La lignée verte (i.e. les plantes) est représentée dans l'océan par les algues appartenant aux Chlorophyta. Celles-ci contribuent en moyenne à 25% des séquences photosynthétiques (Dinoflagellés exclus) retrouvées dans les inventaires moléculaires pan-océanique. Bien que les Chlorophyta jouent un rôle important dans l'écologie de l'océan et nous permettent de comprendre l'histoire évolutive des plantes terrestres, leur diversité et leur distribution dans les eaux marines du globe est peu documentée. Après avoir optimisé une base de données de séquences de références ARNr 18S, j'ai procédé à l'analyse de données de métabarcodes produits par Ocean Sampling Day (OSD), qui a fourni des données utilisant 2 régions hypervariables du gène du 18S appelées V4 et le V9. La comparaison des images de diversité produites par le V4 et le V9 a illustré l'influence de la base de référence sur la diversité. Ensuite, l'analyse de l'ensemble des V4 a permis d'étudier la distribution des Chlorophyta dans l'océan mondial. De plus, la vérification de l'assignation automatique des OTUs par reconstruction phylogénétique grâce à la base de référence produite en début de thèse, a permis de confirmer l'existence de nouvelles lignées de prasinophytes et de confirmer que la classe des Mamiellophyceae dominait les eaux côtières, alors que les clades VII et IX des prasinophytes dominaient les eaux océaniques oligotrophiques. Ces analyses ont aussi permis de montrer l'écart entre la diversité environnementale et celle dans la base de référence, en particulier pour les genres Ostreococcus et Micromonas (Mamiellophyceae). / The green lineage that dominates on land is represented by Chlorophyta which account in average for 25% of photosynthetic sequences (Dinoflagellates excluded) in global marine molecular inventories. Although Chlorophyta are major keys for ecological understanding of the ocean, as well as the evolutionary story understanding of land plants, their diversity and distribution in marine waters has been understudied. This thesis aims at investigating the environmental diversity of marine Chlorophyta and describing their distributions based on available large scale metabarcoding datasets. First, a reference database of publicly available 18S rRNA sequences of Chlorophyta was assembled and critically curated. Next, the Ocean Sampling Day (OSD) 18S metabarcode datasets were analysed. Chlorophyta diversity was compared for a limited sample set based on two regions of the 18S rRNA: the V4 and V9 regions. Then, Chlorophyta distribution was studied using the full OSD V4 dataset. Careful taxonomic investigations using both automatic and hand checked assignation of OTUs using alignments and phylogenies allowed to confirm the existence of new environmental prasinophytes clades and to confirme, that the Mamiellophyceae were the major group in coastal waters, while prasinophytes Clade VII and IX were dominating the oceanic oligotrophic stations. Comparing V4 and V9 regions illustrated the influence of the reference database on diversity. Moreover, the taxonomic investigation highlighted the diversity gaps between reference databases and environmental datasets. This work emphasizes the neglected importance of Chlorophyta in marine waters and provides some suggestions for future research.

Bien que très peu explorés, les fonds des océans pourraient représenter le futur de l’industrie minière mondiale. L’impact écologique de ces activités reste encore inconnu, notamment sur les cibles privilégiées que sont les systèmes hydrothermaux et leurs écosystèmes. Ce travail s’intéresse à la crevette Rimicaris chacei et à sa potentielle symbiose avec des bactéries hydrothermales. R. chacei présente une alimentation mixte, nécrophagie et symbiose, plasticité alimentaire qui pourrait être un atout en cas de modification de son environnement. La proximité phylogénétique et écologique de C. chacei avec une autre crevette hydrothermale, Rimicaris exoculata, laisse supposer une possible histoire commune de leurs symbioses. Deux compartiments biologiques des crevettes ont été étudiés au cours de ce travail, le céphalothorax et le tube digestif, via deux approches complémentaires: l’imagerie et la biologie moléculaire. Nous souhaitions répondre à deux questions principales (1) Décrire le type d’association entre la crevette et ses « symbiontes » d’un point de vue morpho-anatomique et phylogénétique. (2) Evaluer le degré de similarité entre les symbiontes de C. chacei, et R. exoculata via une approche de métabarcoding. Notre but est de déterminer si une possible variation de la distribution des symbiontes existe chez ces deux espèces en fonction du site hydrothermal d’origine (facteur environnemental), en fonction de l’espèce de crevette étudiée (facteur hôte), ou une association de ces deux facteurs. La bioinformatique ayant une part importante dans l’analyse des données de barcoding/metabarcoding, une partie du manuscrit lui est dédiée pour « désacraliser » ce type d’analyse. / Deep-sea ocean may soon represent deep-sea mining industry future. However, these environments are still poorly explored. Therefore, mining issues on deep-sea ecosystems are not yet evaluated, mostly on their main target: the deep-sea hydrothermal vents. Our study focused on a shrimp, Rimicaris chacei and to its potential symbioses with chemoautotrophic microbial communities.This shrimp have a mixotrophic behaviour, mixed between necrophagy and symbiosis. It could therefore have a potential trophic plasticity in case of steep environmental modifications. Moreover, C. chacei is closely related to Rimicaris exoculata, in terms of both phylogeny and ecology. This could let suppose a common symbiosis history, presenting nowadays two different levels of association.Two potential symbiotic microbial communities have been studied here, one located in the cephalothorax and the other in the digestive tract, using two complementary approaches: microscopy and molecular analyses. Two main points have been focused in our work: (1) Describing the shrimp and its associated microbial communities in terms of morphology, repartition and phylogeny. (2) Using a metabarcoding approach to evaluate the similarity level shared between C. chacei and R. exoculata associated microbial communities. We intend to analyse a possible genetic variation among symbionts of the two hosts, whether it would be linked to the hydrothermal vent origin (geography), or to the studied shrimp (host), or both of them. As bioinformatics was an important part of my work to analyse barcoding/metabarcoding data, a part of my thesis is dedicated to explain these analyses as a tutorial for all future users.

L’exposition aux polluants environnementaux a été associée à de nombreux désordres métaboliques, immunitaires et reproductifs ainsi qu’à divers cancers. De plus en plus de travaux, indiquent que le microbiote intestinal, qui joue un rôle majeur dans l’immunité et le métabolisme de l’hôte, interagit avec les xénobiotiques dont les polluants organiques persistants (POPs) et les contaminants néoformés dans les aliments. Cette interaction peut avoir des conséquences toxicologiques importantes via la modification des fonctions du microbiote intestinal mais également via la métabolisation des xénobiotiques, entraînant une potentielle altération de l'homéostasie de l'hôte. Dans le cadre de cette thèse, nous avons démontré, en modèle in vitro, qu’une exposition aigüe du microbiote intestinal humain au benzo[a]pyrène (hydrocarbure aromatique polycyclique) a entraîné une altération des fonctions du microbiote intestinal au niveau du volatolome et du métatranscriptome microbien. Cependant, dans nos conditions expérimentales, aucun impact sur la structure microbienne n'a été observé. L’Homme étant continuellement exposé à un panel de composés chimiques environnementaux, nous avons par la suite étudié l'impact de divers POPs et produits néoformés dans les aliments sur le microbiote intestinal humain. Des familles de gènes ainsi que des composés volatiles microbiens ont été identifiés comme altérés après l’exposition, conduisant à une perturbation de l'activité microbienne. Nous avons finalement démontré que l'interaction microbiote-polluant pourrait conduire à l'établissement d'un état pro-inflammatoire modéré dans l'intestin avec une libération de cytokine IL-8 par les cellules épithéliales intestinales. Ces résultats appuient le concept émergent selon lequel les contaminants alimentaires pourraient altérer les activités du microbiote intestinal. / Exposure to environmental pollutants has been associated with various life-threatening disorders, including dysregulation of the immune and reproductive systems, metabolic diseases and various cancers. Growing evidences indicate that the gut microbiota, which plays major roles in host metabolic and immune functions, interacts with xenobiotics including persistent organic pollutants (POPs) and foodborne chemicals. The toxicological relevance of the gut microbiota-pollutant interplay is of great concern for the host since the chemicals may disrupt the gut microbiota functions leading to a potential impairment of the host homeostasis. During this PhD thesis, we demonstrated that in vitro acute exposure of the human gut microbiota with benzo[a]pyrene (polycyclic aromatic hydrocarbon) led to an impairment of the gut microbiota functions with a specific shift of the microbial volatolome and metatranscriptome. However, in our experimental conditions, no impact on the microbial structure was observed. Since humans are exposed to a wide range of environmental chemicals we investigated the impact of various POPs and foodborne chemicals on the human gut microbiota. We identified microbial volatiles and gene families that shifted after this exposure leading to an imbalance of the microbial activity. Furthermore, we demonstrated that the interaction between the pollutants and the gut microbiota lead to a significant release of pro-inflammatory IL-8 cytokine by the intestinal epithelial cells which may contribute to the establishment of a low-grade inflammatory state in the gut. All together, these data support the emerging concept that food pollutants could alter the gut microbiota activities.

Les feuilles hébergent une grande diversité de micro-organismes. Parmi les facteurs responsables de la structuration des communautés microbiennes foliaires, l’effet du processus de dispersion reste peu étudié. Les structures paysagères telles que les lisières ou l’hétérogénéité du paysage influencent la migration et la dispersion de nombreuses espèces de macro-organismes, mais l’effet de tels facteurs sur la composition des communautés microbiennes foliaires n’a jamais été testé.Nous faisons l’hypothèse que les parcelles forestières sont une source de champignons foliaires pour les vignes adjacentes. Nous avons comparé les communautés fongique foliaires et aériennes de la vigne et des forêts adjacentes au cours d’une saison de végétation, testé l’effet d’une lisière forestière sur ces communautés et évalué l’effet de la composition du paysage sur ces communautés. Les communautés fongiques ont été caractérisées par métabarcoding.Les communautés fongiques foliaires viticoles et forestières divergent au cours de la saison. Ni la distance à la lisière, ni la proportion de forêt dans le paysage n’affectent les communautés foliaires de la vigne, mais les communautés aériennes diffèrent en fonction de la distance à la lisière forestière. Ces résultats suggèrent que la dispersion ne joue qu’un rôle mineur dans la structure des communautés fongiques foliaires. De nombreuses pressions de sélection telles que les pratiques agricoles semblent en revanche avoir un effet fort sur ces communautés. Des études supplémentaires sont nécessaires pour vérifier la contribution relative de ces pressions de sélection, ainsi que le potentiel service de régulation fourni aux cultures par la forêt. / Plant leaves host a large diversity of microorganisms. Among the factors shaping foliar microbial community structure, the effect of the dispersal process remain understudied. Landscape elements, such as edges or landscape heterogenity, influence migration and dispersal of many macro-organism species. However, the effect of such factors on foliar microbial communities has never been studied. We hypothesized that forests are a source of foliar fungi for adjacent vineyards. We compared foliar and airborne fungal communities in vineyard and adjacent forests along a vegetative season, we examined the effect of a forest edge on these communities in a vineyard, and weassessed the effect of landscape composition on these communities. Fungal communities were characterized with a metabarcoding method. Foliar fungal communities in vineyards and forests diverge over the course of the vegetative season. Neither the distance to the edge nor the proportion of forest in the landscape affect foliar fungal communities in vineyards, while airborne communities change with the distance to the forest edge. These results suggest that dispersal is not dominant in shaping foliar fungal communities. Instead, many selective pressures such as agricultural practices seem to shape strongly these communities. Further investigations are required in order to estimate the relative contribution of those processes, and the potential ecosystem service provided by the forest to crops.

Les interactions entre micro-organismes sous-tendent de nombreux services écosystémiques, y compris la régulation des maladies des plantes cultivées. Un acteur de cette régulation est le pathobiome, défini comme le sous-ensemble des micro-organismes associés à une plante hôte en interaction avec un agent pathogène. L'un des défis actuels consiste à reconstruire les pathobiomes à partir de données de metabarcoding, pour identifier des agents potentiels de biocontrôle et pour surveiller en temps réel leurs réponses aux changements environnementaux. Plusieurs verrous méthodologiques doivent cependant être levés pour atteindre ces objectifs. Tout d’abord, il n’existe pas de consensus concernant l’approche bioinformatique la plus fiable pour déterminer l’identité et l’abondance des micro-organismes présents dans les échantillons végétaux. De plus, les réseaux microbiens construits avec les méthodes actuellement disponibles sont des réseaux d’associations statistiques entre des comptages de séquences, non directement superposables aux réseaux d’interactions (ex : compétition, parasitisme) entre micro-organismes. L’objectif de la thèse était donc de déterminer les approches bioinformatiques et statistiques les plus pertinentes pour reconstruire des réseaux d’interactions microbiennes à partir de données de metabarcoding. Le modèle d’étude était la vigne (Vitis vinifera L. cv. Merlot noir) et l’oïdium de la vigne, Erysiphe necator. Nous avons tout d’abord déterminé l’approche bioinformatique la plus adaptée pour identifier la communauté fongique associée à ce pathogène, en comparant la capacité de 360 pipelines à retrouver la composition d’une communauté artificielle de 189 souches fongiques. DADA2 est apparu comme l’outil le plus performant. Nous avons ensuite évalué l’influence de la pratique culturale (viticulture conventionnelle vs. biologique) sur les communautés fongiques des feuilles et évalué le niveau de réplicabilité des réseaux microbiens construits avec une méthode d’inférence classique, SparCC. La réplicabilité était très faible, jetant ainsi un doute sur l’utilité de ces réseaux pour le biocontrôle et la biosurveillance. Nous avons donc utilisé une nouvelle approche statistique, le modèle PLN, qui permet de prendre en compte la variabilité environnementale, pour explorer finement le pathobiome d’Erysiphe necator. Les interactions microbiennes prédites par le modèle sont en cours de comparaison avec des expériences de confrontations de levures en co-cultures. Une approche alternative, HMSC, a également été testée sur un autre modèle biologique et certaines prédictions ont été confrontées avec succès aux données de la littérature. Les réseaux microbiens, sous réserve d’amélioration des méthodes de reconstruction, pourraient donc être utilisés pour capturer les signaux des interactions biotiques dans le pathobiome. / Interactions between microorganisms underpin many ecosystem services, including the regulation of crop diseases. An actor in this regulation is the pathobiome, defined as the subset of microorganisms associated with a host plant in interaction with a pathogen. One of the current challenges is to reconstruct pathobiomes from metabarcoding data, in order to identify potential biocontrol agents and to monitor in real time their responses to environmental changes. However, several methodological hurdles must be overcomed to achieve these objectives. First, there is no consensus on the most reliable bioinformatics approach to determine the identity and abundance of microorganisms present in plant samples. In addition, microbial networks built with currently available methods are networks of statistical associations between sequence counts, not directly related to networks of interactions (e. g. competition, parasitism) between microorganisms. The objective of the thesis was therefore to determine the most relevant bioinformatics and statistical approaches to reconstruct microbial interaction networks from metabarcoding data. The study system was grapevine (Vitis vinifera L. cv. Merlot noir) and the fungal agent of grapevine powdery mildew Erysiphe necator. First, we determined the most appropriate bioinformatics approach to identify the fungal community associated with this pathogen, by comparing the ability of 360 pipelines to recover the composition of an artificial community of 189 fungal strains. DADA2 has emerged as the most powerful tool. We then evaluated the influence of the cropping system (conventional vs. organic viticulture) on foliar fungal communities and assessed the level of replicability of microbial networks built with a standard inference method, SparCC. Replicability was very low, casting doubt on the usefulness of these networks for biocontrol and biomonitoring We therefore used a new statistical approach, the PLN model, which allows us to take into account environmental variability, to finely explore the pathobiome of Erysiphe necator. The microbial interactions predicted by the model are being compared with experiments confronting yeasts in co-cultures. An alternative approach, HMSC, was also tested on another biological model and some predictions were successfully compared with the data in the literature. Microbial networks, provided improved reconstruction methods, could therefore be used to capture signals of biotic interactions in the pathobiome.

La biodiversité englobe toute la diversité des éléments du vivant des molécules à la biosphère et différents niveaux de biodiversité peuvent être distingués. Les habitats coralligènes sont des constructions biogènes calcaires emblématiques de la mer Méditerranée principalement construits par des espèces d’algues rouges calcaires puis consolidés par les squelettes calcaires de différents invertébrés marins. La structure tridimensionnelle formée abrite de nombreuses espèces, faisant des habitats coralligènes un point chaud de biodiversité en mer Méditerranée. L’étude de la diversité génétique chez une algue rouge calcaire ingénieure a révélé la présence d’espèces cryptiques dont l’abondance relative varie en fonction de la localité et de la profondeur. Cette approche a aussi montré que la diversité génétique chez l’espèce cryptique la plus abondante est principalement structurée par des processus neutres de dérive et de migration eux-mêmes influencés par la courantologie. L’étude de la diversité en espèces des communautés, réalisée par une approche de métabarcoding, a révélé une forte diversité au sein des habitats coralligènes ainsi qu’une forte influence des variables environnementales sur la composition des communautés d’espèces. La comparaison des deux niveaux de diversité révèle que la diversité génétique et la diversité spécifique sont positivement corrélées pour la composante alpha et non corrélées pour la composante beta .Cette thèse contribue à améliorer nos connaissances de la biodiversité et du fonctionnement écologique des habitats coralligènes et a aussi permis le développement des certaines méthodes potentiellement applicable au monitoring de ces habitats / Biodiversity encompasses the diversities of all the living elements from the molecules to the biosphere and several levels of biodiversity can be distinguished. Coralligenous habitats are emblematic calcareous biogenic constructions of the Mediterranean Sea mainly built by calcareous red algae and consolidated by calcareous skeletons built by several mine invertebrates. The complex three-dimensional structure shelters for a huge variety of species, and coralligenous habitats are considered to be one of the biodiversity hotspot of the Mediterranean Sea. The study of the genetic diversity of a engineering calcareous red algae, by capture sequencing, revealed that this nominal species is actually composed of eight cryptic species which relative abundances vary among localities and depth. This approach also showed that genetic diversity in the most abundant cryptic species, is shaped by neutral processes of drift and migration strongly influenced by oceanic currents in Marseilles area. The species diversity in communities was studied using a metabarcoding approach. It revealed the high diversity found in these habitats and the important effect of environmental variables on the species communities composition. The comparison between both level of diversities established that that genetic diversity and species diversity are positively correlated for the alpha component of diversity and uncorrelated for the beta component.These work contribute to improve our knowledge of the biodiversity and ecological functioning of these habitats. Some of the methods developments and tuning implemented during this study could be used in monitoring applications of these habitats

Dans le contexte énergétique actuel, les pouvoirs publics s’engagent à réduire la consommation des énergies fossiles et à développer le marché des énergies renouvelables afin de diminuer les émissions de CO2 et de faire face à la raréfaction des sources d’énergie fossile. La demande en bois-énergie, notamment de plaquettes forestières, est appelée à s’accroître dans les années à venir. Afin d’augmenter la production forestière une exploitation des résidus de coupe de diamètre inférieur à 7 cm, appelés rémanents forestiers, est envisagée. De plus, pour compenser la perte de matière organique exportée avec les rémanents, une compensation minérale sous forme de cendres provenant des chaufferies est envisagée. Cependant, l’impact de telles pratiques de gestion sur les écosystèmes forestiers tempérés ne sont que très peu étudiés. Les objectifs de cette thèse étaient donc d’étudier l’impact d’un export des rémanents forestiers et d’une compensation par les cendres sur la biocénose du sol à différentes échelles et de tenter d’identifier des indicateurs biologiques pouvant mettre en lumière les perturbations de l’écosystème créées par ces gestions. Dans un premier temps, l’étude de la macrofaune et de la mésofaune du sol à une échelle régionale puis nationale a permis de mettre en avant l’importance de l’essence dominante (hêtre ou chêne) dans la réponse du macrofaune à l’export de rémanents. Cette partie a aussi montré que l’export de la totalité des rémanents et de la litière a un impact négatif sur toute la communauté de la faune du sol et que l’apport de cendres ne compensait pas, voire aggravait, l’effet de l’export de rémanents. Dans un second temps, une étude en mésocosme d’un double gradient de quantité de rémanents et de cendres a mis en avant l’importance de la fertilité minérale du sol dans la réponse de l’interface sol-végétation. Dans un sol neutre, l’export des rémanents ou l’apport de cendres ne présentait pas d’impact sur l’interface sol-plante au contraire du sol acide. De plus, dans le sol acide, une importante modification structurelle de la communauté microbienne a été mise en avant lors du mélange entre les rémanents et les cendres. Pour finir cette étude a permis de mettre en lumière les ordres des Lithobiomopha et des Geophilomorpha comme potentielles sources de bioindicateurs des perturbations des réseaux trophiques dans le cadre d’une gestion des rémanents ou d’un apport de cendres / In the current contextof energetic transition, public policies commit to reduce fossil fuel consumption and develop renewable energies in order to reduce CO2 emission. Woody biomass can be one of the solutions in order to increase the share of renewable energu ressources in energetic mix. In order to increase woody biomass production, an export of logging residues (under 7 cm of diameter) is investigated. Furthermore, in order to offset th export of organic matter with logging residue, mineral compensation by wood ash application is investigated. Nevertheless, the effect of such management practices on temperate forest ecosystem were understudied. The aims of this thesis were to study the impact of logging residues management intensity and wood ash offset on soil biota and to investigate potential bioindicators of disturbance led by these practices. First, the study on macrofauna and mesofauna at various scales (regional then northen French) highlited the importance of tree species (oak or beech) the response of soil biota to logging residue export. Furthermore, this first part showed a strong negative impact on the whole soil community when logging residues and litter were exported and wood ash application did not compensate the impacts of logging residues export on macro and mesofauna. Second, a mesocosm study with a cross-gradient of logging residue and wood ash input highlighted the importance of mineral fertility in the response of soil-plant interface. In neutral soil, logging residue export or wood ash application did not impact soil-plant interface, conversely to acidic soil. Furthermore, in acidic soil, a strong structural disturbance of microfloral assemblage was showed when logging residue and wood ash were added together. Third, this thesis highlighted Litobiomorpha and Geophilomorpha orders as potential sources of bioindicators of disturbance of trophic networks in logging residue export and wood ash offset context of forest management practices

Le sol possède un capital naturel qui lui confère la capacité à produire des services écosystémiques aussi bien culturel que de régulation ou d’approvisionnement, il est indispensable à la Vie telle que nous la connaissons et au développement des activités humaines. Cependant les activités anthropiques et les pollutions, notamment par les éléments traces métalliques (ETMs) tel que le mercure (Hg), perturbent les sols et modifient en profondeur l’organisation des écosystèmes. Face à ces enjeux, des projets de remédiation et de gestion des sites et sols pollués se sont multipliés durant les dernières décennies en vue de futures ré-exploitations de ces sols. Cette thèse s’inscrit dans le cadre des projets ANR-BIOFILTREE et EC2CO FREIDI-Hg gérés par le laboratoire Chrono-Environnement. Mes travaux ont permis l’exploration de la diversité des communautés de microorganismes associées à une plantation de peuplier sur un site contaminé par le Hg et géré par phytomanagement, via les approches combinées de séquençage à très haut débit et par l’approche culture dépendante. Ces méthodes combinées ont permis de révéler i) la diversité des communautés bactériennes et fongiques de la peupleraie ; ii) les groupes de microorganismes particulièrement résistant au Hg (Trichoderma et Pseudomonas) ; et iii) des bactéries promotrices de croissance des plantes (PGPB). Par ailleurs, la compréhension des mécanismes cellulaires liés à l’accumulation de Hg par les microorganismes a été un de mes sujets d’étude en partenariat avec le LIEC (Université de Lorraine). Les modèles eucaryotes Saccharomyces cerevisiae et Podospora anserina ont été utilisés pour tester le rôle potentiel de certains transporteurs d’ions dans l’entrée du Hg dans les cellules fongiques. Les résultats ont montré que le transporteur de magnésium Alr1 situé sur la membrane plasmique pourrait participer au transport du Hg. En outre, une approche de transcriptomique chez Saccharomyces cerevisiae après une courte exposition au Hg des souches mutantes et sauvages a été mise en œuvre. Pour conclure, ce travail de thèse ambitionne d’être un travail de référence pour les futurs projets de phytomanagement en milieux contaminé par le Hg, qui met en avant les communautés de microorganismes et leurs rôles fondamentaux. / Soil has a natural capital that gives it the capacity to produce ecosystem services, cultural as well as regulation or supply, it is essential to the Life as we know it and the development of human activities. However, anthropogenic activities and pollution, in particular by trace elements (ETs) such as mercury (Hg), disrupt the soil and modify in depth the organization of ecosystems. Facing these challenges, remediation and management projects for polluted sites and soils have emerged during the last decades with a view to future re-exploitation of these soils. This thesis is part of the ANR-BIOFILTREE and EC2CO FREIDI-Hg projects managed by the Chrono-Environnement laboratory. My Ph-D work explored the diversity of microorganism communities associated with a poplar plantation at a Hg-contaminated site managed by phytomanagement, combining approaches such as very high-throughput sequencing and conventional culture-based techniques. These combined methods revealed i) the diversity of the bacterial and fungal communities of the poplar plantation; ii) the groups of microorganisms particularly resistant to Hg (Trichoderma and Pseudomonas); and iii) plant growth promoting bacteria (PGPB). In addition, understanding the cellular mechanisms related to the accumulation of Hg by microorganisms was one of my objectives carried out in collaboration with the LIEC (University of Lorraine). The eukaryotic models Saccharomyces cerevisiae and Podospora anserina were used to test the potential role of some ion transporters in the entry of Hg into fungal cells. The results showed that the magnesium transporter Alr1 located on the plasma membrane could participate in the transport of Hg. In addition, a transcriptomic approach in Saccharomyces cerevisiae after a short exposure to Hg of mutant and wild strains has been implemented. To conclude, this work aims to be a reference work for future phytomanagement projects in Hg-contaminated environments, which highlights micro-organism communities and their fundamental roles.

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Le microbiote bactérien cuticulaire des fourmis (Hymenoptera : Formicidae) est connu pour avoir un rôle défensif chez ces insectes sociaux, notamment chez les fourmis attines (Formicidae : Attini) grâce l’utilisation de molécules antimicrobiennes produites par des actinobactéries cuticulaires. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le microbiote bactérien des fourmis de Guyane en utilisant différentes approches en chimie des produits naturels et en écologie moléculaire. Le premier chapitre décrit l’isolement, l’identification, la culture et l’évaluation biologique de 43 actinobactéries cuticulaires de fourmis de Guyane. Les tests d’antagonismes des souches isolées et l’activité antibiotique des extraits de culture contre des micro-organismes pathogènes humains sont présentés ainsi que l’identification d’un dipeptide cyclique (Cyclo(LPro-LPhe)) antimicrobien qui a été isolé à partir d’une souche proche de Streptomyces thioluteus. Par ailleurs, la mise en œuvre de réseaux moléculaires appliqués à une analyse par UPLC/MS/MS de cocultures d’actinobactéries a permis d’explorer la diversité des métabolites produits dans ces conditions. Le deuxième chapitre présente une étude méthodologique pour comparer quatre méthodes d’extraction d’ADN, en termes de richesse et de composition du microbiote bactérien cuticulaire, par séquençage haut débit à partir des espèces Atta cephalotes et Pseudomyrmex penetrator. Les résultats du métabarcoding ADN mettent en lumière deux méthodes d’extraction et révèlent des différences inter- et intraspécifiques dans la composition des communautés bactériennes cuticulaires. Enfin, le chapitre trois décrit la composition du microbiote bactérien cuticulaire des espèces Camponotus femoratus et Crematogaster levior dans les jardins de fourmis. Les résultats soulignent l’acquisition d’une partie du microbiote dans l’environnement. En parallèle l’analyse métabolomique des cuticules montre à contrario une plus grande spécificité liée à l’espèce de fourmi. Les recherches futures axées sur les stratégies d’analyses statistiques combinant le métabarcoding et la métabolomique sont discutées. / The bacterial microbiota of ants (Hymenoptera: Formicidae) is known to have a defensive role in social insects, particularly for leaf-cutting ants (Formicidae: Attini) due to the use of antimicrobial molecules produced by cuticular actinobacteria. In this thesis, we studied the bacterial microbiota of ants in French Guyana using different approaches based on natural products chemistry and molecular ecology. The first chapter describes the isolation, identification, culture and biological evaluations of 43 cuticular actinobacteria. Antagonism bioassays of isolated strains and antibiotic activities of the culture extracts against human pathogens are presented as well as the identification of an antimicrobial cyclic dipeptide (Cyclo (LPro-LPhe)) isolated from a strain close to Streptomyces thioluteus. Moreover, the implementation of molecular networks applied to UPLC/MS/MS analysis of actinobacterial cocultures allowed us to explore the diversity of metabolites produced under these conditions. The second chapter presents a methodological study to evaluate the capacity of four DNA extraction methods, in terms of richness and composition of the cuticular bacterial microbiota, in high-throughput sequencing from Atta cephalotes and Pseudomyrmex penetrator. The results of metabarcoding highlight two methods of extraction and reveal inter- and intraspecific differences in the composition of cuticular bacterial communities. Finally, chapter three describes the composition of the cuticular bacterial microbiota of Camponotus femoratus and Crematogaster levior in ant garden and the results reveal the acquisition in the environment of a part of the microbiota. In parallel, metabolomic analyses of ant’s cuticle show, on the contrary, a greater specificity related to the ant species. Future researches focusing on statistical analysis strategies combining metabarcoding and metabolomics data are discussed.