La constante augmentation des surfaces cultivées avec des plantes génétiquement modifiées (PGM) pose la question du risque environnemental qu'elles représentent. Afin de documenter cette problématique, nous avons dans un premier temps fait la synthèse de 20 années de recherche sur l'impact potentiel des cultures et des arbres génétiquement modifiés sur les champignons. L'analyse des publications scientifiques sur ce sujet montre que les conséquences des plantes transgéniques tolérantes aux herbicides et aux insectes ravageurs sur les champignons sont sous-étudiées alors qu'elles représentent la majorité des PGM cultivées dans le monde. Des changements significatifs affectant les champignons ont été relevés dans 18 études, dans lesquelles les PGM étudiées n'exprimaient pas de caractères transgéniques laissant présager un effet sur les champignons. En dépit du fait qu'elles sont commercialisées depuis 1996, le risque que les PGM représentent à l'heure actuelle pour les communautés fongiques ne peut être clairement défini à partir des données disponibles. L'impact potentiel de peupliers exprimant une résistance à la kanamycine a été évalué sur la communauté des ectomycorhizes (EM), après 8 années de déploiement au champ. Les mesures qualitatives et quantitatives de la diversité des EM n'ont pas mises en évidence de différence significative entre la structure de la communauté des EM provenant des peupliers témoins et celle provenant des peupliers transgéniques. Par contre, la communauté des EM identifée par l'analyse des extrémités racinaires était significativement différente de celle obtenue par le clonage de l'ADN fongique du sol. Ces deux stratégies d'échantillonnage, en les combinant, se sont révélées complémentaires pour une définition plus fine de la diversité des EM. Des travaux effectués en serre sur les conséquences de la surexpression de l'endochitinase dans les racines et les exsudats racinaires d'épinettes blanches transformées avec le gène ech42 n'ont pas détecté d'effet délétère sur la symbiose ectendomycorhizienne et la biomasse fongique du sol. De plus, les effets potentiels de ces épinettes transgéniques sur deux communautés fongiques provenant de sols forestiers ont été suivis pendant 8 mois. Les analyses ont montré que l'insertion dans le génome des épinettes blanches du gène ech42 et son expression n'affectaient pas de manière significative la biomasse, la diversité et la structure des communautés fongiques des deux sols analysés. Cette thèse a permis de faire le point sur l'impact des PGM sur les champignons et d'évaluer le risque que peuvent représenter différents types d'arbres génétiquement modifiés sur les champignons du sol.

Le microbiome du sol contribue à plusieurs rôles écologiques favorables à une agriculture durable. L’étude métagénomique des communautés du sol permet une nouvelle compréhension de l’impact des pratiques culturales sur l’écologie microbienne du sol. L’objectif du projet était de vérifier les impacts du travail de sol (labour ou travail réduit),de la fertilisation (fumier de poulet, lisier de bovin laitier, lisier de porc, engrais minéraux NPK ou PK) et de la gestion des résidus de culture (retournés ou exportés) après sept et huit années sur les communautés bactériennes et fongiques dans deux sols contrastés(loam sableux [LS] et argile limoneuse [AL]). La conservation des résidus a augmenté les diversités bactériennes dans le LS chaque année et fongiques dans chaque type de solet année. Cette pratique a influencé les Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Cyanobacteria et Nitrospirae, davantage en 2016 qu’en 2015 et différemment selon le type de sol. L’application de lisier de porc a diminué la diversité fongique de chaque type de sol et année tout en favorisant l’abondance relative des Pyronemataceae, en comparaison à tous les autres traitements de fertilisation. Ces résultats ont été corrélés à des teneurs élevées en Cu des sols. La diversité des champignons mycorhiziens arbusculaires n’a pas été clairement affectée par les pratiques culturales. Les Glomus,Paraglomus et Claroideoglomus, les trois genres mycorhiziens les plus abondants, ont été affectés par le travail du sol dans le LS, par la fertilisation dans l’AL alors que la gestion des résidus a eu des effets dans l’AL en 2015 et dans le LS en 2016. En conclusion, les communautés bactérienne et fongique ont été influencées par les résidus pour chaque type de sol et année. La fertilisation, l’application de lisier de porc corrélé aux teneurs de Cu du sol, a influencé les communautés fongiques / Soil microbiome is involved in many ecological services contributing to sustainable agriculture. Metagenomic techniques now allow a whole new level of comprehension of soil microbial communities. The aim of our research project was to define the impacts of tillage (plowing or reduced tillage), fertilization (poultry manure, dairy cattle slurry, pigs lurry, NPK and PK mineral fertilizers) and residues management (returned or exported)on bacterial and fungal soil communities on two soils with contrasting texture (sandy loam [LS] and silty clay [AL]) after seven and eight years. Residues conservation increased bacterial diversity in the sandy loam each year and fungal diversity in each soil type and year. Residues conservation also impacted Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Cyanobacteria and Nitrospirae, more in 2016 than 2015, and differently according to soil types. Pig slurry application reduced fungal diversity. This type of fertilizer was furthermore linked to higher relative abundance of Pyronemataceae compared to other fertilizers for each soil type and year. These effects were correlated to high copper concentration in soil. Arbuscular mycorrhizal fungi diversity was not clearly impacted by the treatments. Glomus, Paraglomus and Claroideoglomus, the three more abundant mycorrhizal genera, were affected by soil tillage in LS each year, by fertilization in AL each year and by residues management in AL for 2015 and in LS for 2016. In conclusion, bacterial and fungal communities were influenced the most by residues conservation. Fertilization via pig slurry applications was correlated with high soil copper concentration and impacted the most fungal community.

Au cours des vingt dernières années, les études sur les sédiments marins profonds ont révélé la présence et l'activité de communautés microbiennes inattendues. Il est maintenant formellement établi que la biosphère profonde héberge de nombreux représentants des domaines des Archaea et des Bacteria. Cependant,les micro-eucaryotes et plus particulièrement les champignons n’ont été que très peu étudiés dans ces écosystèmes singuliers. Dans ce contexte, des approches moléculaire et culturale ont été utilisées afin de caractériser la diversité des communautés fongiques des sédiments marins profonds en utilisant le bassin de Canterbury comme modèle d’étude. Les résultats principaux obtenus lors de ce travail de thèse sont les suivants : (i) L’approche moléculaire basée sur l’ADN a fourni la preuve directe que les communautés fongiques peuvent persister jusqu’à la profondeur record de 1740 mètres sous la surface du plancher océanique. (ii) Des approches complémentaires ciblant les ARNr et les ARNm ont permis de préciser leur activité métabolique et d’obtenir de premiers indices sur les fonctions de ces champignons à 350m sous la surface du plancher océanique, principalement liées à la croissance, à l’adaptation aux contraintes environnementales in situ et aux interactions entre communautés microbiennes. (iii) L’approche culturale a permis de constituer une collection de culture de 183 isolats fongiques avec des caractéristiques écophysiologiques témoignant leur capacité d’adaptation aux conditions in situ. (iv) Le potentiel biotechnologique des isolats obtenus a été estimé via la recherche de gènes impliqués dans la synthèse de métabolites secondaires et a permis de positionner cette collection d’organismes originaux comme une ressource d’intérêt biotechnologique potentiel. Ce travail qui témoigne de la persistance et de l’activité des communautés fongiques dans les sédiments marins profonds élargit notre vision de la diversité microbienne dans ces milieux et soulève des hypothèses sur le rôle écologique des champignons au sein de la biosphère profonde. / Over the past two decades, investigations on deep marine sediments have revealed the occurrenceand activity of unexpected microbial communities. Many representatives of Archaea and Bacteria were reportedbut micro-eukaryotes and especially fungal communities are still poorly studied in this ecosystem. In this underexplored context, molecular- and culture-based approaches were used to characterize the diversityof fungal communities in deep subsurface sediments using the Canterbury Basin as a model system. The main results of this work are: (i) The molecular DNA-based approach provided direct evidence that the fungal communities persist until the record depth of 1,740 meters below sea floor. (ii) Supplementary approaches targeting rRNA and mRNA revealed their metabolic activity and highlighted first hints into the fungal functions at350 meters below sea floor, mainly related to growth, adaptation to in situ environmental constraints andmicrobial interactions. (iii) The culture based approach allowed establishing a culture collection of 183 fungal isolates with ecophysiological characteristics indicating their ability to adapt to in situ conditions. (iv) This culture collection seems to represent a reservoir of secondary metabolites as many genes involved in secondary metabolites pathways were revealed. The fungal collection established may be considered as an untapped resource to explore for biotechnological applications. This work demonstrating the persistence and activity of fungal communities in deep subsurface sediments (i)broadens our view of microbial diversity in these environments and (ii) raises hypotheses about the ecologicalroles of fungi in the deep biosphere

La dissipation des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), polluants persistants majoritaires des sols de friches industrielles, implique l'action de microorganismes bactériens et fongiques. Cependant, leur contribution relative à la dissipation in situ, en fonction des interactions entre ces microorganismes ou avec les plantes et les polluants, est mal connue et les communautés fongiques ont été très peu étudiées dans de tels environnements. L'objectif de cette thèse était de préciser l'écodynamique des HAP dans la rhizosphère sous l'effet des microorganismes et de leurs interactions et d'évaluer la diversité fongique dans des sols contaminés. La dynamique des communautés fongiques a été étudiée in situ pendant 5 années, par PCR en temps réel et Temporal Temperature Gradient Electrophoresis (TTGE), dans un sol historiquement contaminé en présence ou non de plantes et dans le même sol ayant subi un traitement de remédiation par désorption thermique. Les plantes avaient un effet positif sur l'abondance et la diversité des champignons et étaient le facteur déterminant la structure des communautés fongiques, dominées par les Ascomycètes. D'autre part, des souches bactériennes et fongiques ont été isolées de ce sol et testées pour leur capacité à dégrader les HAP in vitro. Parmi celles-ci, la bactérie Arthrobacter oxydans Pyr2MsHM11 et le champignon Fusarium solani MM1 ont été choisies comme souches modèles pour étudier leur action individuelle ou conjointe sur la dissipation de trois HAP, dans différentes conditions, des plus simples (cultures liquides) aux plus complexes (microcosmes de sol planté en présence d'une microflore). Les résultats ont montré l'importance fondamentale des interactions entre microorganismes, notamment des phénomènes de compétition, pour la croissance des souches modèles et pour l'expression de leurs potentiels de dissipation des HAP / The dissipation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), very common and persistant pollutants in soils from industrial wastelands, involve the action of bacterial and fungal microorganisms. However their respective contribution, and the influence of the microbial and plant-microbe interactions on in situ PAH dissipation, are poorly known and fungal communities were scarcely studied in such environments. This work aimed to study the fate of PAHs in rhizosphere under the influence of microorganisms and their interactions and to estimate the fungal diversity in contaminated soils. The dynamic of fungal communities was monitored in situ for 5 years, by real-time PCR and Temporal Temperature Gradient Electrophoresis (TTGE) in an aged PAH-polluted soil and in the same soil treated by thermal desorption. The results showed that plants had a positive effect on fungal abundance and diversity and were the main driver of fungal community structure, dominated by Ascomycetes. Besides, bacterial and fungal strains were isolated from this soil and screened for their ability to dissipate PAHs in vitro. Among them, the bacteria Arthrobacter oxydans Pyr2MsHM11 and the fungus Fusarium solani MM1 were chosen as model strains to study their individual and simultaneous effect on PAH dissipation in different experimental conditions, from liquid cultures to planted soil microcosms with a complex microflora. It was found that interactions between microorganisms, notably competition, had a crucial influence on their growth and on the expression of their PAH dissipation potential

Les champignons de la rhizosphère ont une grande influence sur le développement et la croissance des plantes. Certains de ces micro-organismes protègent les plantes contre les pathogènes, atténuent l'impact des stress abiotiques ou facilitent la nutrition des plantes. Ces organismes s'influencent mutuellement et forment des réseaux complexes d'interactions. Déterminer le fonctionnement du microbiome fongique de la rhizosphère des plantes cultivées est une étape nécessaire pour optimiser l'efficacité de la production végétale. Nous avons testé les hypothèses suivantes : (1) la diversification des systèmes de culture influe sur le microbiome fongique de la rhizosphère du canola; (2) le canola a un core microbiome, soit un ensemble de champignons toujours associés au canola quelles que soit les conditions du milieu; et (3) que certains de ces taxons ont une influence déterminante sur la structure des communautés (taxons nodaux) dans le core microbiome. Pour ce faire, en 2013 et 2016, nous avons échantillonné à la floraison, la phase de canola (Brassica napus) du système de culture, qui est l'un des deux types de canola (Roundup Ready® et Liberty Link®), utilisés dans le cadre d'une expérience de terrain à long terme (6 ans). Lacombe (Alberta), Lethbridge (Alberta) et Scott (Saskatchewan). En utilisant le séquençage d’amplicon par illumina, nous avons obtenus des résultats qui montrent que la diversification des cultures a un impact significatif sur la structure des communautés fongiques de la rhizosphère. Nous avons également découvert et décrit un core microbiome constitué de 47 OTU (Unité Taxonomique Opérationnelle) en 2013 et identifié Preussia funiculata, Schizothecium sp., Mortierella sp., Nectria sp. ainsi que deux taxons inconnus (OTU12 et OTU298) comme taxons nodaux parmi ce core microbiome. Cependant ce core microbiome s’est montré variable, et nous n’avons pu identifier qu’un OTU y appartenant en 2016 : Olpidium Brassicae. Nos résultats permettent de confirmer l’impact de la diversité culturale sur le microbiome fongique du canola et sont présentés comme une base pour le développement de stratégies d'ingénierie écologique pour l'amélioration de la production de canola. / The fungi in the rhizosphere have a large influence on plant development and growth. Some of these micro-organisms protect plants against pathogens, mitigate the impact of abiotic stress, or facilitate plant nutrition. These organisms influence each other and form complex webs of interactions. Deciphering the structure and function of the fungal microbiome of crop plant rhizosphere is a necessary step toward optimizing the efficiency of plant production. We tested the hypotheses that (1) the diversification of cropping systems influences the fungal microbiome of canola rhizosphere, (2) canola has a fungal core microbiome, i.e. a set of fungi that are always associated with canola, and (3) that some taxa have a determining influence on the structure of the communities (hub-taxa) within the core microbiome. In 2013 and 2016 we used the canola (Brassica napus) phase of five cropping system at blooming stage, from the less to the most diversified, that included one of two types of canola (Roundup Ready® and Liberty Link®), in an existing long-term (6 years) field experiment. The experiment has a randomized complete block design with four blocks, and is replicated at three locations: Lacombe (Alberta), Lethbridge (Alberta) and Scott (Saskatchewan). Our results show that crop diversification has significant impact on the structure of rhizosphere fungal communities. We also discover and described a canola core microbiome made of 47 OTUs in 2013 and identified Preussia funiculata, Schizothecium sp., Mortierella sp., Nectria sp. and two other unidentified taxa (OTU12 and OTU298) as the hub-taxa among this core. However this core microbiome was variable and could identify only one member in 2016 : Olpidium brassicae. Our results confirmed the effect of crop diversification upon the fungal microbiome of canola and are presented as a basis for the development of ecological engineering strategies for the improvement of canola production.