In the so-called induced systemic resistance phenomenon (ISR), some non pathogenic rhizobacteria are able to stimulate defence mechanisms in the host plant thereby rendering it less susceptible to subsequent phytopathogen attack. This immunization process is initiated into the plant following the perception of elicitors (or determinants) produced by the beneficial microorganism. Previous studies performed in our laboratory have demonstrated the ability of Pseudomonas putida strain BTP1 and Bacillus subtilis strain S499 (or M4) at triggering ISR. By using these two rhizobacteria, the global objective of this thesis is to contribute to a better understanding of this molecular dialogue between ISR-inducing bacteria and plant cells. Our first researches with BTP1 led to the isolation, as an elicitor, of a new compound produced by Pseudomonas. It was purified from bacterial culture supernatant and identified as a benzylamine core alkylated with two methyl and one tetradecyl groups, conferring its hydrophobic properties. On the basis of this structure, the BTP1 determinant was called NABD, for N-Alkylated Benzylamine Derivative. By testing the pure molecule or mutant strains altered in its production, we have shown that NABD was mainly responsible for ISR-activity of the BTP1 strain on bean and cucumber while in tomato, another unidentified compound could also be involved. In the case of Bacillus subtilis S499, we used similar approaches to demonstrate for the first time that the lipopeptides surfactin and fengycin may act as elicitors to stimulate systemic resistance, thereby attributing them a new role in the biocontrol of plant diseases. Structure/activity studies have revealed the implication of the benzylamine aromatic core in the biological activity of NABD. In the case of surfactin, reduced activity of some homologues indicates that its perception is dictated by structural clues such as the length of the acyl moiety and the presence of charges in the cyclic peptide part. Also in support to their involvement in ISR triggering, significant quantities of NABD and lipopeptides were recovered from the rhizosphere of bacterized plants. The influence of some physiological and physico-chemical factors on NABD production by BTP1 was further investigated in in vitro experiments. Our results show that the molecule is more efficiently produced at low cell growth rate and in the presence of amino acids in the medium but is negatively iron-regulated. Other abiotic factors, such as low oxygen concentration or low pH do not have drastic effects on NABD biosynthesis by the strain. Globally, with regard to specific conditions that the strain undergoes in the rhizosphere environment, it supposes that the nutritional/physiological state of BTP1 cells growing on plant roots is compatible with an effective production of the elicitor. Plant responses induced following root treatment with Bacillus subtilis S499 have also been investigated. Working on whole plants, it first revealed an increase in enzyme activities of the oxylipin pathway (lipoxygenase (LOX) and lipid-hydroperoxydase) after infection. Further investigations were conducted on cultured tobacco cells and we have shown the induction of some early events, such as extracellular pH alkalinization, reactive oxygen species production, defence enzyme stimulation (LOX and phenylalanine ammonia lyase (PAL), and accumulation of some phenolics from the phenylpropanoid pathway. These experimentations performed with Bacillus lipopeptides are the first conducted with ISR-specific elicitors and led to the characterization of early events that can also be triggered by pathogen associated molecules. It is still not clear whether bacterial LPs are recognized by plant cells via specific receptors but the amphiphilic and detergent properties of surfactin strongly suggest that these LPs can interact via a less specific mechanism based on some limited destabilization of the membrane structure. In conclusion, NABD and lipopeptides studied in this thesis enlarge the range of elicitors from non pathogenic bacteria isolated to date, and may be considered as members of a new class of ISR-inducing compounds of amphiphilic nature./ Lors du phénomène appelé « résistance systémique induite » (ISR), des rhizobactéries non pathogènes peuvent conférer à la plante un certain degré de protection à des attaques ultérieures par un phytopathogène via la stimulation de mécanismes de défense systémiques. Cette « immunité » sinitie suite à la perception par la plante de molécules dites élicitrices produites par le microorganisme bénéfique. Lobjectif de cette thèse est de contribuer à la caractérisation de ce dialogue moléculaire en se basant sur des études antérieures poursuivies au laboratoire qui ont mis en évidence la capacité des souches Pseudomonas putida BTP1 et Bacillus subtilis S499 (aussi dénommée M4) à induire lISR chez leur hôte végétal. La première partie des recherches sur BTP1 a permis disoler en tant quéliciteur un nouveau type de composé produit par les Pseudomonas. Cet éliciteur a été isolé à partir de surnageant de culture de la bactérie et est constitué dun noyau benzylamine dont lazote est alkylé par deux groupements méthyle et un groupement tétradécyle, responsables de lhydrophobicité relative de la molécule. Sur cette base, ce métabolite a été dénommé NABD (N-alkylated benzylamine derivative). Grâce au traitement des plantes avec le composé purifié ou via lutilisation de mutants altérés dans sa production, nous avons démontré que le NABD était responsable de lessentiel de lactivité ISR de BTP1 sur le haricot et le concombre. Dans le cas de la tomate par contre, il semble quil ne soit pas le seul éliciteur impliqué. En ce qui concerne Bacillus subtilis S499, en utilisant des approches similaires, nous avons pour la première fois montré limplication de deux lipopeptides, la surfactine et la fengycine, comme agents stimulateurs de lISR, permettant ainsi de leur attribuer un nouveau rôle dans le contrôle biologique des maladies des plantes par Bacillus. Une étude de la relation structure/activité a été entamée et a révélé un rôle du noyau aromatique dans létablissement de la résistance systémique par le NABD. Pour la surfactine, limportance de la longueur de la chaîne alkylée ainsi que la présence des charges sur les acides aminés suggèrent que son activité élicitrice soit liée à ses propriétés amphiphiles. La détection en quantités significatives des deux types déliciteurs dans la rhizosphère des plants traités par les bactéries est également en faveur de leur rôle biologique. Dans le cas de BTP1, nous avons étudié linfluence de certains paramètres physiologiques, nutritionnels et physico-chimiques sur la production du NABD. Les résultats montrent que la production du NABD est dépendante de la présence dacides aminés dans le milieu, quelle est effective à un taux de croissance faible du microorganisme, quelle est négativement influencée par le fer mais quelle nest pas inhibée par une restriction en oxygène dissous disponible ou par une acidification du milieu. Globalement, ces données suggèrent que les conditions physico-chimiques dictant létat physiologique des cellules bactériennes in situ peuvent être propices à une synthèse effective de léliciteur au niveau des racines. Des recherches sur les réponses induites chez lhôte lors de son interaction avec S499 ont été initiées et montrent une nette augmentation dactivités enzymatiques de la voie des oxylipines (activités lipoxygénase (LOX) et lipide hydroperoxydase) dans les feuilles après infection. Une exploration plus approfondie sur suspensions de cellules de tabac en culture avec la surfactine a montré linduction de plusieurs autres mécanismes précoces de défenses, comme une alcalinisation du milieu extracellulaire, la production despèces oxydantes, lactivation denzymes de défense telles que LOX et phenylalanine ammonia lyase (PAL), et une possible réorientation de la voie des phénylpropanoïdes. Ces expérimentations menées avec les lipopeptides de Bacillus sont parmi les premières à être réalisées avec des éliciteurs spécifiques de lISR. Elles ont abouti à la caractérisation de plusieurs réponses précoces dont certaines sont aussi induites par des molécules isolées dagents pathogènes. Les lipopeptides pourraient ainsi agir en stressant les cellules de lhôte via une perturbation temporaire de la membrane externe facilitée par leur propriété amphiphile. Limplication de récepteurs dans la reconnaissance des éliciteurs de BTP1 et S499 ne peut cependant pas être exclue. En conclusion, les lipopeptides et le NABD élargissent la gamme des éliciteurs bactériens de lISR isolés jusquà présent et peuvent être considérés comme appartenant à une nouvelle classe dimmuno-stimulateurs des plantes comprenant des molécules amphiphiles.

Lagent de lutte biologique Aureobasidium pullulans souche Ach1-1 a présenté une grande potentialité dans le contrôle de Penicillium expansum, lagent causal de la pourriture bleue des pommes en conservation. Les mécanismes daction qui sont les plus impliqués dans son activité antagoniste ont été analysés, au cours de ce travail. Daprès des essais de protection réalisés sur pommes blessées, il apparaît que lefficacité de cette souche nest pas liée essentiellement à la sécrétion des métabolites toxiques dans le milieu ou à linduction de la résistance de fruit. Par contre, le mécanisme de la compétition pour la nutrition semble jouer un rôle important. Dans les essais in vitro, la souche antagoniste Ach1-1 a eu un important effet inhibiteur de la germination des conidies de P. expansum dans des milieux de jus de pomme à des faibles concentrations. Mais cet effet était réversible et les conidies inhibées étaient capables de germer une fois remises dans des conditions favorables en éléments nutritifs. Sur pommes blessées, leffet protecteur de la souche Ach1-1 vis-à-vis de P. expansum a été significativement affaibli par lajout dans les blessures de concentrations élevées des principaux composants des pommes en sucres, en vitamines et particulièrement en acides aminés. Il apparaît que lantagoniste exerce une activité fongistatique plus que fongicide vis-à-vis de P. expansum et agit par une compétition efficace pour les éléments nutritifs des blessures des pommes sans affecter la viabilité des conidies du pathogène. Une application exogène des acides aminés des pommes avec des concentrations croissantes dans les blessures a progressivement réduit lactivité antagoniste de la souche Ach1-1 sans altérer son développement dans les blessures, montrant que la compétition pour les acides aminés joue un rôle important dans la suppression de P. expansum. Ce résultat a été appuyé par lanalyse biochimique de la cinétique de lépuisement des acides aminés dans les blessures des pommes qui a montré que ces composés et particulièrement la sérine, la glycine et lacide glutamique sont mieux métabolisés par la souche antagoniste que par le pathogène. Lajout en excès de ces trois acides aminés en groupe ou individuellement dans les blessures des pommes a fortement réduit lefficacité de la souche Ach1-1 vis-à-vis de P. expansum. De plus, la présence de la sérine et la glycine avec des concentrations élevées dans des milieux synthétiques ne présentant aucune source azotée, a réduit leffet inhibiteur de la germination des conidies de P. expansum par la souche Ach1-1. Ainsi, ces acides aminés semble être parmi les éléments les plus limitants dans le mécanisme de la compétition./The biocontrol agent Aureobasidium pullulans strain Ach1-1 was very effective against Penicillium expansum, the causal agent of blue mold on stored apple. Modes of action that could be involved in its biocontrol activity were analysed in this work. According to some biocontrol trials on wounded apples, it appears that neither the production of metabolites nor the induction of fruit resistance were the principal modes of action of this strain. However the mechanism of nutrient competition appears to play an important role. In in vitro assays, the strain Ach1-1 had an important inhibitory effect of conidial germination of P. expansum in apple juice at low concentrations. However this inhibitory effect was suppressed when inhibited conidia were placed in favourable nutrients conditions. On wounded apples the protective activity of strain Ach1-1 against P. expansum was significantly reduced by adding, in the wounds, high concentrations of major apple compounds of sugar, vitamins and most particularly amino acids. It appears that the antagonist exerts a fungistatic rather than fungicidal activi ty on P. expansum as it can deplete limiting nutrient available at the infection site and inhibit conidia germination without affecting their viability. Moreover, an exogenous application of increasing apple amino acids concentrations in wounds had progressively reduced the antagonist activity of strain Ach1-1 without altering its development in wounds, suggesting that competition for apple amino acids by strain Ach1-1 plays an important role in suppressing P. expansum. This finding was strengthened by a time-course analysis of wounds amino acids during apple incubation in witch the strain Ach1-1 was able to assimilate apple amino acids better than P. expansum, most particularly Serine, Glycin and Glutamic acid. Exogenous additions of these three amino acids at high concentrations on apple wounds as a mixture or individually, strongly lowered the Biocontrol activity of strain Ach1-1. Moreover, the existence of amino acids serine and glycin at high concentration in synthetic media, without any nitrogen source, was able to reduce the inhibitory effect of conidial germination of P. expansum by the strain Ach1-1.Therefore these amino acids could be among the most limited nutrients in the mechanism of competition.

Aux Antilles, dans les plantations de bananes en monoculture mécanisée, l'un des principaux problèmes à résoudre est le contrôle des populations de nématodes phytoparasites. Dans cette thèse, les effets d'apports de différentes matières organiques (MO), brutes ou compostées, sur la régulation biologique des nématodes ont été étudiés, cet effet suppresseur ayant déjà été montré sur d'autres cultures. L'analyse de la littérature sur le sujet montre que les effets d'un apport de MO sur les populations de nématodes phytoparasites et sur leurs dégâts sont complexes et varient fortement en fonction de la nature biochimique du produit et de l'espèce de nématode. Ainsi, les matières organiques qui libèrent beaucoup d'azote minéral en se décomposant favorisent la croissance des racines, ce qui peut augmenter la ressource alimentaire des nématodes phytoparasites et/ou la tolérance des plantes à leurs attaques. La décomposition des matières apportées peut libérer des composés nématotoxiques. Enfin, l'apport de carbone peut entrainer une diversification des communautés de nématodes, une complexification des réseaux trophiques et, par la suite, favoriser la régulation biologique des nématodes phytoparasites par les espèces appartenant aux niveaux trophiques supérieurs et par la microflore. Nous avons, par une étude fine de la structure des communautés de nématodes et le suivi de la croissance des jeunes plants de bananier, cherché à évaluer l'induction de la régulation biologique des nématodes parasites du bananier dans une sole bananière par un apport de MO, au moyen de deux expérimentations en pots conduites pendant 13 semaines. Les MO testées étaient quatre MO brutes et quatre MO compostées. L'expérience sur les MO brutes a montré que trois des quatre MO (bagasse, écumes de sucrerie et déchets verts) ont entrainé une diminution des populations de nématodes parasites dans les racines du bananier, l'intensité de cette régulation dépendant de l'espèce. En revanche, le quatrième type de MO, des boues de station d'épuration, n'a pas permis de diminuer la pression parasitaire. Les différences de croissance des systèmes racinaires n'ont pas été un facteur explicatif des régulations observées et les meilleures conditions de croissance observées n'ont pas réduit les impacts des nématodes phytoparasites sur les racines. Seules les écumes de sucrerie ont entrainé un impact positif global sur la plante, en diminuant la pression parasitaire tout en augmentant sa croissance. La bagasse et les déchets verts, principalement composés de lignines et de cellulose, ont entrainé une modification significative de la structure des communautés de nématodes, avec un fort accroissement des populations de nématodes fongivores et, avec la bagasse, de nématodes carnivores. L'expérience en pot sur les MO compostées a montré que les trois composts commerciaux produits par SITA VERDE (Biogwa, Ecogwa B, Ecogwa D) et l'amendement organique commercial Vegethumus (de Phallipou-Frayssinet) avaient engendré une diminution du parasitisme et que ce contrôle dépendait de l'espèce de nématodes phytoparasites. Dans cet essai, le contrôle des nématodes parasites du bananier est apparu lié à la biomasse racinaire totale des bananiers. L'apport des composts Ecogwa D et Vegethumus a augmenté la taille des populations de nématodes microbivores, mais seul Vegethumus a accru la voie de décomposition fongique. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.

Aux Antilles, dans les plantations de bananes en monoculture mécanisée, l'un des principaux problèmes à résoudre est le contrôle des populations de nématodes phytoparasites. Dans cette thèse, les effets d'apports de différentes matières organiques (MO), brutes ou compostées, sur la régulation biologique des nématodes ont été étudiés, cet effet suppresseur ayant déjà été montré sur d'autres cultures. L'analyse de la littérature sur le sujet montre que les effets d'un apport de MO sur les populations de nématodes phytoparasites et sur leurs dégâts sont complexes et varient fortement en fonction de la nature biochimique du produit et de l'espèce de nématode. Ainsi, les matières organiques qui libèrent beaucoup d'azote minéral en se décomposant favorisent la croissance des racines, ce qui peut augmenter la ressource alimentaire des nématodes phytoparasites et/ou la tolérance des plantes à leurs attaques. La décomposition des matières apportées peut libérer des composés nématotoxiques. Enfin, l'apport de carbone peut entrainer une diversification des communautés de nématodes, une complexification des réseaux trophiques et, par la suite, favoriser la régulation biologique des nématodes phytoparasites par les espèces appartenant aux niveaux trophiques supérieurs et par la microflore. Nous avons, par une étude fine de la structure des communautés de nématodes et le suivi de la croissance des jeunes plants de bananier, cherché à évaluer l'induction de la régulation biologique des nématodes parasites du bananier dans une sole bananière par un apport de MO, au moyen de deux expérimentations en pots conduites pendant 13 semaines. Les MO testées étaient quatre MO brutes et quatre MO compostées. L'expérience sur les MO brutes a montré que trois des quatre MO (bagasse, écumes de sucrerie et déchets verts) ont entrainé une diminution des populations de nématodes parasites dans les racines du bananier, l'intensité de cette régulation dépendant de l'espèce. En revanche, le quatrième type de MO, des boues de station d'épuration, n'a pas permis de diminuer la pression parasitaire. Les différences de croissance des systèmes racinaires n'ont pas été un facteur explicatif des régulations observées et les meilleures conditions de croissance observées n'ont pas réduit les impacts des nématodes phytoparasites sur les racines. Seules les écumes de sucrerie ont entrainé un impact positif global sur la plante, en diminuant la pression parasitaire tout en augmentant sa croissance. La bagasse et les déchets verts, principalement composés de lignines et de cellulose, ont entrainé une modification significative de la structure des communautés de nématodes, avec un fort accroissement des populations de nématodes fongivores et, avec la bagasse, de nématodes carnivores. L'expérience en pot sur les MO compostées a montré que les trois composts commerciaux produits par SITA VERDE (Biogwa, Ecogwa B, Ecogwa D) et l'amendement organique commercial Vegethumus (de Phallipou-Frayssinet) avaient engendré une diminution du parasitisme et que ce contrôle dépendait de l'espèce de nématodes phytoparasites. Dans cet essai, le contrôle des nématodes parasites du bananier est apparu lié à la biomasse racinaire totale des bananiers. L'apport des composts Ecogwa D et Vegethumus a augmenté la taille des populations de nématodes microbivores, mais seul Vegethumus a accru la voie de décomposition fongique. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse. / In French West Indies, banana crops are generally managed as an intensive mechanized monoculture, and one of main problems to solve is the control of plant-parasitic nematodes. In this study, the effects of the input of different organic materials, gross or composted, on the biological control of nematodes were investigated. The analyze of the literature showed that the effects of an organic material input on plant-parasitic nematode populations and on their damage on the plant are complex and vary highly according to the biochemical characteristics of the products and the plant-parasitic nematode species. Thus, organic materials that release great amounts of mineral nitrogen during their decomposition promote root growth, which increases the feeding resource for plant-parasitic nematodes and/or plant tolerance to their attacks. Organic material decomposition can also release nematotoxic chemical compounds. Lastly, carbon input can lead to nematode community diversification, soil food web complexification, and, as a result, favoring the biological control of plant-parasitic nematodes by top predators or microflora. We evaluated the induction of the biological control of banana parasitic nematodes by an organic input, using soil nematofauna analyses and measuring the growth of young banana plants. We thus conducted two pot experimentations during 13 weeks. The organic materials tested were four raw and four composted organic materials that were locally available. The raw organic materials trial showed that three amongst the four amendments (sugarcane bagasse, sugarcane refinery sludge and plant residues) led to a decrease of parasitic nematode populations within banana roots, the control efficiency depending on nematode species. In contrast, the fourth type of organic material, sewage sludge, did not induce the decrease of the parasitic pressure. Changes in root growth were not an explanatory factor and the better soil conditions for plant growth did not reduce the impact of plant-parasitic nematode. Only sugarcane refinery sludge engendered overall positive effect on the banana plant, decreasing parasitic pressure and enhancing plant growth. Sugarcane bagasse and plant residues, mainly composed of lignins and cellulose, led to significant changes in nematode community structure, increasing fungivorous nematode populations and, only after bagasse supply, those of carnivorous nematodes. The compost trial showedndment that the three commercial composts produced by SITA Verde (Biogwa, Ecogwa B, Ecogwa D) and the commercial organic amendment Vegethumus (Phallipou-Frayssinet) induced a decrease of plant-parasitic nematode populations and that this control depended on banana parasitic nematode species. In this trial, the control of banana parasitic nematodes was linked to overall biomass of banana root system. The input of Ecogwa D and Vegethumus composts boosted microbivorous nematode populations, but only Vegethumus favored the fungal decomposition pathway. Last and final summary in the thesis.