation, l’immobilisation et/ou la dégradation des polluants organiques et inorganiques présents dans le sol. Par conséquent, la diversité des CMA et celle des microorganismes qui leur sont associés sont influencées par la concentration et la composition des polluants présents dans le sol, et aussi par les différents exsudats sécrétés par les trois partenaires (CMA, bactéries et les racines de plantes). Cependant, la diversité des CMA et celle des microorganismes qui leur sont associés demeure très peu connue dans les sols contaminés. Les interactions entre les CMA et ces microorganismes sont aussi méconnus aussi bien dans les aires naturelles que contaminées. Dans ce contexte, les objectifs de ma thèse sont: i) étudier la diversité des CMA et les microorganismes qui leur sont associés dans des sols contaminés par les HP, ii) étudier la variation de la diversité des CMA ainsi que celle des microorganismes qui leur sont associés par rapport au niveau de concentration en HP et aux espèces de plantes hôtes, iii) étudier les correlations (covariations) entre les CMA et les microorganismes qui leur sont associés et iv) comparer les communautés microbiennes trouvées dans les racines et sols contaminés par les HP avec celles trouvées en association avec les CMA. Pour ce faire, des spores et/ou des propagules de CMA ont été extraites à partir des racines et des sols de l'environnement racinaire de trois espèces de plantes qui poussaient spontanément dans trois bassins de décantation d'une ancienne raffinerie de pétrole située dans la Rive-Sud du fleuve St-Laurent, près de Montréal. Les spores et les propagules collectées, ainsi que des échantillons du sol et des racines ont été soumis à des techniques de PCR (nous avons ciblés les genes 16S de l'ARNr pour bactéries, les genes 18S de l'ARNr pour CMA et les régions ITS pour les autres champignons), de clonage, de séquençage de Sanger ou de séquençage à haut débit. Ensuite, des analyses bio-informatiques et statistiques ont été réalisées afin d'évaluer les effets des paramètres biotiques et abiotiques sur les communautés des CMA et les microorganismes qui leur sont associés. Mes résultats ont montré une diversité importante de bactéries et de champignons en association avec les spores et les propagules des CMA. De plus, la communauté microbienne associée aux spores des CMA a été significativement affectée par l'affiliation taxonomique des plantes hôtes et les niveaux de concentration en HP. D'autre part, les corrélations positives ou négatives qui ont été observées entre certaines espèces de CMA et microorganismes suggérèrent qu’en plus des effets de la concentration en HP et l'identité des plantes hôtes, les CMA peuvent aussi affecter la structure des communautés microbiennes qui vivent sur leurs spores et mycéliums. La comparaison entre les communautés microbiennes identifiées en association avec les spores et celles identifiées dans les racines montre que les communautés microbiennes recrutées par les CMA sont différentes de celles retrouvées dans les sols et les racines. En conclusion, mon projet de doctorat apporte de nouvelles connaissances importantes sur la diversité des CMA dans un environnement extrêmement pollué par les HP, et démontre que les interactions entre les CMA et les microorganismes qui leur sont associés sont plus compliquées que ce qu’on croyait précédemment. Par conséquent, d'autres travaux de recherche sont recommandés, dans le futur, afin de comprendre les processus de recrutement des microorganismes par les CMA dans les différents environnements. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are an important soil fungal group that belongs to the phylum Glomeromycota. AMF form symbiosic associations known as arbuscular mycorrhiza with more than 80% of vascular plants on earth. Once AMF colonize plant roots, they promote nutrient uptake, in particular phosphorus and nitrogen, and protect plants against soil-borne pathogens. In turn, plants provide AMF with carbon resources and habitat. Furthermore, more recent studies demonstrated that AMF may also play key roles in phytoremediation of soils contaminated with petroleum hydrocarbon pollutants (PHP) and trace elements. Though, in natural ecosystems, AMF undergo tripartite associations with host plants and micoorganisms (Bacteria and Fungi) living in rhizosphere (the narrow region of soil surounding the plant roots), endosphere (inside roots) and mycosphere (on the surface AMF mycelia), which some of them play a key role on translocation, immobilization and/or degradation of organic and inorganic pollutants. Consequently, the diversity and community structures of AMF and their associated microorganisms are influenced by the composition and concentration of pollutants and exudates released by the three partners (AMF, bacteria and plant roots). However, little is known about the diversity of AMF and their associated microorganisms in polluted soils and the interaction between AMF and these microorganisms remains poorly understood both in natural and contaminated areas. In this context, the objectives of my thesis were to: i) study the diversity of AMF and their associated microorganisms in PHP contaminated soils, ii) study the variation in diversity and community structures of AMF and their associated microorganisms across plant species identity and PHP concentrations, iii) study the correlations (covariations) between AMF species and their associated microorganisms and iv) compare microbial community structures of PHP contaminated soils and roots with those associated with AMF spores in order to determine if the microbial communities shaped on the surface of AMF spores and mycelia are different from those identified in soil and roots. To do so, AMF spores and/or their intraradical propagules were harvested from rhizospheric soil and roots of three plant species growing spontaneously in three distinct waste decantation basins of a former petrochemical plant located on the south shore of the St-Lawrence River, near Montreal. The harvested spores and propagules, as well as samples of soils and roots were subjected to PCR (we target 16S rRNA genes for bacteria, 18S rRNA genes for AMF and ITS regions for the other fungi), cloning, Sanger sequencing or 454 high throughput sequencing. Then, bioinformatics and statistics were performed to evaluate the effects of biotic and abiotic driving forces on AMF and their associated microbial communities. My results showed high fungal and bacterial diversity associated with AMF spores and propagules in PHP contaminated soils. I also observed that the microbial community structures associated with AMF spores were significantly affected by plant species identity and PHP concentrations. Furthermore, I observed positive and negative correlations between some AMF species and some AMF-associated microorganisms, suggesting that in addition to PHP concentrations and plant species identity, AMF species may also play a key role in shaping the microbial community surrounding their spores. Comparisons between the AMF spore-associated microbiome and the whole microbiome found in rhizospheric soil and roots showed that AMF spores recruit a microbiome differing from those found in the surrounding soil and roots. Overall, my PhD project brings a new level of knowledge on AMF diversity on extremely polluted environment and demonstrates that interaction of AMF and their associated microbes is much complex that we though previously. Further investigations are needed to better understand how AMF select and reward their associated microbes in different environments.

Les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA), classés dans le phylum Glomeromycota, ne peuvent pas être facilement identifiés par la morphologie de leurs spores et leurs mycélia à l'intérieur ou à l'extérieur des racines de leurs hôtes. Ce problème fondamental d'identification rend l'étude de leur diversité, en particulier dans leur habitat naturel (sol et racine) extrêmement difficile. Les gènes ribosomaux ont été largement utilisés pour développer des amorces spécifiques et en inférer des arbres phylogénétiques. Cependant, ces gènes sont très polymorphes et existent en plusieurs copies dans le génome des CMA, ce qui complique l’interprétation des résultats. Dans notre étude, nous avons étudié le polymorphisme intra- et inter-spécifique du gène β-tubuline, présent en faible nombre de copies dans le génome des CMA, afin d’obtenir de nouvelles séquences nucléotidiques pour développer des marqueurs moléculaires. Les gènes β-tubuline amplifiés à partir de l'ADN génomique de cinq espèces du genre Glomus ont été clonés et séquencés. L’analyse des séquences indique un polymorphisme intraspécifique chez trois espèces de CMA. Deux séquences paralogues très variables ont été nouvellement identifiées chez les G. aggregatum, G. fasciculatum et G. cerebriforme. Aucun polymorphisme n’a été détecté chez les G. clarum et G. etunicatum. Toutes les séquences montrent la présence de deux introns hautement variables. La majorité des substitutions ont été localisées dans les exons et sont synonymes à 90%. La conservation des acides aminés suggère un niveau élevé de sélection négative sur le gène β-tubuline et nous permet de confirmer que les CMA représentent un ancien groupe fongique (400 million d’années). L’analyse phylogénétique, réalisée avec vingt et une séquences nucléotidiques du gène β-tubuline, a révélé que les séquences des Glomaceae forment un groupe monophylétique bien supporté, avec les Acaulosporaceae et Gigasporaceae comme groupe frère. Les séquences paralogues nouvellement identifiées chez les G. aggregatum et G. fasciculatum n'ont pas été monophylétiques au sein de chaque espèce. Les oligonucléotides ont été choisis sur la base des régions variables et conservées du gène β-tubuline. Le test PCR des amorces β-Tub.cerb.F/ β-Tub.cerb.R a révélé des bandes spécifiques de 401 pb pour les séquences paralogues du G. cerebriforme. Deux paires d’amorces ont été développées afin d’identifier les séquences du groupe nommé Tub.1. Les tests PCR nous ont permis d’identifier certaines séquences du groupe Tub.1. Une paire d’amorce β-Tub.2.F/ β-Tub.2.R nous a permis d’identifier certaines séquences paralogues du groupe nommé Tub.2. L’analyse d’autres gènes combinée à celle du gène β-tubuline permettra le développement de marqueurs moléculaires plus spécifiques pour l’identification de CMA. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are classified in the phylum Glomeromycota. This fungal group cannot be easily identified using morphology of their spores and hyphae inside or outside plant-roots. This fundamental problem renders the study of their diversity extremely difficult, particularly in their natural habitat (soil and roots). The ribosomal genes have been widely used to develop specific primers and to infer phylogenetic trees. However, these genes are highly polymorphic and exist in multiple copies in the genome of the AMF. This leads misinterpretation of the results. In our study, we analysed the intra- and inter specific polymorphism of the β-tubulin gene, which is present in low copy number in AMF genome, to obtain further nucleotide sequences to develop molecular markers. β-tubulin genes were sequenced from genomic DNA of five Glomus species. PCR amplified β-tubulin genes were cloned and sequenced. Intra- and inter-specific polymorphism analyses indicate the polymorphic nature of β-tubulin gene in three AMF species. Two highly variable β-tubulin paralogs were newly identified in G. aggregatum, G. fasciculatum and G. cerebriforme. No evidence for the presence of paralogs was found in G. clarum and G. etunicatum. All AMF sequences show the presence of two introns, which are highly variable. The majority of substitutions are located in the exons and 90% are synonymous. The conservation of amino-acids level suggests a high level of negative selection acting on the β-tubulin gene and allows us to consider that the AMF represent an ancient fungal group (400 million years). A phylogenetic analysis, carried out with twentyone β-tubulin nucleotidic sequences, revealed that the sequences of Glomeraceae form a highly supported monophyletic group with Acaulosporaceae and Gigasporaceae as sistergroup. The newly identified paralogs from G. aggregatum and G. fasciculatum were not found to be monophyletic within each species. Oligonucleotides were designed in the conserved and variable regions. PCR amplification test of β-Tub.cerb.F / β-Tub.cerb.R revealed specific bands of 401 bp for the G. cerebriforme paralogs. Two pairs of primers were developed to identify sequences of the group named Tub.1. PCR tests have allowed us to identify certain sequences of Tub.1 group. A primer pair of β-Tub.2.F / β-Tub.2.R we identified some sequences paralogous group named Tub.2. Analysis of other genes combined with that of β-tubulin gene enable the development of more specific molecular markers for AMF identification.

Le travail présenté dans ce mémoire constitue une ébauche des différentes études nécessaires au développement d'un microrobot d'exploration intratubulaire autonome inédit. Constitué d'un assemblage de cinq modules locomoteurs identiques, le futur microrobot devra inspecter des réseaux de tubes industriels de diamètre inférieur à 15 mm, présentant des coudes et des bifurcations. L'actionnement judicieux des différents modules permettra sa progression dans le tube, à la manière du lombric. Nos efforts se sont portés sur l'étude, la fabrication et la mise au point du module locomoteur, en cherchant à optimiser le paramètre 'vitesse de déplacement' du futur microrobot. Cet actionneur, de conception originale, est constitué d'un cadre forcé en postflambement, à deux états d'équilibre stable, dont le basculement d'un état à l'autre est commandé par des fils en Alliage à Mémoire de Forme (AMF). Une étude théorique à l'état d'équilibre, puis un modèle statique simplifié aux éléments finis, prenant en compte les grands déplacements de post-flambement lors du chargement menant au basculement, ont facilité le dimensionnement du cadre et le choix du matériau. Ensuite, des tests de caractérisation mécanique réalisés sur un prototype du module, à une échelle supérieure, ont été nécessaires pour l'adaptation de fils AMF éduqués. L'effet Joule étant le moyen de chauffage qui a été retenu pour engendrer la contraction de ces fils, nous évoquons quelques aspects liés à la commande d'un module, et au contrôle de la transformation des AMF par la mesure de leur résistance électrique. Enfin, une étude expérimentale du comportement au contact d'un module nous permet d'évaluer l'influence de différents paramètres sur les conditions de maintien du robot dans un tube vertical. Nous en déduisons alors les possibilités de charge embarquée par le futur microrobot, dans l'optique de le munir de capteurs et de sources d'énergie nécessaires à son autonomie.