‘Jardin de Granville’ ‘est une variété de rose moderne dédiée à des applications cosmétiques en lien avec ses propriétés intéressantes permettant de lutter contre les mécanismes inflammatoires et oxydants au niveau cutané. L’objectif principal de cette thèse a consisté à établir la cartographie moléculaire de ‘Jardin de Granville’. Pour cela, un procédé standardisé de récolte et d’extraction a été développé afin d’accéder au contenu moléculaire le plus exhaustif possible des différents organes de la plante. Des méthodes complémentaires d’analyse, allant de l’HPTLC, à l’HPLC-DAD-DEDL et jusqu’à l’UHPLC-HRMS, ont été mises en oeuvre pour réaliser les empreintes chromatographiques des extraits et en identifier les principaux constituants. Ces méthodes ont été choisies de plus en plus spécifiques et précises, de façon à apporter une graduation dans le niveau d’informations apportées. Plus de 120 molécules ont pu être caractérisées dans les différents extraits. Le deuxième objectif résidait dans la mise en évidence des marqueurs phytochimiques spécifiques à la variété en comparant ses empreintes moléculaires à celles des deux variétés parents. Deux méthodes de comparaison des profils ont été développées. La première met en jeu des analyses statistiques telles que l’ACP, la CAH et l’ANOVA qui permettent de comparer l’ensemble des extraits. La seconde effectue la soustraction des chromatogrammes d’extrait deux à deux et donne accès à un niveau d’informations plus ciblé. Ces deux approches ont conduit à l’identification de composés différenciant chaque type d’organes ce qui pourra servir d’outils dans la valorisation de certaines parties de la plante. Des marqueurs potentiels plus spécifiques à ‘Jardin de Granville’ ont pu être mis en évidence ce qui démontre la capacité des méthodes développées à différencier le contenu phytochimique de variétés de rose très proches. / The modern rose variety ‘Jardin de Granville’, possesses proven activities against skin cell inflammatory and oxidant mechanisms and is devoted to cosmetic applications. The main goal of this study was to establish the molecular fingerprint of the different organs of ‘Jardin de Granville’. In this way, a standardized process for plant harvesting and sample extraction was developed giving access to the most exhaustive molecular fingerprint possible of the different organs. Several complementary analytical methods were implemented through HPTLC, HPLC-DAD-ELSD and UHPLC-HRMS, enabling to achieve the chromatographic fingerprint of the different organs and to identify the main constituents. These methods were selected to have increasing specificity and accuracy to bring progressive information on the molecule structure. Thus, more than 120 compounds were characterized in the different extracts. The second objective consisted in identifying specific phytochemical markers of the variety by comparing its fingerprint to those obtained from its two rose plant parents. In this way, two approaches were developed. The first one involves statistical analysis like PCA, HAC and ANOVA and allows comparing the whole sample chromatograms. The second approach performs extract chromatogram subtractions two by two and gives more detailed information. Both comparative methods led to the identification of the differential compounds existing between the different organ types which could be used to valuate some plant parts in particular. Some ‘Jardin de Granville’ specific markers were highlighted showing the method capacity to distinguish very close rose varieties, by comparing their molecular content.

L’esca est une maladie de dépérissement du bois de la vigne conduisant à la mort des ceps. Actuellement le vignoble mondial est atteint, et au niveau français, cette maladie ne cesse de progresser. Ainsi, 8% des ceps dans le Jura et 4,5% dans la région de Bordeaux manifestent des symptômes d’esca, selon les parcelles des chiffres beaucoup plus élevés sont obtenus, certains cépages sont aussi beaucoup plus sensibles que d’autres. Plusieurs champignons seraient impliqués dans l’esca mais leur rôle ainsi que la détermination de la microflore responsable de cette maladie est encore sujette à interrogation. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été de caractériser et de comparer les microflores fongiques et bactériennes colonisant le bois de ceps de vigne ayant exprimé ou non des symptômes foliaires d’esca. Dans un premier temps, nous avons prélevé des ceps (cultivar Cabernet Sauvignon) relativement jeunes (10 ans d’âge) car ils présentaient l’intérêt d’être peu dégradés au niveau du bois du tronc, les symptômes foliaires étant associés à la présence d’amadou (une nécrose typique de l’esca) uniquement dans les bras. Une grande diversité dans les communautés fongiques (674 OTUs) et bactériennes (222 OTUs) colonisant le bois a été observée. Cette diversité est plus importante dans le bois sain de la vigne que dans celui partiellement ou totalement nécrosé. Les techniques utilisées, i.e. isolement/séquençage de souches, empreinte moléculaire (Single Strand Conformation Polymorphism, SSCP) et pyroséquençage 454, ont montré que les communautés bactériennes ou fongiques étaient différentes dans les tissus dégradés comparés à ceux qui ne l’étaient pas. Des changements de microflores en fonction du temps (expérimentation durant 1 année) ont aussi été observés. D’une façon générale, les espèces de champignons impliquées dans l’esca sont déjà présentes dans le bois apparemment sain de ceps esca-foliaires symptomatiques mais aussi des asymptomatiques. Il n’a pas été possible de différencier ces 2 types de microflores au niveau du bois sain des plants, cette différentiation se faisant au niveau des nécroses, qui sont plus abondantes dans les ceps esca-symptomatiques. Pour la première fois nous avons montré que des communautés bactériennes spécifiques étaient associées à l’esca, leurs aptitudes trophiques étant différentes selon les tissus où elles étaient prélevées. Les espèces isolées suggèrent que certaines pourraient avoir un rôle dans la protection du végétal, d’autres dans la dégradation des structures du bois, e.g. de la lignine, préparant ainsi le terrain aux champignons dégradateurs des tissus ligneux, déjà présents à l’intérieur des ceps. Nous avons aussi étudiés des ceps plus âgés (cultivar Baco blanc), de 42 et 58 ans, qui avaient un rendement acceptable et n’avaient pas manifesté de symptômes d’esca ou eutypiose (une autre maladie du bois) l’année du prélèvement. Au niveau des tissus fonctionnels du bois, les communautés fongiques étaient caractéristiques de plants atteints par l’eutypiose (ceps de 42 ans) ou de l’esca (ceux de 58 ans). La non expression par les ceps de ces 2 maladies pourrait cependant être associée à la forte présence de champignons mycoparasites et protecteur du végétal, comme Trichoderma spp., dans ces tissus fonctionnels. Les interactions au sein des communautés fongiques créant un équilibre où le pathogène ne se développerait pas de façon extensive. Les caractéristiques du Baco blanc, un hybride, moins sensible à certaines maladies de la vigne, pourrait aussi expliquer ce résultat. Ainsi la présence d’une microflore bénéfique naturellement présente dans le bois des ceps associée à des plants ayant une tolérance à ces maladies pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour lutter l’esca, voire l’eutypiose, pour lesquelles aucun moyen de protection n’existe aujourd’hui. / Esca is a Grapevine Trunk Disease (GTD) that induces a decline in grapevine vigour that generally leads up with the death of the plants. Nowadays, vineyards worldwide are attacked by esca and, in France this disease increases steadily. In the Jura, 8% of the grapevines are esca-foliar symptomatic and approximately 4.5% in the Bordeaux region. However, some vineyards are more severely attacked by esca, and certain cultivars are more susceptible than others. Although several pathogenic fungi are associated with esca, their individual roles and their interaction with other microorganisms for the esca have still to be determined. In this context, the objective of the present PhD study is to characterize and compare the bacterial and fungal microflora that colonize the wood tissues of esca-foliar symptomatic and asymptomatic grapevines. First, we sampled young (10 year-old) grapevines (Cabernet Sauvignon cultivar) because they had only few necroses in the trunk and white-rot (also called amadou) was only present in the cordons of symptomatic plants. Great diversity in the fungal (674 OTUs) and bacterial (222 OTUs) communities was observed. This diversity was higher in the apparently healthy wood than in the partially or totally necrotic wood tissues. The methods used isolation/sequencing of microbial strains, a molecular fingerprinting method (Single Strand Conformation Polymorphism, SSCP) and 454 pyrosequencing showed that the fungal and bacterial communities of the necrotic and healthy wood tissues were different. Changes in the microflora over time (over a one-year period) have been observed. Fungal species involved in esca are already present in the apparently healthy wood of esca-foliar symptomatic plants but also in the asymptomatic ones. It was not possible to differentiate these 2 microflora. Only microflora from the necroses differed from those of the healthy wood with these necroses being more developed in the esca-foliar symptomatic grapevines. For the first time, we were able to determine that specific bacterial communities are associated with esca. Depending on the wood tissues, different types of bacteria were isolated, with different trophic behaviour. Two roles could be assigned to the species isolated from the various wood tissues: (i) a positive role, due to the biocontrol potential that many species have; (ii) a negative one, by predisposing the wood of grapevines to fungal attacks. We also studied, old (42 and 58 year-old) grapevines of the cultivar, Baco blanc, that produced regular harvests. The plants had no expressed foliar symptoms of esca or eutypa dieback during the sampling year. Many plant pathogens colonized the functional wood tissues, but in 58 year-old plants they were associated with esca, and in 42 year-old plants, with eutypa dieback. The absence of GTDs expression could be linked to the numerous plant protectant mycoparasites, such as Trichoderma spp., that colonized the functional wood tissues. Interactions between species within the fungal communities may create a balance that is unfavourable to the development of the pathogens. The use of Baco blanc, a hybrid less susceptible to certain grapevine diseases could also explain this result. So, because no means of protection are currently available, the combination of beneficial microflora within the garpevine wood tissues with plants that are tolerant to esca, or even eutypa dieback, could be helpful to control those diseases.

Le processus de dégradation anaérobie de la matière organique est un phénomène naturel largement répandu sur terre (ex. marais, lacs, rizières, systèmes digestifs d'animaux et humains). Une très grande diversité microbienne est entretenue durant ce processus, traduisant une diversité de voies métaboliques impliquées. Lorsqu'elle est complète, la digestion anaérobie aboutie à la formation de biogaz (mélange de méthane et de dioxyde de carbone). En termes de biotechnologie, le traitement par voie anaérobie de pollutions organiques permet de réduire le volume de déchets en générant du méthane valorisable sous plusieurs formes (électricité, chaleur, gaz naturel, biocarburant). Cependant, les digesteurs industriels sont optimisés pour un fonctionnement à 35°C ou à 55°C, ce qui nécessite un apport exogène d'énergie de maintenance. Ainsi, les travaux de thèse se sont intéressés à l'étude de la capacité d'adaptation de divers écosystèmes anaérobies industriels couvrant une variété de procédés et de conditions opératoires à convertir l'éthanol en biogaz à différentes températures. La première phase de l'étude avait pour but le conditionnement, en réacteurs de laboratoire d'écosystèmes à leur température d'origine avec un substrat facilement biodégradable (éthanol). Ensuite, les performances des communautés microbiennes (le potentiel méthanogène maximal et la cinétique de dégradation) ont été estimées sur un gradient de température de 5°C à 55°C en fioles. La phase de conditionnement des écosystèmes en réacteur batch a montré que la production de biogaz avoisinait la production théorique et que cette production s'accompagnait d'une diminution de la durée de réaction avec ajout successif du substrat. De plus, les cinétiques de production de biogaz obtenues les variaient fortement d'un écosystème à l'autre. Des profils d'empreintes moléculaires (CE-SSCP) des communautés bactériennes et archées ont été réalisés au début et à la fin du conditionnement. Ces profils de communauté ont été comparés entre eux par analyse en composante principale (ACP). Les populations bactériennes qui assuraient une performance efficiente étaient différentes de celles qui garantissaient une bonne capacité d'adaptation. Par ailleurs, le potentiel d'adaptation dépendait de la présence de populations d'Archaea méthanogènes bien spécifiques. En plaçant ensuite les écosystèmes conditionnés dans des conditions de température éloignées de la température d'origine, seuls les écosystèmes mésophiles se sont acclimatés aux températures psychrophiles. Comme attendu, l'activé spécifique maximale des méthanogènes était toujours obtenue à la température d'origine de l'écosystème. L'analyse des communautés bactériennes et archées à la fin de la période d'acclimatation a révélé que l'acclimatation des écosystèmes thermophiles et mésophiles à des températures plus faibles ne modifiait que légèrement la structure des communautés microbiennes. En revanche, des changements plus importants étaient obtenus lorsque la température d'incubation était augmentée par rapport à la température d'origine de l'écosystème. En résumé, l'étude de l'effet de la température d'incubation (de 5°C à 55°C) sur l'activité fermentaire et sur la structure des populations microbiennes est un bon modèle d'étude au laboratoire pour appréhender l'impact d'un facteur abiotique sur la dynamique structurelle et fonctionnelle d'une communauté microbienne complexe. / The process of anaerobic degradation of organic matter is a natural phenomenon widespread on Earth (eg, marshes, lakes, rice fields, digestive systems of animals and humans). A high microbial diversity is maintained during this process, reflecting a diversity of metabolic pathways involved. When complete, the anaerobic digestion accomplished in the formation of biogas (methane mixture and carbon dioxide). In terms of biotechnology, anaerobic treatment of organic pollution reduces the volume of waste and generates methane recoverable in several forms (electricity, heat, natural gas, biofuels). However, industrial digesters are optimized for operation at 35 ° C or 55 ° C, which requires exogenous energy maintenance. Thus, the thesis is interested in the study of the adaptability of various anaerobic ecosystems covering a variety of industrial processes and operating conditions to convert ethanol into biogas at different temperatures. The first phase of the study was to the conditioning, in laboratory reactors ecosystems to their original temperature with a readily biodegradable substrate (ethanol). Then, the performances of microbial communities (the maximum methanogenic potential and degradation kinetics) were estimated on a temperature gradient of 5 ° C to 55 ° C in glass bottles. The conditioning phase of the ecosystems in batch reactor showed that the biogas averaged theoretical production and this production was followed by a decrease in reaction time with successive addition of the substrate. In addition, the kinetics of the biogas obtained varied greatly from one ecosystem to another. Molecular fingerprinting profiles (CE-SSCP) of bacterial and archaeal communities were performed at the beginning and at the end of conditioning. These community profiles were compared with each other by principal component analysis (PCA). Bacterial populations that ensured efficient performance were different from those that ensured a good adaptability. In addition, the potential for adaptation depended on the presence of very specific methanogenic Archaea populations. When placing ecosystems conditioned in temperature away from the original temperature, only mesophilic ecosystems adapted to psychrophilic temperatures. As expected, specific methanogenic activity was always obtained at the original temperature of the ecosystem. Analysis of bacterial and archaeal communities at the end of the acclimation period revealed that acclimation thermophilic and mesophilic ecosystems to lower temperatures only modified slightly the structure of microbial communities. On the other hand, more significant changes were obtained when the incubation temperature was increased in comparison to the original temperature of the ecosystem. In summary, the study of the effect of incubation temperature (5 ° C to 55 ° C) on the fermentation activity and microbial population structure is a good model for laboratory study to understand the impact of abiotic factor on the structural and functional dynamics of a complex microbial community.

Les maladies du bois de la vigne (MDBs) et plus particulièrement l’esca, sont devenues en l’espace de deux décennies l’objet de préoccupations majeures puisqu’elles mettent en danger la pérennité de nombreux vignobles partout dans le monde. En Tunisie, ces maladies sont peu connues mais elles semblent être en pleine expansion et, en France, environ 13% du vignoble est improductif à cause des dépérissements qu’elles provoquent. Pour lutter contre les MDBs, les filières viticoles françaises et tunisiennes sont actuellement dans une impasse technique car elles ne disposent d’aucune méthode de lutte chimique « curative ». Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de (i) déterminer quels agents pathogènes sont responsables des dégradations du bois de la vigne en Tunisie ? Les symptômes correspondent-ils à ceux de l’esca ? Existe-t-il une spécificité des agents pathogènes chez les ceps tunisiens ? Aussi (ii) afin de lutter contre ces maladies du bois (MDBs), de potentiels agents de biocontrôle bactériens ont été recherchés dans les parties ligneuses de ceps sélectionnés dans des vignobles tunisiens. Ils ont été caractérisés et des essais de protection in planta ont été réalisés. [...] Ces champignons ont été identifiés au niveau morphologique et moléculaire. Leur pathogénicité a été confirmée après inoculation sur jeunes plants de vigne. Des travaux originaux basés sur la co-inoculation de plants de vigne par ces 3 pathogènes ont montré qu’ils pouvaient rentrer en compétition entre eux au sein du végétal. Par ailleurs, sur le même thème, 2 autres pathogènes des MDBs, i.e. Phomopsis viticola et Diploidia seriata, ont été isolés dans une autre étude à partir de ceps prélevés dans la même région en Tunisie. Dans une deuxième étape, la microflore bactérienne colonisant les tissus ligneux de vignes prélevées dans le nord de la Tunisie a été étudiée afin de rechercher des agents de lutte biologique potentiels. La technique d’empreinte moléculaire Single-Strand Conformation Polymorphism (SSCP) a d’abord montré que les communautés bactériennes étaient différentes en fonction des tissus qu’elles colonisaient, i.e. le bois nécrosé ou sain. Soixante-neuf souches bactériennes ont été isolées par méthode pasteurienne, et les 19 souches les plus abondantes ont fait la suite de l’étude. L’identification moléculaire de ces souches par séquençage de l’ARNr 16S et du gène rpoB a montré l’existence de 4 genres colonisant les ceps de vignes : Bacillus, Curtobacterium, Pantoea et Pseudomonas. Ces bactéries ont été également caractérisées au niveau biochimique, métabolique et génétique. Des tests de sélection in vitro contre les trois pathogènes fongiques ont été effectués, suite auxquels, une souche B6 de B. subtilis a été sélectionnée pour des essais de protection in planta en serre. Par la suite, une étude combinant deux bactéries antagonistes isolées de bois de vigne tunisien, i.e. B. subtilis B6, et français, i.e. Pantoea agglomerans S5, a été réalisée pour lutter contre 2 agents pathogènes, Phaeomoniella chlamydospora (isolé des vignobles français) et N. parvum (isolé des vignobles tunisiens), impliqués dans les MDBs. Deux cépages, un fréquent en Tunisie, le Muscat d’Italie, et l’autre en France, le Cabernet Sauvignon, ont été utilisés. En effet, suivant l’agent pathogène et le cépage utilisés, les résultats de protection obtenus étaient différents. Les meilleurs résultats de protection ont été obtenus en combinant les bactéries et en les appliquant sur Muscat d’Italie contre les 2 champignons pathogènes. La spécificité et l’efficacité de la protection biologique a ici été démontrée. / Grapevine trunk diseases (GTDs) such as esca are of major concern for viticulture worldwide. In Tunisia, knowledge about the symptoms of this disease and the microflora associated with, is still incomplete despite their ability to cause considerable damage to vineyards. In France, around 13% of whole vineyard is unproductive because of GTDs, and no effective treatment currently exists. In that context, the objectives of the present PhD study were: (i) to characterize the fungal microflora inhabiting the wood tissues of Tunisian esca-foliar symptomatic vines in order to identify the pathogens responsible for wood decay. (ii) To investigate the bacterial microflora colonizing the wood tissues of Tunisian grapevines cv. Muscat d’Italie in order to find a suitable Biological Control Agent (BCA) that can be applied to vineyards. First, in order to better characterize the microflora colonizing the wood tissues of vine, samples were collected from 10 vineyards in the north of Tunisia. Fungal isolates were obtained from trunk of grapevines showing decline, small and distorted leaves and chloroses. To identify the isolated fungal species, sequencing of the Internal Transcribed Spacer region of the rDNA was performed (ITS1 and ITS4 primers). Three pathogens, i.e. Lasidiodiplodia pseudotheobromae, Neofusicoccum parvum and Schizophyllum commune, described in the literature as involved in GTDs were isolated for the first time in Tunisia. Their pathogenicity was confirmed in planta. Moreover, the coinoculation of these 3 fungi in planta, showed that they displayed a competitive inhibition effect on each other. In another study, two others pathogens involved in GTDs, i.e. Phomopsis viticola and Diploidia seriata were also isolated from the same region. This PhD also aimed at identifying the bacterial microflora inhabiting the wood tissues of escafoliar symptomatic vines, i.e. necrotic and non-necrotic wood, using microbiological and molecular approaches. Complex bacterial communities, as shown by Single-Strand Conformation Polymorphism (SSCP) analyses, colonize both types of wood tissues. After isolation, the 19 most abundant cultivable strains were sequenced (16S rRNA and rpoB genes) and identified as belonging to four genera: Bacillus, Pantoea, Pseudomonas and Curtobacterium. They were then screened for their in vitro antagonistic traits against the three pathogenic fungi L. pseudotheobromae, N. parvum and S. commune. Based on the results obtained, two bacterial strains were selected: B. subtilis (strain B6) and Pantoea agglomerans (strain S5), respectively isolated from Tunisian and French grapevines. They were then tested in planta on young vines of cv Muscat d’Italie and Cabernet Sauvignon against two fungal pathogens involved in GTDs, i.e. N. parvum (isolated from Tunisian wood) and Phaeomoniella chlamydospora (isolated from French vines). Young vines of both cultivars were inoculated by B. subtilis B6, P. agglomerans S5 or the combination of B6+S5, singly or in combination with N. parvum and P. chlamydospora. In terms of plant protection, the most efficient condition to reduce in planta necrosis caused by the fungal pathogens in the two cultivars was the combination of the two bacteria. However, bacterial treatments were significantly more efficient to reduce necrosis caused by N. parvum or P. chlamydospora in Muscat d’Italie than in Cabernet Sauvignon.