Fusarium verticillioides est une moisissure phytopathogène et mycotoxinogène dont l’occurrence est fréquente dans le sol et dans de nombreux céréales et végétaux et plus particulièrement dans le maïs et le blé. La contamination des cultures par F. verticillioides conduit à des maladies variées et est souvent associée avec une accumulation de mycotoxines. Les fumonisines B1 (FB1) and B2 (FB2) sont les toxines les plus dangereuses produites par F. verticillioides. Des conséquences létales de la consommation de produits alimentaires contaminés par les fumonisines ont été reportées chez les animaux et l’homme. Différentes démarches ont été utilisées pour lutter contre cette moisissure et ses toxines mais souvent liées à l’utilisation de fongicides chimiques par ailleurs reconnus pour leurs effets néfastes pour l’homme, les animaux et l’environnement. Des pratiques alternatives ont été développées pour préserver les récoltes en respectant les écosystèmes et la santé humaine et animale. L’utilisation d’amendements organiques est apparue comme une stratégie intéressante de contrôle des maladies des plantes en assurant un apport de PGPM (Plant Growth Promoting Microorganisms) et agents de biocontrôle. Notre étude a donc eu pour but de caractériser les communautés microbiennes, et plus particulièrement celles d’intérêt pour le biocontrôle, d’amendements organiques et sols amendés ainsi que de tester leur potentiel antifongique envers F. verticillioides. Les mécanismes de biocontrôle ont été étudiés en utilisant des approches métabolomiques et transcriptomiques par séquençage haut débit. L’étude des communautés microbiennes dans les amendements et les sols amendés a été réalisée par pyroséquençage de marqueurs qui sont des portions du gène ribosomal 16S et de la séquence ITS2. Le microbiote des amendements est essentiellement constitué par les familles des Pseudonocardiaceae, Bacillaceae et Trichocomaceae qui incluent différents PGPM et agents antifongiques. Par ailleurs les amendements semblent favoriser l’installation des familles d’intérêt dans les sols tout en limitant celle des pathogènes tels les Nectriaceae qui comprennent des Fusarium pathogènes. Les tests d’antagonisme ont montré que les sols amendés réduisaient la croissance de F. verticillioides de façon plus importante que le sol de référence en inhibant la production de microconidies. La production de fumonisines a également été fortement réduite en présence des métabolites produits par le microbiote des sols amendés (plus de 68 % et 92 % pour FB1 and FB2 respectivement). Des souches d’actinomycètes isolées des amendements, et identifiées comme appartenant au genre Streptomyces, ont montré une activité antifongique envers F. verticillioides. Parmi celles-ci, Streptomyces AV05 a été sélectionnée pour les tests supplémentaires en raison de son fort potentiel d’inhibition vis-à-vis de F. verticillioides. Des comparaisons des endométabolomes et transcriptomes des 2 souches cultivées seules ou en confrontation ont été réalisées et de nombreuses différences ont été remarquées pour chacune entre les 2 modalités. Ainsi, 29 métabolites impliqués dans les modifications du métabolome de F. verticillioides en co-culture avec Streptomyces AV05 ont été identifiés et différentes voies métaboliques semblent avoir été affectées. L’étude du transcriptome des 2 souches a donné des résultats allant dans le même sens que celle du métabolome. En effet des changements significatifs de niveau d’expression ont été observés au niveau transcriptomique pour 800 gènes de F. verticillioides et 115 gènes de Streptomyces AV05 en situation de confrontation. L’identification de ces gènes est en cours et plusieurs d’entre eux semblent impliqués dans les modifications des profils métaboliques observées chez les 2 souches. L’intégration des données métabolomiques et transcriptomiques devrait permettre d’améliorer a compréhension des mécanismes mis en jeu au cours de la confrontation. / Fusarium verticillioides is a phytopathogenic and mycotoxigenic filamentous fungus that can be found with high occurrence in soils and in a wide range of cereals and vegetables, particularly in corn and wheat. The F. verticillioides contamination in crops leads to various diseases and is usually associated with an accumulation of mycotoxins. Fumonisin B1 (FB1) and fumonisin B2 (FB2) are the most dangerous mycotoxins produced by Fusarium verticillioides. Lethal consequences caused by fumonisins have been reported in animals and in human due to the consumption of contaminated food products. To deal with this pathogenic fungus and its mycotoxins, several approaches have been applied but they are usually based on the use of chemical agents that are reported to be unsafe for humans, animals and ecosystems. Alternative practices that maintain the quality and the abundance of crops while preserving the ecosystems and human and animal health have been developed. The application of organic amendments has been reported as an interesting strategy for controlling diseases by providing an abundant source of PGPM (Plant Growth Promoting Microorganisms) and biocontrol agents. The aim of our study was to characterize the microbial communities of organic amendments and amended soils focusing on the microbial families of interest for biocontrol and to assess the antifungal potential of amended soils and their microbiota towards F. verticillioides. Mechanisms of biocontrol were studied using metabolomics and transcriptomics approaches. Evaluation of microbial communities in amendments and amended soils using pyrosequencing of the 16S rDNA and the ITS genes showed that the amendments contained mainly the families of Pseudonocardiaceae, Bacillaceae and Trichocomaceae that were believed to include various PGPM and antifungal agents. Furthermore, the amendments were expected to promote the families of interest in soil and also to limit those of pathogens such as Nectriaceae that might contain many pathogenic Fusarium. Antifungal assays showed that the amended soils reduced the F. verticillioides growth better than the reference soil by inhibiting the microconidia production. The fumonisin production was strongly reduced by the metabolites produced by the amended soils’ microbiota (up to 68 % and 92 % for FB1 and FB2 respectively). Some actinomycete isolates from these amendments were identified as Streptomyces and they demonstrated antifungal activity against F. verticillioides. Among the Streptomyces strains, Streptomyces AV05 was selected for further studies because of its strong inhibition towards F. verticillioides. The interaction between the Streptomyces strain AV05 as antagonist agent and F. verticillioides was investigated. The study of the endometabolome and the transcriptome of the two microorganisms was carried out in two different conditions: strains cultivated alone or in confrontation. Many modifications have been noticed into the endometabolome of the 2 microorganisms during the direct confrontation and 29 metabolites involved in the endometabolome alteration of F. verticillioides in co-culture with Streptomyces AV05 were identified. Many fungal metabolic pathways were suggested to have been affected. The results of the study of the mRNA of the 2 strains appeared to be in accordance with the metabolomics results. A change in the transcriptomic level was observed: 800 genes of F. verticillioides and 115 genes of Streptomyces AV05 were found to be expressed differently when the strains were cultivated alone or in confrontation. The identification of these genes is in progress. Many of them are expected to be responsible for the change in the metabolic profiles observed in the bacterial-fungal interaction. The integration of the metabolomic and transcriptomic informations could improve the understanding of the mechanisms of biocontrol during direct confrontation.

Cette thèse avait pour objectif de caractériser les interactions entre atmosphère, communautés microbiennes et matrice et apporter des éléments pour la conception d’emballages adaptés à la conservation de fromages à pâte persillée Bleu d’Auvergne et Fourme d’Ambert. Dans cette optique, l’effet d’emballages commerciaux et de différentes atmosphères gazeuses sur d’une part l’activité respiratoire de l’écosystème fromage, d’autre part sur l’évolution biochimique, microbiologique et sensorielle de fromages à pâte persillée AOP d’Auvergne a été évalué. Les portions de fromages emballés sous vide avec des films de différentes perméabilités à l’O2, CO2 , à la vapeur d’eau se distinguaient de ceux emballés en pain entier sous aluminium par des niveaux plus faibles de bactéries d’affinage (Staphylococcus, Arthrobacter, Brevibacterium), par des pH plus bas en lien avec une plus faible production d’ammoniaque. Ils étaient aussi caractérisés par de plus fortes teneurs en méthyl cétones dues à leur moindre dégradation, en alcools secondaires et en esters et des teneurs plus faibles en acides gras et en composés issus de la dégradation des acides aminés ramifiés. Ils étaient perçus comme plus piquants, crémeux avec une odeur de lait, visuellement plus humides mais moins amers que les fromages emballés sous aluminium. Des incubations de fromages bleus d’auvergne en conditions d’O2 et CO2 contrôlées ont montré que l’oxygène jouait un rôle plus important que le CO2 dans la structure de l’écosystème notamment en favorisant la croissance des bactéries d’affinage et sur l’orientation des voies métaboliques. 2,5% d’oxygène et 10% de CO2 dans l’environnement des fromages seraient nécessaires pour obtenir des fromages aux caractéristiques microbiennes, biochimiques proches de celles des fromages en pain entier sous aluminium. Par contre, ces fromages différaient du point de vue sensoriel par l’aspect visuel et une texture en bouche plus pâteuse. Cette étude apporte des connaissances sur l’effet de l’environnement gazeux sur l’écosystème fromage pour la définition d’un cahier des charges pour la conception d’emballages adaptés aux fromages à pâte persillée. / This thesis aims to characterize the interactions between atmospheres, microbial communities and matrix to help to develop packagings adapted to the storage of blue veined cheese; Bleu d’Auvergne and Fourme d’Ambert. In this purpose the effect of commercial packaging and different atmospheres on respiratory activities and on the evolution of microbial, biochemical sensorial characteristics of these two cheeses was evaluated. Cheese pieces stored under vacuum with films more or less permeable to O2, CO2, water vapour distinguished from the whole cheese under aluminium foil by lower level of ripening bacteria (Staphylococcus, Arthrobacter, Brevibacterium) and pH associated with low ammonia production. They were also characterised by higher level of ketones due to their lower degradation, secondary alcohols, esters and lower content in free fatty acids and compounds from branched chain amino acids. They were perceived more pungent, less bitter and moister than those in aluminium foil. Experiments with Bleu d’Auvergne cheeses incubated in controlled atmosphere of O2, CO2, have shown that O2 play a more important role than CO2 to govern the structure and the activities of cheese ecosystem. 2.5 % of O2 and 10% of CO2 in the cheese environment should be necessary to obtain microbial and biochemical characteristics close to those of whole cheese under foil. Nevertheless, their visual aspect and their texture (smooth in mouth) were quite different than those of whole cheeses. This study provides new knowledge about the effect of gaseous atmospheres on the cheese ecosystem that will be useful to define new packagings.