Le site minier Aldermac, générateur de drainage minier acide (DMA), entraîne de graves conséquences sur l'environnement et aucune méthode n'a permis jusqu'à maintenant de remédier complètement à la situation. Afin de mettre en place des méthodes de restauration efficaces, il est donc nécessaire d'acquérir des connaissances supplémentaires sur les associations plantes-microorganismes du site à DMA. Tout d'abord, les champignons (Eumycota) cultivables de quatre plantes pionnières présentes sur le site minier ont été énumérés par la méthode du nombre le plus probable (NPP). Puis, les ectomycorhizes et les endophytes racinaires cultivables sur milieu Melin-Norkrans modifié (MNM) ont été isolés et identifiés par biologie moléculaire. Ensuite, la teneur en minéraux du sol et de la biomasse des plantes a été quantifiée par spectrométrie afin de déterminer les principaux facteurs influençant la structure et la composition des champignons racinaires. Finalement, quelques isolats ont été caractérisés afin de déterminer leur production de sidérophores et leur profil métabolique. Les résultats suggèrent que les dénombrements fongiques dans la rhizosphère et le sol et les indices de diversité des champignons racinaires étaient généralement inférieurs sur le site minier comparativement à ceux du site témoin naturel, particulièrement en milieu humide, favorisant l'isolement des endophytes cloisonnés sombres (DSE). L'analyse des teneurs minérales a démontré que les genres fongiques Phialocephala, Cadophora et Mortierella étaient associés à certains minéraux. Les genres Trichoderma, Leptosphaeria, Mortierella, Mucor et Penicillium se sont démarqués par leur production rapide de sidérophores, tandis que les genres Mortierella, Galerina, Tetracladium et Phialocephala se sont démarqués par leur métabolisme du carbone élevé. Les genres Pochonia, Mollisia, Apiotrichum, Trichoderma et Pholiota possèdent un profil métabolique similaire à celui de la communauté fongique du résidu minier. En conclusion, certains isolats fongiques peuvent présenter un intérêt comme inoculant en milieu humide pour la bioremédiation du site minier Aldermac et des essais supplémentaires doivent être envisagés. / The Aldermac mine site, generator of acid mine drainage (AMD), has serious consequences on the environment and no method has so far been able to completely remedy the situation. In order to implement effective restoration methods, it is necessary to acquire additional knowledge on plant-microorganism associations from the AMD site. First, the cultivable fungi of four pioneer plants present on the mine site were enumerated by the most probable number (MPN) method and the ectomycorrhizae and root endophytes cultivable on modified Melin-Norkrans medium (MNM) were isolated and identified by molecular biology. Then, the mineral content of soil and plant biomass was quantified by spectrometry to determine the main factors influencing the structure and composition of root fungi. Finally, some isolates were characterized in order to determine their production of siderophores and their metabolic profile. The results suggest that the fungal counts in the rhizosphere and bulk soil and the indices of root fungal diversity were generally lower in wet environments at the mine site compared to those at the natural site, favoring the isolation of dark septate endophytes (DSE). Analysis of mineral contents showed that fungal genera Phialocephala, Cadophora and Mortierella were associated with certain minerals. Genera Trichoderma, Leptosphaeria, Mortierella, Mucor and Penicillium stood out for their rapid production of siderophores, while Mortierella, Galerina, Tetracladium and Phialocephala stood out for their high carbon metabolism. The genera Pochonia, Mollisia, Apiotrichum, Trichoderma and Pholiota have a metabolic profile similar to that of the fungal community in the mine tailings. In conclusion, some fungal isolates may be of interest as a wetland inoculant for Aldermac mine site bioremediation and further testing should be considered.

L’analyse de données de transcriptomique par le biais du séquençage d’ARN messagers (RNAseq) offre une perspective globale de la régulation de l’expression génique au cours d’un évènement biologique. Dans cette thèse, nous avons exploité cette technique dans le but de comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la transition morphologique réversible levure-mycélium qui est une caractéristique souvent liée au pouvoir pathogène chez les champignons. Dans un premier temps, par le biais de comparaisons de données de transcriptomique entre sept espèces fongiques dimorphiques, nous avons observé une certaine conservation des processus biologiques associés au changement de morphologie chez des champignons issus de branches très éloignées de l’arbre phylogénétique fongique. Dans un second temps, nous nous sommes concentrée sur notre modèle d’étude principal, Ophiostoma novo-ulmi, le champignon pathogène responsable de la maladie hollandaise de l’orme. Par l’analyse comparée des gènes exprimés en phases levure et mycélienne, nous avons défini les facteurs moléculaires qui sont spécifiques à chacune des phases chez O. novo-ulmi et établi une distinction claire entre les deux phases d’un point de vue du contenu en gènes exprimés. Par la suite, nous avons affiné notre étude en nous focalisant sur l’évènement de transition levure-mycélium afin déterminer les gènes dont l’expression était modulée au cours du temps dans le processus de changement morphologique. Nous avons mis en évidence plusieurs facteurs potentiellement impliqués dans la transition, notamment des gènes liés à la cascade de phosphorylation des MAPKs, connues pour jouer un rôle clé dans le dimorphisme chez plusieurs espèces fongiques. Finalement, dans le but d’évaluer plus précisément le niveau de conservation des processus biologiques liés au dimorphisme chez des espèces non modèles éloignées, nous avons comparé la régulation de l’expression génique au niveau des gènes orthologues entre O. novo-ulmi et l’espèce basidiomycète, Pseudozyma flocculosa. Nous nous sommes concentrée sur les gènes qui étaient différentiellement exprimés entre les phases de germination et de filamentation. Dans l’ensemble, les processus associés aux gènes pour lesquels la régulation de l’expression est conservée chez les deux espèces portent sur des fonctions essentielles du développement fongique. Ainsi, cette comparaison a permis de définir ce qui semble constituer la « base minimale » génique commune nécessaire à la transition asexuée levure-mycélium chez des espèces phylogénétiquement éloignées. / Large-scale transcriptomic analyses via messenger RNA sequencing (RNAseq) give access to the information on expression regulation of all the genes present in a sample at a given time and in a given experimental condition. In this thesis, we took advantage of this technology in order to investigate the molecular mechanisms that regulate the reversible yeast-to-hypha morphological switch which is a characteristic often linked to virulence in fungal pathogens. To begin with, we compared transcriptomic data among seven dimorphic fungi and found conserved biological processes associated with the morphological switch among species from very distant branches of the fungal phylogenetic tree. Later, we focused on our model species, Ophiostoma novo-ulmi, the causal agent of Dutch elm disease. We first compared the gene expression levels in yeast and mycelium growth phases. We defined the molecular factors that are specific to each growth phase and highlighted a clear molecular distinction between the two phases in terms of expressed gene contents. We further narrowed down our analysis by focusing on the yeast-to-hypha transition in a time course experiment. We determined the set of genes for which the expression was regulated during the morphological switch, thus potentially involved in the yeast-to-hypha transition. In particular, we identified genes that could be related to the MAPK cascade, known to play a crucial role in the dimorphic switch in many fungal species. Finally, in order to address the level of conservation in the biological processes linked to dimorphism in highly divergent non-model species, we compared the gene expression regulation of the orthologous genes between O. novo-ulmi and the basidiomycete Pseudozyma flocculosa. We focused on the genes that were differentially expressed between the germination and the filamentation phases. We identified several factors for which the regulation of expression seems conserved during the switch from germinating spore to filamentous growth. Overall, these genes are associated with biological processes that play essential roles in fungal development. Hence, our comparison here highlighted core components necessary for the yeast-to-hypha transition in phylogenetically distant species.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie des procédés et de l'environnement : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 134 réf.

Thèse doctorat : Biologie Végétale et Forestière : Nancy 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèses (M.Sc.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1998. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 23 février 2006). Bibliogr.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le suivi de la croissance et de l’activité de la microflore fongique de surface des fromages de type Camembert demeure un défi actuel. Cet écosystème est principalement composé de Geotrichum candidum et de Penicillium camemberti. Ces mycètes sont responsables de l’apparence et du développement des caractéristiques sensorielles pendant la période d’affinage des fromages à croûte fleurie. Ils ont donc un intérêt technologique pour l’industrie fromagère. Malgré leur importance, peu de travaux ont porté sur l’étude approfondie de l’écosystème de surface des fromages à croûte fleurie en cours d’affinage. Étant donné la nature filamenteuse, envahissante et multicellulaire des mycètes, les méthodes traditionnelles de dénombrement sur milieu gélosé sont imprécises. Pour y remédier, une méthode de quantification par PCR en temps réel (qPCR) a permis de suivre une population mixte contenant les mycètes les plus communs (Penicillium camemberti, Geotrichum candidum, Debaryomyces hansenii et Kluyveromyces lactis) sur des Camembert‐modèles, en fonction du temps d’affinage. En général, P. camemberti et G. candidum dominent l'écosystème et K. lactis demeure peu abondant. Lorsque D. hansenii est présent, il inhibe la croissance de K. lactis en plus de réduire celle des autres mycètes. Les informations aujourd’hui disponibles concernant ces mycètes sont principalement d’ordre biochimique et les gènes portés par G. candidum et par P. camemberti, de même que leurs profils d’expression pendant l’affinage sont peu décrits. La première étude métatranscriptomique de l’écosystème fongique du fromage Camembert a donc été réalisée et une base de données appelée CamemBank01 contenant près de 8000 gènes a pu être générée. L’annotation fonctionnelle des séquences obtenues a révélé que les fonctions prédominantes retrouvées dans CamemBank01 étaient associées au développement des propriétés sensorielles et que ces fonctions étaient principalement exprimées dans les deux premières semaines de l’affinage. Les résultats présentés dans cette thèse suggèrent que plusieurs gènes exprimés pendant l’affinage du Camembert pourraient servir de biomarqueurs. Les travaux futurs amèneront une meilleure compréhension de l’activité de ces champignons et permettront une utilisation optimale des ferments d’affinage. / Camembert cheese is characterised by a fungal microbiota which forms a complex surface ecosystem that has been little studied until now. Monitoring growth and activity during the ripening period remains a challenge. This ecosystem is mainly composed of Geotrichum candidum and Penicillium camemberti, but other yeasts such as Kluyveromyces lactis and Debaryomyces hansenii may be present. All these Fungi are responsible for the appearance and the development of typical sensory characteristics of mold ripened cheeses that develop during the ripening period and are therefore of technological interest for the cheese industry. Despite their importance, little work has focused on the in-depth study of this ecosystem. Given the filamentous and invasive nature of multicellular Fungi, traditional microbiological methods on agar medium are imprecise. A real time PCR (qPCR) has therefore been developed for the monitoring of mixed cultures containing the most common fungi (P. camemberti, G. candidum, D. hansenii and K. lactis) for the ripening of Soft Cheese Model Curds (SCMC). The results show that P. camemberti and G. candidum quickly dominate the ecosystem while K. lactis remains less abundant. When D. hansenii is added to the ripening culture, the growth of all other Fungi is reduced, except for K. lactis which is completely inhibited. General knowledge concerning these Fungi consist mostly on biochemical data, and genetic information carried by P. camemberti and G. candidum are poorly described. Moreover, their expression profiles during ripening are still unknown. CamemBank01 and its almost 8000 genes is then the first transcriptomic study concerning these fungi. Functional annotation of the sequences obtained revealed that the predominant functions found in CamemBank01 were associated with the development of the sensory properties and that these functions were expressed mainly within the first two weeks of ripening. The results presented in this work suggest that numerous genes expressed during Camembert ripening could be potential biomarkers. Future work should focus on better understanding the activity of these fungi and allow optimal use of ripening cultures.

Cette étude avait pour but d’inventorier la flore fongique associée aux symptômes observés sur les organes de Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel au Cameroun dans une perspective d’agroforesterie. De manière spécifique, il s’est agi de : 1) dégager les atouts et les contraintes agroforestières de R. heudelotii au Cameroun en identifiant des thématiques de recherche à venir pour cette essence; 2) identifier les contraintes de germination de cette essence et d’y apporter des solutions; 3) caractériser, du point de vue phénotypique, quelques champignons présumés pathogènes chez R. heudelotii; 4) vérifier le pouvoir pathogène (postulats de Koch) de ces champignons présumés pathogènes et 5) tester l’efficacité de quatre fongicides de synthèse contre les maladies foliaires des plantules de R. heudelotii en pépinières. La dormance tégumentaire, la durée de conservation des graines et les maladies sont les contraintes de germination chez R. heudelotii. Les recherches menées dans les bases de données publiques en utilisant l’algorithme BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) et les séquences du gène de l’ADNr cloné (PCR) des 350 isolats collectés ont montré que plusieurs champignons d’importance phytopathologique colonisent les organes infectés de R. heudelotii au Cameroun. Le milieu de culture et la température d’incubation ont affecté les caractéristiques phénotypiques (pigmentation et vitesse de croissance du mycélium, concentration de conidies) des champignons présumés pathogènes chez R. heudelotii à savoir Pestalotiopsis microspora, Lasiodiplodia theobromae et trois individus du taxon Fusarium oxysporum (F. oxysporum ZB049F, F. oxysporum ZB164T et F. oxysporum ZH121F). Ces cinq champignons se sont révélés pathogènes sur les organes détachés et les plantules de R. heudelotii en laboratoire; leur agressivité chez l’hôte a varié d’une espèce fongique à l’autre. Les préparations commerciales de fongicides Plantomil 72WP (60% d’oxyde de cuivre et 12% de métalaxyl) et Nordox 75WG (86% d’oxyde de cuivre) ont permis de lutter efficacement contre les maladies foliaires dues à P. microspora et L. theobromae. Compte tenu de la grande diversité des espèces dans le taxon F. oxysporum et de l’importance phytopathologique de F. solani, l’identification moléculaire plus poussée et complète des individus de ces espèces isolés chez R. heudelotii est à envisager. / The work described in this thesis was conducted in order to identify the fungal species that are associated with infected organs of Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel in Cameroon in the perspective of agroforestry. Specifically, objectives were to: 1) identify the advantages and constraints of R. heudelotii for agroforestry in Cameroon and suggest some future research topics for this species; 2) identify germination constraints of R. heudelotii and provide solutions; 3) characterize morphocultural parameters of some suspected pathogenic fungi of R. heudelotii; 4) verify Koch’s postulates for these suspected pathogens; and 5) test the efficacy of four synthetic fungicides against foliar diseases of R. heudelotii seedlings in nurseries. Seed coat dormancy, duration of storage and diseases were the major factors that affected germination in R. heudelotii. Research in the public databases using the BLAST algorithm (Basic Local Alignment Search Tool) and cloned rDNA sequences of isolated fungi (350 isolates) showed that several fungi of phytopathological interest colonized infected organs of R. heudelotii in Cameroon. Culture medium and temperature affected the phenotypic characteristics (pigmentation of the mycelium, growth rate and conidia concentrations) of suspected pathogenic fungi of R. heudelotii, namely Pestalotiopsis microspora, Lasiodiplodia theobromae and three species of the taxon Fusarium oxysporum (F. oxysporum ZB049F, F. oxysporum ZB164T and F. oxysporum ZH121F). These five fungi were pathogenic on detached organs and seedlings of R. heudelotii under laboratory conditions; their aggressiveness on the host varied from one fungal species to another. Fungicides such as Plantomil 72WP (60% copper oxide and 12% metalaxyl) and Nordox 75WG (86% copper oxide) were effective against foliar diseases caused by P. microspora and L. theobromae. Given the great diversity of species in the taxon F. oxysporum and the phytopathological importance of F. solani, further and complete identification of individuals of those species based on molecular markers should be considered.

Dans la forêt boréale, l'activité des microorganismes de la mycorhizosphère peut jouer un rôle important dans la nutrition des plantes et dans le développement de l'écosystème et des cycles biogéochimiques par l'altération des minéraux. Dans la présente étude, quelques champignons ectomycorhiziens (ECM) communément associés aux Pinacées ont été mis à l’épreuve en conditions in vitro pour démontrer leur capacité à dissoudre la fluorapatite, un phosphate de calcium, et l’orthoclase, un feldspath potassique. Ces minéraux ont été dissouts par les souches ECM sélectionnées et certaines ont montré une croissance significativement plus grande par rapport aux témoins sans phosphore ou potassium lorsque ces nutriments étaient disponibles sous forme de minerai. La présence de bactéries solubilisatrices de minéraux phosphatés (BSP) a été confirmée dans la mycorhizosphère de Picea glauca. Quatre cent cinquante-cinq souches solubilisant le phosphate tricalcique ont été isolées d’ectomycorhizes de l’ascomycète ECM Wilcoxina sp., lequel dominait la communauté ECM d’un peuplement de P. glauca. Parmi ces centaines d’isolats, vingt-sept d’entre eux étaient aptes à dissoudre la fluorapatite. Des études ultrastructurales ont montré la capacité de ces bactéries BSP à dissoudre complètement des cristaux de fluorapatite en moins d’une journée. Ces mêmes bactéries BSP s’associent avec le champignon ECM Laccaria bicolor en conditions oligotrophiques. Les colonies de BSP présentaient un diamètre significativement plus élevé lorsque le basidiomycète ECM L. bicolor était contraint d’alimenter les bactéries pour obtenir son phosphore d’une source insoluble. Ces résultats supportent le modèle de l’association tripartite «plante-champignon-bactérie» qui expliquerait la mise en disponibilité des nutriments à partir du sol minéral en forêt boréale. / In boreal forests, mycorrhizospheric microorganisms can play an important role in plant nutrition, ecosystem development and biogeochemical cycles through mineral weathering. In this study, a few ectomycorrhizal (ECM) fungal species commonly found in association with Pinaceae were tested in vitro for their ability to weather fluorapatite, a calcium phosphate, and orthoclase, a potassium feldspar. These minerals were dissolved by the selected ECM strains and some of them produced significantly greater biomasses when supplied with the above-mentioned minerals as opposed to controls lacking phosphorus or potassium. The presence of phosphate solubilising bacteria (PSB) has been confirmed in the mycorrhizosphere of Picea glauca. Four hundred fifty-five strains solubilising tricalcium phosphate were isolated from the ECM Ascomycete Wilcoxina sp., which dominated the ECM community of a P. glauca stand. Among these isolates, twenty-seven dissolved fluorapatite. Ultrastructural studies revealed the ability of the PSB to completely dissolve fluorapatite crystals within a day. The same bacteria associated with the ECM fungus Laccaria bicolor in oligotrophic conditions. The PSB colonies displayed significantly greater diameters when the Basidiomycete L. bicolor was forced to sustain their growth in order to obtain phosphorus from an insoluble source. These results support the model of tripartite association among trees, ECM fungi and bacteria which seeks to explain the mobilization of nutrients from mineral soil in boreal forests.