Xanthomonas fuscans subsp. fuscans (Xff) est l'un des agents responsables de la graisse commune de haricot, bactériose transmise par les semences. A partir d'une semence contaminée, cet agent pathogène colonise les parties aériennes de son hôte sur la totalité d'un cycle cultural sans enclencher de processus infectieux ; cela aboutit finalement à sa transmission à la graine. Les objectifs de cette thèse ont été d'identifier des déterminants moléculaires de Xff et de caractériser leur rôle dans trois étapes clés de la colonisation asymptomatique du haricot. Deux types de gènes candidats ont été identifiés chez Xff : des gènes induits in planta codant le système de sécrétion de type trois (SST3) et ses effecteurs, des gènes impliqués dans les processus d'adhésion aux surfaces et de formation des biofilms.Contrairement à la phyllosphère, la graine de haricot en germination et les jeunes plantules ne constituent pas des environnements limitant pour la multiplication bactérienne. L'absence d'induction de réactions de défense à cette étape laisse penser que les bactéries se comportent en saprophytes sans dialogue moléculaire avec la plante. La survie de Xff dans la phyllosphère du haricot dépend partiellement des régulateurs HrpG et HrpX du SST3 ; la colonisation active et la transmission aux graines par la voie vasculaire nécessitent quant à elle un SST3 fonctionnel. En situation incompatible non-hôte, X. campestris pv. campestris et ses mutants du SST3 survivent et se transmettent à la graine de haricot, mais peu fréquemment et avec de faibles tailles de populations. Les six adhésines identifiées chez Xff interviennent toutes lors de la colonisation de la phyllosphère ou pour la transmission à la graine de haricot par la voie vasculaire. La transmission à la graine par la voie florale est une voie plus générale, régulée seulement partiellement par HrpG et HrpX.

Vitis vinifera subsp. vinifera L., les principales espèces de raisins sont cultivées pour la production de fruits et la production de vin dans le monde est un hôte naturel d'une grande variété de micro-organismes procaryotes et eucaryotes qui interagissent avec la vigne, ayant des effets bénéfiques ou phytopathogènes. Ils pourraient également jouer un rôle majeur dans le rendement des fruits, la qualité du raisin, la protection des plantes et, finalement, dans le modèle de la fermentation du raisin et la production de vin. La phyllosphère (constituée des parties aériennes de la plante) est l'un des habitats microbiens les plus répandus sur terre et est un milieu assez négligé, en particulier dans les vignes et de nombreuses questions liées à cet habitat microbien sont toujours sans réponse.Cette thèse est un effort pour répondre à une question fondamentale en écologie microbienne: quels sont les facteurs qui déterminent le microbiome dans la phyllosphère de la vigne? Les communautés microbiennes de la phyllosphère (PMCs) vivent à l'interface plante-climat et sa capacité à s'établir, prospérer et se reproduire sur la surface des feuilles ou des fruits dépend de plusieurs caractéristiques fonctionnelles microbiennes, comme la capacité de se fixer sur la cuticule et d'utiliser la foliaire. nutriments ainsi que les conditions climatiques dominantes comme la température, l'humidité de l'air et la pluie. La chimie des feuilles ou des fruits, la physiologie et la structure morphologique diffèrent selon le génotype et l'espèce puisque tous ces traits ont une base génétique, et cette variation peut mener à une combinaison différente d'assemblage de PMC parmi les génotypes de plantes. Ainsi, le premier objectif de notre travail était d'évaluer les impacts des cultivars de vigne (variétés de Vitis vinifera L) et des espèces de vigne (espèces Vitis entièrement différentes) sur l'assemblage du microbiome dans la phyllosphère à un endroit géographique particulier (pour minimiser les effets environnementaux) . Plus tard, les impacts de certains cultivars et terroirs de vigne commercialement importants (représentés par trois zones climatiques françaises) ont également été évalués et comparés. Les impacts de la saison et des organes extérieurs de la plante (feuilles et baies) sur la structuration des taxons microbiens dans la phyllosphère ont également été évalués et présentés dans ce travail. De plus, des impacts spécifiques à l'espèce sur le microbiome de la phyllosphère ont également été testés et représentés.Dans l'ensemble, notre étude a évalué et comparé les nombreuses facettes des facteurs qui peuvent influencer structure du microbiome dans la phyllosphère avec un accent particulier sur la pression de sélection relative exercée par le génotype de la vigne et son interaction avec différentes conditions climatiques (ou terroir), ce qui peut améliorer nos chances de trouver des gènes contrôlant les PMCs sur la phyllosphère. les gènes sont réellement importants dans des environnements réalistes et probablement ces gènes nous donneraient de nouvelles idées pour la sélection de nouveaux cépages sains présentant de meilleurs caractères sur leur phyllosphère. De plus, considérant que les PMC végétales jouent un rôle crucial dans la santé et la forme des plantes car elles peuvent moduler la susceptibilité foliaire aux infections, cette étude pourrait également être utile pour développer des méthodes de biocontrôle innovantes et naturelles ou phytostimulation contre les pathogènes de la vigne. de variétés résistantes innovantes. / Vitis vinifera subsp. vinifera L., the main grape species are grown for fruit and wine production over the world is a natural host of a wide variety of prokaryotic and eukaryotic microorganisms that interact with grapevine, having either beneficial or phytopathogenic effects. They could also play a major role in fruit yield, grape quality, plant protection and, ultimately, in the pattern of grape fermentation and wine production. Phyllosphere (consists of the aerial parts of the plant) is one of the most prevalent microbial habitats on earth and is quite a neglected milieu, especially in grapevines and many questions related to this microbial habitat, are still unanswered.This thesis is an effort to answer a very fundamental question in microbial ecology- what are the drivers that shape the microbiome in the grapevine's phyllosphere? The phyllosphere microbial communities (PMCs) live at the plant-climate interface and its ability to establish, thrive and reproduce on the leaf or fruit surface depends on several microbial functional traits, such as the ability to attach to the cuticle and to use the foliar nutrients as well as well as to the prevailing climatic conditions like temperature, air humidity and rain. Leaf or fruit chemistry, physiology, and morphological structure differ among plant genotype and species as all these traits have a genetic basis, and this variation may lead to a different combination of PMCs assemblage among plant genotypes. Hence, the first objective of our work was to assess the impacts of grapevine cultivars (varieties of Vitis vinifera L) and grapevine species (entirely different Vitis species) on microbiome assemblage in the phyllosphere at a particular geographic location (to minimize the environmental effects). Later on, impacts of some commercially important grapevine cultivars and terroirs (represented by three French climate zones) were also assessed and compared. Impacts of the season and exterior plant organs (leaf and berries) on microbial taxa structuring in the phyllosphere was also assessed and presented in this work. Furthermore, species-specific impacts on phyllosphere microbiome were also tested and represented.Overall our study assessed and compared the many facets of the factors that may influence themicrobiome structure in the phyllosphere with a special focus on relative selection pressure exerted by grapevine genotype and its interaction with different climatic conditions (or terroir), which may improve our chances to find genes that controls PMCs on phyllosphere, and simultaneously increase our confidence that those genes are actually important in realistic environments and probably those genes would give us new insights for breeding new and healthy grape varieties displaying better traits on their phyllosphere. Moreover, considering that the plant PMCs plays a crucial role in plant health and fitness as it can modulate leaf susceptibility to infection, this study could also be helpful to develop innovative and natural biocontrol methods or phytostimulation against grapevine pathogens or rethink breeding schemes for the creation of innovative resistant varieties.

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 sols des oliveraies subissent des pressions environnementales fortes telles que les contraintes pédoclimatiques méditerranéennes et des pratiques agronomiques intensives. Ils requièrent une grande attention face aux changements climatiques. En zone littorale, les stress osmotiques et thermiques s’intensifient. Dans un contexte d’exacerbations de pressions, les sols pourraient subir des modifications profondes de leur qualité, modifications qu’il serait possible d’atténuer en adoptant des pratiques agricoles "durables". Ce projet de thèse a pour objectif d’examiner, en tenant compte de la littoralité, l’impact de pratiques conventionnelles et de conservation sur les activités microbiennes des cycles du C et N et les caractéristiques chimiques du sol. Ont été évaluées dépendamment de la distance à la mer, I)les fonctions des communautés microbiennes de la phyllosphère et de la rhizosphère de l’olivier, II)l’incidence du labour, de co-culture de Fabaceae, d’un enherbement et d’un apport de margions au Liban et en France, III)les réponses microbiennes à des stress hydriques après différentes pratiques. Ce travail a porté plus précisément sur les activités enzymatiques et cataboliques microbiennes intervenant dans la transformation de la matière organique dont la qualité a été étudiée par RMN du solide13C. Ce travail a permis d’observer une littoralité des fonctionnements microbiens avec une atténuation probable des émissions de CO2 par l’utilisation des pratiques de conservation. Par conséquent il est nécessaire de développer en oléiculture intensive des pratiques garantissant la stabilité des fonctions écologiques supportées par les relations sols/microorganismes/plantes. / Olive grove soils are subjected to harsh environmental pressures such as Mediterranean constraints and intensive agriculture practices. They require a great attention in the context of climate change. In coastal areas, osmotic and thermal stresses are intensified. Under these conditions of intensified pressure, significant changes in soil quality may occur and these changes can be mitigated by ‘sustainable’ farming practices. Thus, this thesis project aimed at evaluating, under coastal constraints, the impact of conventional and conservation practices on microbial activities involved in C and N cycles, and soil chemical characteristics. Depending on the distance from the sea, we evaluated i) functions of microbial communities of olive rhizosphere and phyllosphere, ii) the effect of tillage, Fabaceae co-culture, natural grass, OMW in Lebanon and France, iii) microbial responses to water stress under different practices. This work focused on microbial activities involved in the transformation of organic matter, whose quality was studied by solid state NMR 13C. Therefore, this work reported a ‘coastal print’ on microbial functioning and a likely reduction of CO2 emissions through the application of conservation practices. Therefore, it is necessary to develop, under olive tree culture intensification, practices ensuring stability of ecological functions supported by soils / microorganisms / plants relationships.

De nombreux et divers micro-organismes vivent dans les tissus interne et externe desfeuilles des plantes, la phyllosphère. Ils influencent de nombreux traits, les interactions biotiques,le flux d’énergie, la tolérance au stress de leur hôte et en fin de compte la valeur sélectivede leurs hôtes. Il a été montré que plusieurs traits quantitatifs de plantes structurentla communauté microbienne de la phyllosphère. Ainsi des Loci de ces traits quantitatifs(Quantitative Trait Loci QTL) liés à la structure de cette communauté étaient attendus.L’objectif principal de ce travail était de rechercher des régions génomiques chez le chêne(Quercus robur L.), dont l’effet se prolonge jusqu’au niveau de la communauté, influençantainsi le microbiote de la phyllosphère. Tout d’abord, nous avons étudié la composition etle réseau d’interactions du microbiote de la phyllosphère partant un intérêt particulier àErysiphe alphitoides, un agent pathogène majeur pour les chênes. Nous avons montré quel’infection par E. alphitoides est accompagnée par des changements dans la composition dela communauté fongique foliaire, mais pas dans le composition de la communauté bactérienne.Nous avons souligné certains partenaires d’interaction d’E. alphitoides et nous avonsmontré que le réseau d’interactions microbiennes, contrairement aux résultats précédents,été dominé par des interactions positives. Ensuite nous avons effectué une analyse QTLde descripteurs de la communauté microbienne dans une population de pleins frères. Nousavons trouvé 8 QTL correspondant à des traits de la communauté microbienne: compositionfongique et bactérienne, diversité fongique, pourcentage de Erysiphe alphitoides. Troisd’entre eux sont colocalisés avec un QTL de sensibilité à E. alphitoides, suggèrent un fortdéterminisme génétique de la résistance à l’oïdium chez Q. robur. Enfin, nous présentonsles résultats préliminaires d’une étude d’association génétique et discutons nos résultatsavec une perspective évolutive. / Numerous and various microorganisms inhabit inner and outer tissues of plant leaves, thephyllosphere. They influence many plant traits, biotic interactions, energy flux, host stresstolerance and ultimately the fitness of their hosts. Many plant quantitative traits wereshown to structure the phyllosphere microbial community. Hence quantitative trait loci(QTLs) linked to the structure of this community were expected. The main objective ofthis work was to search for genomic regions in oak (Quercus robur L.), whose effect extendsto the community level, influencing the phyllosphere microbiota. First, we studied thecomposition and the interaction network of oak phyllosphere microbiota with specific focuson Erysiphe alphitoides, a major biotrophic pathogen of oak. We showed that infection byE. alphitoides is accompanied by changes in the foliar fungal community composition butnot in the bacterial community composition. We highlighted likely interaction partners ofE. alphitoides and we showed that the complex microbial interaction network, in contrastto previous findings, was dominated by positive interactions. Next we performed QTLanalysis of microbial community descriptors in a full-sib mapping population of oak. Wefound 8 QTLs for microbial community traits: fungal and bacterial composition, fungaldiversity, and percentage of Erysiphe alphitoides reads. Three of these QTLs colocalizedwith a QTL for powdery mildew sensibility, suggesting for strong genetic determinism ofpowdery mildew resistance in Q. robur. Finally we present preliminary results of a geneticassociation study and discuss our findings within an evolutionary perspective.

La phyllosphère est l’habitat fourni par la partie foliaire des plantes. De nombreuses espèces microbiennes - pathogènes, saprophytes ou mutualistes des plantes - peuplent cet environnement. Ce compartiment microbien influence donc la dynamique et la structure des communautés végétales. L’objectif principal de cette thèse était d’étudier les effets potentiels du changement climatique sur la structure des assemblages fongiques de la phyllosphère des arbres forestiers, et sur la niche écologique des espèces fongiques pathogènes des arbres forestiers. Nous avons pour cela utilisé deux approches, i) l’étude de gradients altitudinaux et ii) la construction de modèles de niche bioclimatique.Les assemblages fongiques de la phyllosphère des arbres forestiers étant encore peu connus, nous avons dans un premier temps décrit leur diversité et quantifié leur variabilité spatiale à l’échelle d’une parcelle forestière.Nos résultats montrent que la phyllosphère d’un arbre forestier abrite quelques centaines d’espèces fongiques, avec quelques espèces dominantes et beaucoup d’espèces rares. Les facteurs structurant ces assemblages incluent à la fois des facteurs abiotiques et biotiques : la température apparaît comme la variable climatique la plus explicative le long d’un gradient altitudinal ; à l’échelle d’une parcelle, la proximité génétique entre arbres est plus déterminante que leur distance géographique.L’analyse des modèles de niche des champignons pathogènes forestiers à l’échelle de la France met en évidence des limitations climatiques, les pluies estivales étant une variable explicative importante.Toutefois, plusieurs espèces introduites occupent déjà la plus grande part de la distribution de leur hôte,sans limitation apparente par le climat. Les effets du changement climatique sur la plupart des pathogènes s’exerceront d’abord indirectement par des effets dépressifs très importants sur l’abondance de leurs arbres-hôtes. Seuls les pathogènes adaptés au biotope méditerranéen verraient leur impact s’accroitre. / Phyllosphere is the habitat provided by the leaves of living plants. Many microbial species -pathogens, saprophytes or mutualists of plants - inhabit this environment. These microbes therefore influence the dynamics and structure of plant communities. The main objective was to study the potential effects of climate change on the structure of phyllosphere fungal assemblages, and on the ecological niche of pathogenic fungal species of forest trees. We used two approaches, i) the study of altitudinal gradients and ii) the construction of bioclimatic niche models. Since phyllosphere fungal assemblages of forest trees are still poorly known, we first described their diversity and quantified their spatial variability at the scale of a forest stand.Our results show that the phyllosphere of a forest tree houses hundreds of fungal species, with few dominant species and many rare species. Factors structuring these assemblages include both abiotic and biotic factors: the temperature appears as the most explanatory variable along an elevation algradient. At the scale of a forest stand, the genetic proximity between trees is more important than the geographic distance. Analysis of the bioclimatic niche models of pathogenic fungi forest at the French scale highlights some climatic limitations, and the summer rainfall is an important explanatory variable. However, many introduced species already occupy the distribution of their host, without apparent climatic limitation. The effects of climate change on most pathogens will be exercised indirectly by very important depressive effects on the abundance of their host trees. Only pathogens adapted to the Mediterranean biotope would increase their impact.