Les champignons sont des microorganismes essentiellement connus en écosystèmes aériens, s'étant diversifiés en milieu continental. A partir d'analyses d'horloges moléculaires, nous avons émis l'hypothèse d'une diversification des champignons dans les océans. Par ailleurs, de nombreux auteurs considèrent les écosystèmes hydrothermaux marins profonds comme le Berceau de la Vie : nous avons donc choisi d'étudier ces milieux, très peu exploités en terme de diversité fongique, dans l'espoir de retrouver des champignons ayant conservé des caractères ancestraux de ce Règne. Des analyses de diversité (établies après la création d'une base de données moléculaires dédiée), par PCR indépendantes de la culture (amplification du gène codant l'ARNr18S), ont révélé des organismes se branchant à la base de la phylogénie des champignons (phylum Chytridiomycota), en accord avec notre hypothèse de travail, couplée à une forte diversité spécifique fongique (phyla Chytridiomycota, Basidiomycota, et Ascomycota). Des souches isolées de ces écosystèmes en laboratoire ont également permis de détecter de nombreuses nouvelles espèces de champignons (phylum Ascomycota). Ces 2 approches combinées nous ont ainsi permis de révéler une diversité insoupçonnée dans ces milieux. Des hypothèses évolutives sur la diversification des champignons en milieu marin ont ainsi pu être proposées. Le second objectif de notre travail était de connaître les rôles de ces organismes au sein de ces écosystèmes. Pour cela, nous avons choisi une approche métagénomique originale : l'échantillon choisi sur la base de la fréquence du gène codant l'ARNr18S et des études de diversité, a été pyroséquencé (GS FLX ; 454 Life Sciences, ROCHE). L'échantillon testé contenait un seul phylotype fongique, constituant une branche profonde des champignons (phylum Chytridiomycota). Six ng d'ADN extraits ont été pyroséquencés en 3 runs indépendants : 168.909 contigs (longueur moyenne : 352 pb) ont été assemblés à partir de 1.441.839 séquences individuelles. Deux approches ont alors été choisies. La première consistait à analyser les contigs générés, afin d'extraire les fragments de gènes fongiques et de reconstruire leur métabolisme hypothétique. Des hypothèses de fonctionnement métabolique des champignons dans ces milieux, établies sur la base de recherche d'homologies dans les bases de données (BLASTX, ORF finder, KOG,...) ont pu être établies. La seconde approche, basée cette fois sur l'étude des séquences non assemblées, consistait à reconstruire les voies métaboliques du métagénome (BLASTX, mgRAST, ASGARD), et reconstituer la composition taxonomique de notre échantillon (MEGAN). Les résultats de l'analyse métagénomique présentés dans cette thèse, nous ont permis d'émettre des hypothèses sur les modes de vie des champignons en écosystème hydrothermal et nous ont également permis de reconstruire avec succès les métabolismes bactériens dominants dans l'écosystème. Les limites de cette analyse, ainsi que les nombreuses perspectives qu'offrent ce travail sont également développées.

La diversité fongique des meules de plusieurs espèces de Macrotermitinae a été analysée au niveau taxinomique, fonctionnel et génétique à l'aide d'une approche polyphasique associant plusieurs techniques complémentaires. L'objectif étant d'évaluer la spécificité des taxons fongiques associés aux meules ainsi que les relations qu'ils entretiennent avec les termites champignonnistes. Une grande variété de phylotypes cultivables appartenant majoritairement au phylum des Ascomycètes a été obtenue par isolement et séquençage des ITS fongiques, et peu de séquences se sont révélées être spécifiques à un genre de Macrotermitinae particulier. Les profils physiologiques obtenus ont mis en évidence la nature saprophytique de la majorité des phylotypes et confirmé l'absence de taxons spécifiques. Par PCR-DGGE de l'ADN total de meules, 100% des phylotypes ITS et 28S fongiques identifiés étaient affiliés au genre Termitomyces. La technique Suicide Polymerase Endonuclease Restriction (SuPER) a été adaptée à la mycoflore des meules pour limiter l'impact de l'ADN majoritaire du Termitomyces symbiotique. Celle-ci a permis la détection de plusieurs autres populations fongiques. Les analyses phylogénétiques ont montré d'une part la spécificité des Xylaria associés aux meules de Macrotermitinae bien qu'aucune co-évolution n'ait été observée avec les termites hôtes et d'autre part leur affiliation dans un sous-genre spécifique. Une analyse préliminaire des facteurs d'inhibition a également révélé l'implication des termites dans la régulation des communautés fongiques des meules. Dans leur ensemble, nos résultats illustrent clairement l'influence des Macrotermitinae sur les communautés fongiques telluriques pendant leurs différentes activités.

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

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La résistance aux antibiotiques ou la difficulté de plus en plus croissante à traiter les maladies actuelles avec les composés disponibles sur le marché ont contraint les chercheurs à trouver de nouvelles sources de molécules actives. Les lichens produisent divers composés biologiquement actifs en raison de la grande diversité de leur écosystème. Ils représentent ainsi une source prometteuse de composés bioactifs. Le profilage chimique de Nephroma laevigatum a été effectué. Une analyse LC-MS/MS avec des approches en réseaux moléculaires ont permis d’appréhender la diversité chimique de ce lichen et quatre composés différents ont été isolés et identifiés par RMN puis testés pour leur activité antiproliférative. Cependant, les ressources en lichens sont limitées, ce qui restreint leur utilisation. De plus, le thalle lichénique constitue une niche écologique de choix pour d’autres microorganismes, ce qui en fait une source potentielle de nouvelles molécules d’intérêts. La culture de champignons endolichéniques a été entreprise. Ainsi, 46 souches ont été isolées et identifiées par DNA barcoding (amorces ITS4 et ITS5). Les souches identifiées appartiennent au genre Nemania, Daldinia, Peziza et Coniochaeta. Une investigation biologique a été réalisée sur six souches sélectionnées appartenant à deux espèces (Nemania aenea var. aureolatum et N. serpens). Ainsi, deux souches se sont démarquées par leurs activités antiprolifératives et anti-biofilms. Des études chimiques et biologiques plus approfondies de ces dernières (Gir_20 N. aenea var. aureolatum et Cor_08 N. serpens) ont été par la suite effectuées et huit composés différents ont été isolés et identifiés par RMN 1D et 2D. L’étude de l’effet des extraits sur les lignées cancéreuses humaines HT- 29, HCT116, PC-3 et DU145 a permis de mettre en évidence des changements morphologiques au niveau cellulaire. L’analyse de l’expression de marqueurs protéiques pro- et anti-apoptotiques ainsi que la fragmentation de l’ADN mettent en évidence l’induction de l’apoptose. Le profilage chimique par LC-MS/MS de ces souches a ensuite été réalisé et comparé par des approches en réseaux moléculaires permettant ainsi de visualiser la diversité chimique entre les deux espèces de champignons endolichéniques. / Antibiotics resistance or increase of difficulty to treat for current diseases with commercially available compounds has obligated researchers to find new sources of active molecules. Lichens produce various biologically active compounds due to the great diversity of their ecosystem. Thus, they represent a promising source of bioactive compounds. Chemical profiling of Nephroma laevigatum was performed. LC-MS/MS analysis with molecular network approach allowed understanding chemical diversity of this lichen and four different compounds were isolated and identified by NMR and tested for their antiproliferative activity. However, lichen resources are limited, which limits their use. In addition, lichen thalli are an ecological niche for other microorganisms and a wide reservoir for access to bioactive molecules. Cultivation of endolichenic fungi was undertaken. Thus, 46 strains were isolated and identified by DNA barcoding (primers ITS4 and ITS5). The isolated fungi belong to genus Nemania, Daldinia, Peziza and Coniochaeta. Biological investigation was carried out on six selected strains belonging to two species (Nemania aenea var. aureolatum and N. serpens). So, two strains distinguished by their antiproliferative and anti-biofilm activities. Further chemical and biological studies of these strains (Gir_20 N. aenea var. aureolatum and Cor_08 N. serpens) were subsequently performed and eight different compounds were isolated and identified by 1D and 2D NMR. Study of effect of the extracts on the human cancer lines HT-29, HCT116, PC-3 and DU145 made it possible to highlight morphological changes at the cellular level. Analyses of the expression of pro- and anti-apoptotic protein markers as well as DNA fragmentation demonstrate the induction of apoptosis. LC-MS/MS chemical profiling of these strains was performed and compared with molecular network approach, to visualize chemical diversity between the two species of endolichenic fungi.

La diversité fongique des meules de plusieurs espèces de Macrotermitinae a été analysée au niveau taxinomique, fonctionnel et génétique à l’aide d’une approche polyphasique associant plusieurs techniques complémentaires. L’objectif étant d’évaluer la spécificité des taxons fongiques associés aux meules ainsi que les relations qu’ils entretiennent avec les termites champignonnistes. Une grande variété de phylotypes cultivables appartenant majoritairement au phylum des Ascomycètes a été obtenue par isolement et séquençage des ITS fongiques, et peu de séquences se sont révélées être spécifiques à un genre de Macrotermitinae particulier. Les profils physiologiques obtenus ont mis en évidence la nature saprophytique de la majorité des phylotypes et confirmé l’absence de taxons spécifiques. Par PCR-DGGE de l’ADN total de meules, 100% des phylotypes ITS et 28S fongiques identifiés étaient affiliés au genre Termitomyces. La technique Suicide Polymerase Endonuclease Restriction (SuPER) a été adaptée à la mycoflore des meules pour limiter l’impact de l’ADN majoritaire du Termitomyces symbiotique. Celle-ci a permis la détection de plusieurs autres populations fongiques. Les analyses phylogénétiques ont montré d’une part la spécificité des Xylaria associés aux meules de Macrotermitinae bien qu’aucune co-évolution n’ait été observée avec les termites hôtes et d’autre part leur affiliation dans un sous-genre spécifique. Une analyse préliminaire des facteurs d’inhibition a également révélé l’implication des termites dans la régulation des communautés fongiques des meules. Dans leur ensemble, nos résultats illustrent clairement l’influence des Macrotermitinae sur les communautés fongiques telluriques pendant leurs différentes activités. / Fungal diversity of several Macrotermitinae fungus combs was analyzed at taxonomic, functional and genetic levels using a polyphasic approach. The aim of this thesis was to evaluate the specificity of fungal strains from combs and to elucidate their relationship with fungus-growing termites. A large variety of culturable phylotypes mainly belonging to Ascomycota phylum was retrieved using conventional isolation techniques followed by sequencing of ITS1-5.8S-ITS2 region. Based on the obtained results, there is evidence for any speciesspecificity between these taxa and a given genus of Macrotermitinae. This finding was supported by the physiological profile of some representative phylotypes which revealed the saprophytic nature of most of the isolates. By PCR-DGGE analysis of fungal ITS and LSU, all of the sequences were belonged to Termitomyces genus. The Suicide Polymerase Endonuclease Restriction method was adapted to the analysis of comb mycoflora for restricting the impact of the dominant Termitomyces DNA. As expected, this latter technique revealed non-Termitomyces fungal populations. Phylogenetic analysis also showed the specificity of termiteassociated Xylaria although they do not evolved with termite hosts, and also their affiliation to a new genus or at least a specific sub-genus. Preliminary investigation revealed the implication of termite workers in fungal regulation in fungus combs. All in one, our results clearly underline the great impact of fungus-growing termite species on soil fungal community during their activities.