Botrytis cinerea Pers., [forme imparfaite du Botryotinia fuckeliana (de Bary) Whetzel.] est le champignon ascomycète responsable de la pourriture grise (moisissure grise, pourriture de la grappe) chez des centaines de plantes hôtes au niveau mondial. Il est considéré comme un agent pathogène à haut risque de développement de résistance aux fongicides et s’attaque aux fruits, aux légumes mais, aussi aux plantes ornementales. Afin de lutter contre les maladies causées par B. cinerea, plusieurs familles de fongicides de synthèse sont homologuées au Canada. Un des fongicides récemment introduit et fréquemment utilisé est le boscalide. L’utilisation du boscalide combiné à la pression de sélection a mené au développement de la résistance dans les populations de B. cinerea. La génétique des mécanismes de résistance étant de plus en plus documentée, plusieurs mutations responsables de la résistance au boscalide ont été identifiées sur le gène de la sous-unité B de la succinate déshydrogénase (SdhB). Des substitutions d’acides aminés provoqués par des polymorphismes nucléotidiques (SNP) sont associées à cette résistance. Les mutations les plus fréquentes retrouvées chez les individus résistants sont la substitution d’une histidine par une tyrosine (H272Y), par une arginine (H272R), ou par une leucine (H272L) au codon 272 de la sous-unité SdhB. De plus, sur le codon 225, une proline est substituée par une phénylalanine (P225F) et sur le codon 230, une asparagine est substituée par une isoleucine (N230I). Il existe des outils moléculaires pour détecter les mutations H272Y, H272R, H272L, P225F et N230I, mais ils ne permettent pas d’analyses quantitatives et leur précision est limitée. Il devient donc important de développer une méthode efficace permettant de détecter et quantifier simultanément les mutations liées à la résistance au boscalide. L’objectif du travail était donc de développer un nouvel outil de détection et de quantification des mutations reliées à la résistance au boscalide chez B.cinerea. À l’aide d’une banque d’individus de B.cinerea déjà caractérisés pour la présence des cinq mutations (P225F, N230I, H272L, H272Y et H272R) et caractérisés pour la résistance au boscalide, un nouvel essai de pyroséquençage a été mis au point sur plateforme PyroMark Q24 (Qiagen). L’utilisation du PyroMark Q24 comme outil de détection et de quantification de cinq mutations reliées à la résistance au boscalide a permis de repousser les limites des techniques existantes. La technique est basée sur le séquençage par synthèse générant des données quantitatives avec une précision de 5%. Les résultats ont démontré une relation linéaire (R[indice supérieur 2]=0,99) entre les ratios (0% à 100%) de spores d'individus résistants et sensibles connus et prédit avec le PyroMark Q24. Le pyroséquençage est une technologie prometteuse puisqu’elle favorisera l’étude populationnelle en offrant la possibilité de combiner les échantillons et permettra ainsi d'analyser un grand nombre d’échantillons plus rapidement, avec une meilleure précision que les technologies de détection actuelles. La disponibilité d’informations quantitatives sur la proportion de chacune des mutations présentes dans une population permettra l’amélioration de la compréhension et de la gestion face à la résistance aux fongicides au sein de la communauté agricole.

L’aire de distribution des espèces est conditionnée à la fois par des facteurs biotiques et abiotiques et ses frontières dépendent généralement des limites physiologiques de l’espèce. Ainsi, en bordure d’aire de répartition, les populations se caractérisent par une diversité génétique moindre ainsi qu’une forte différentiation génétique et leur existence dépend d’un équilibre fragile entre événements de colonisation et d’extinction.Depuis les années 1970, l’augmentation et l’accélération des pressions anthropiques exercées sur les écosystèmes bouleversent ces équilibres et des modifications de l’aire de répartition sont observées chez certaines espèces dont le bivalve Macoma balthica, espèce clé des écosystèmes littoraux en Europe, dont la limite sud de répartition s’est décalée vers le nord-est au cours des quarante dernières années.Afin d’évaluer les capacités adaptatives de M. balthica et dans un but de conservation, deux approches complémentaires ont été menées dans des environnements contrastés qui ont permis de mettre en évidence des signes d’adaptation locale.D’une part, l’étude du génome neutre à l’aide des outils méthodologiques et concepts de la génétique des populations a permis d’inférer l’histoire démographique de l’espèce avec une attention particulière portée sur une baie en limite d’aire de répartition (Baie de Marennes Oléron, France) et sur une baie soumise à de fortes pressions physico-chimiques (Baie de Gdansk, Pologne). Nous avons mis en évidence notamment :(i) un polymorphisme significatif dans les populations en limite d’aire en opposition avec les attendus théoriques(ii) des ruptures au flux de gènes dans le golfe de Gascogne soumis au réchauffement des eaux de surface mais aussi le long d’un gradient environnemental dans la baie de Gdansk. D’autre part, l’étude moléculaire de la sélection a été menée par la méthode de pyroséquençage sur le transcriptome d’individus prélevés en milieux contrastés. Cette étude a permis de mettre en évidence des tendances d’expression différentielle de gènes de réponse générale au stress selon le milieu considéré. / Species distribution is conditioned by biotic and abiotic factors and its borders depend generally on physiological limits of species. At the edge of their distribution, populations are characterized by a less genetic diversity as well as a strong genetic differentiation and their existence depends on a fragile balance between colonization and extinction.Since the 1970s, the increase and the acceleration of the anthropological pressures exercised on ecosystems upset this balance. As a consequence, modifications of many species distributions are observed. As an example, the south end of the distribution of the bivalve Macoma balthica, a key species of the european littoral ecosystems has moved towards the northeast during the last forty years.In order to conserve this species, we need to estimate the adaptive capacities of M. balthica. Two complementary approaches were undertaken in contrasting environments. The neutral genome was studied using population genetics methods to the demographic history of the species with a particular attention at the edge of its distribution (Bay of Marennes Oléron, France) and in a bay subjected to strong physico-chemical pressures (Bay of Gdansk, Poland). We brought to light in particular:1) A significant polymorphism in the populations at the edge of the distribution in contrast to theoretical predictions.2) A geneflow rupture correlated with high sea surface temperature (in the Bay of Biscay) and also along an environmental gradient ( derived from multiple parameters) in the bay of Gdansk.The molecular study of natural selection was conducted by the method of pyroséquençage using transcriptome from individuals at specific locations. This study allowed us to bring to light tendencies of differential gene expression implicated in the general response to stress.

Les zones arides couvrent environ un tiers de la surface terrestre de la planète. Des études visant à comprendre la dispersion microbienne dans les déserts ont été réalisées. En effet, les communautés microbiennes du sable des déserts peuvent jouer un rôle important dans la stabilité des sols. Le pyroséquençage pour les ARNr 16S à partir de l’ADN total extrait des sols des échantillons de sable peut donner des renseignements clés sur la structure des communautés bactériennes qui les composent. Dans cette étude, la diversité et la structure des communautés bactériennes de la surface du sol des déserts des l'États de l'Utah et du Maine ont été mises en évidence. Nous avons mise en œuvre une procédure permettant l'analyse des séquences de l’ADNr 16S en combinant des outils préexistants dédiés à la métagénomique. Ainsi, des corrélations entre certains facteurs environnementaux et la diversité bactérienne dans les deux déserts, ont pu être établis.Le désert du Maine situé dans le nord-est Etats-Unis est une étendue de boue glaciaire, entourée par une forêt de pins. Le sol de ce désert possède les caractéristiques d’on sable avec de très faibles capacités de rétention d'eau, d’une rétention des éléments nutritifs, ainsi qu’une valeur de pH relativement faible (pH 5,09). Les échantillons provenant de ce site présentent donc des propriétés particulièrement intéressantes à étudier en lieu avec la diversité bactérienne. Deux échantillons de sable de la surface du désert du Maine ont été obtenus, et le pyroséquençage des gènes d'ADNr 16S obtenus après amplification par PCR à partir de l'ADN total extrait a été utilisé pour évaluer la diversité bactérienne, la structure de la communauté bactérienne et l'abondance relative des principaux taxons. Nous avons observé que les échantillons de sol provenant du désert du Maine présentent une diversité bactérienne singulière, avec une prédominance de Proteobacteria et Actinobacteria. Les bactéries du genre le plus abondant, Acidiphilium, représentent 12,5% du total des séquences d'ADNr 16S. Au total, 1 394 OTU ont été comptabilisées. En comparant les résultats de notre population bactérienne avec des études portant sur des sols avec caractéristiques similaires, nous avons constaté que les échantillons du Maine contiennent une faible diversité du phylum Acidobacteria que les sols acides des certains forêts, et moins de Firmicutes ainsi que plus de Proteobacteria que les sols des déserts oligotrophes.Le Désert de l'Utah présente des caractéristiques géographiques qui ressemblent à Mars. En effet il est caractérisé par la présence de collines de couleur rouge et de sols constitués de grès. Les sites d'échantillonnage couvrent le Gobblin Valley State Park et autour, notamment sur le plateau du Colorado. Avec des approches similaires à ceux utilisés pour le désert du Maine, des corrélations entre facteurs environnementaux (paramètres physico-chimiques) et diversité de structure des communautés bactériennes obtenus, ont été étudiés. Les phylums prédominants sont les Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes et Gemmatimonadetes. Les genres les plus abondants dans nos échantillons sont Cesiribacter, Lysobacter, Adhaeribacter, Microvirga et Pontibacter. Mais de façon notable, il semble que l'abondance relative des Alphaproteobacteria et des Gemmatimonadetes est significativement corrélée aux certains facteurs environnementaux des sols, par exemple de pH et des concentration des matières organiques. / Aridity is the dominant climatic factor over approximately 30% of the land surface of the world. Research concerning microbial populations in two U.S. deserts has been performed to determine the diversity of these bacteria. Pyrosequencing-based profiling of 16S rRNA amplicons from surface soils of sand samples can provide key insights into the structure of bacterial communities and their diversity. In this study, we demonstrated the bacterial diversity and community structures of surface soil in the Corolado Plateau in the Utah State and the Desert of Maine using pyrosequencing of 16S rRNA amplicons. We built our pipeline for the analysis of 16S rRNA pyrosequencing data by combining several existing tools of metagenomics. We also examined correlations between certain environmental factors and bacterial diversity in the two deserts.The Desert of Maine is a tract of glacial silt, surrounded by a pine forest, in the state of Maine located in the northeastern USA. The soil of the Desert of Maine has a sandy texture with poor water holding abilities, nutrient retention capabilities and a relatively low pH value (pH 5.09). Samples from this site thus present an interesting place to examine the bacterial diversity in mineral sandy loam soils with an acidic pH and low concentrations of organic materials. Two surface sand samples from the Desert of Maine were obtained, and pyrosequencing of PCR amplified 16S rDNA genes from total extracted DNA was used to assess bacterial diversity, community structure and the relative abundance of major bacterial taxa. We found that the soil samples from the Desert of Maine showed high levels of bacterial diversity, with a predominance of members belonging to the Proteobacteria and Actinobacteria phyla. Bacteria from the most abundant genus, Acidiphilium, represent 12.5% of the total 16S rDNA sequences. In total, 1394 OTUs were observed in the two samples, with the number of common OTUs observed in both samples being 668. By comparing our bacterial population results with studies on related soil environments, we found that the samples contained less Acidobacteria than soils from acid soil forests, and less Firmicutes plus more Proteobacteria than soils from oligotrophic deserts.Deserts in Utah has geographic features that resemble Mars, characterized by red-colored hills, soils and sandstones. Our sample sites cover the Goblin Valley State Park and nearby regions on the Colorado Plateau. We also examined physicochemical parameters of soil from the sample sites to investigate correlations between bacterial community structure and environmental drivers. The predominant phyla of the samples represent members of the Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, and Gemmatimonadetes. The most abundant genera in our samples are Cesiribacter, Lysobacter, Adhaeribacter, Microvirga and Pontibacter. We found that the relative abundance of Alphaproteobacteria and Gemmatimonadetes are significantly correlated to some environmental factors of soils, such as pH and concentration of organic matters.

Les relations entre le microbiote intestinal et la santé humaine ont été suggérées par les études métagénomiques. Microbial culturomics utilise de nombreuses conditions de culture avec une méthode d'identification rapide par MALDI-TOF, ou par séquençage de l'ARN 16S pour les colonies non identifiées. L'étude pionnière a permis d'identifier 340 bactéries différentes, dont 31 nouvelles espèces bactériennes et 174 espèces bactériennes décrite pour la première de l'intestin humain. Le séquençage du génome de chaque nouvelle espèce a permis de décrire le plus grand génome d'une bactérie isolée chez l'homme (Microvirga massiliensis, 9,3 Mo) et de générer environ 10 000 gènes précédemment inconnus (ORFans) facilitant les futures études métagénomiques. Le pyroséquençage sur les mêmes échantillons a révélé que seulement 51 espèces étaient détectées par les 2 techniques. Culturomics a démontré sa supériorité par rapport au pyroséquençage lors de l'étude d'une selle d'une patiente traitée pour une tuberculose ultra-résistante. Le pyroséquençage de 2 échantillons de selles de patients traités par antibiotiques a révélé 45 à 80% de séquences assignées au phylum des Verrucomicrobia. L'étude par culture de ces mêmes échantillons n'a pas permis d'isoler cette espèce.Grâce à l'étude de 14 échantillons de selles différents par culturomics, nous avons cultivé 520 espèces bactériennes différentes, dont 57 nouvelles espèces bactériennes et 260 espèces décrites pour la première fois à partir du microbiote digestif. Après cette phase de description, les études suivantes pourront tenter d'établir un lien entre les nouvelles espèces bactériennes et le statut clinique des patients étudiés. / Relationships between gut microbiota and human health have been already suggested thanks to metagenomics studies. Microbial culturomics is based on the use of a large number of culture conditions with a rapid identification method by MALDI-TOF or by 16SrRNA amplification and sequencing for the unidentified colonies. The seminal study allowed to identify 340 different bacteria including 31 new bacterial species, 174 bacterial species first described from the human gut. The genome sequencing of each new species allowed to describe the largest genome for a human bacteria (Microvirga massiliensis; 9,3 Mb) and to generate approximately 10,000 previously unknown genes (ORFans) facilitating the future metagenomics studies. In parallel, pyrosequencing performed on the 3 same samples revealed a dramatic low overlapping between the 2 methods with only 51 species detected. In addition, culturomics has demonstrated its superiority than pyrosequencing of a stool from a patient treated for a XDR-tuberculosis. Conversely, the pyrosequencing performed on 2 stool samples of patients treated by antibiotics revealed from 45 to 80% of sequences assigned to Verrucomicrobia although the culturomics study of these same samples did not allowed to culture this species.Currently, thanks to the study of 14 different stool samples by culturomics, we have cultured 520 different bacterial species including 57 new bacterial species and 260 species first described from human gut. After this comprehensive description phase, the following studies will attempt to make a link between new bacterial species and clinical status of the patients studied.

L'aire de distribution des espèces est conditionnée à la fois par des facteurs biotiques et abiotiques et ses frontières dépendent généralement des limites physiologiques de l'espèce. Ainsi, en bordure d'aire de répartition, les populations se caractérisent par une diversité génétique moindre ainsi qu'une forte différentiation génétique et leur existence dépend d'un équilibre fragile entre événements de colonisation et d'extinction.Depuis les années 1970, l'augmentation et l'accélération des pressions anthropiques exercées sur les écosystèmes bouleversent ces équilibres et des modifications de l'aire de répartition sont observées chez certaines espèces dont le bivalve Macoma balthica, espèce clé des écosystèmes littoraux en Europe, dont la limite sud de répartition s'est décalée vers le nord-est au cours des quarante dernières années.Afin d'évaluer les capacités adaptatives de M. balthica et dans un but de conservation, deux approches complémentaires ont été menées dans des environnements contrastés qui ont permis de mettre en évidence des signes d'adaptation locale.D'une part, l'étude du génome neutre à l'aide des outils méthodologiques et concepts de la génétique des populations a permis d'inférer l'histoire démographique de l'espèce avec une attention particulière portée sur une baie en limite d'aire de répartition (Baie de Marennes Oléron, France) et sur une baie soumise à de fortes pressions physico-chimiques (Baie de Gdansk, Pologne). Nous avons mis en évidence notamment :(i) un polymorphisme significatif dans les populations en limite d'aire en opposition avec les attendus théoriques(ii) des ruptures au flux de gènes dans le golfe de Gascogne soumis au réchauffement des eaux de surface mais aussi le long d'un gradient environnemental dans la baie de Gdansk. D'autre part, l'étude moléculaire de la sélection a été menée par la méthode de pyroséquençage sur le transcriptome d'individus prélevés en milieux contrastés. Cette étude a permis de mettre en évidence des tendances d'expression différentielle de gènes de réponse générale au stress selon le milieu considéré.

Ces travaux de recherche, menés par une approche écosystémique et par la mise en œuvre de plusieurs méthodes moléculaires (TSA-FISH, qPCR et pyroséquençage), ont eu pour objectif (i) d'acquérir des données quantitatives concernant divers groupes eucaryotes unicellulaires présents dans la fraction picoplanctonique lacustre, (ii) d'explorer la dynamique spatiale et temporelle de ces groupes picoeucayotes tant en terme d'abondance que de diversité phylogénétique, et ceci à différentes échelles d'observation, et (iii) d' apporter une profondeur d'analyse supplémentaire de la diversité et de la structure des picoeucaryotes par l'utilisation de séquençage massif. L'utilisation de sondes oligonucléotidiques spécifiques a mis en évidence l'importance quantitative d'organismes photosynthétiques appartenant aux Chrysophycées, Chlorophycées, ainsi que la présence récurrente de groupes potentiellement parasites-saprophytes (Perkinsozoa, Fungi, LKM11). L'étude de la répartition spatiale (verticale) et géographique (trois lacs) de ces groupes par cette même approche a mis en lumière des différences d'abondance selon le statut trophique et la profondeur. Ainsi, la présence dans des proportions significatives d'organismes pigmentés (Chlorophycées, Haptophycées) en zone hypolimnique non éclairée nous a conduit à émettre l'hypothèse de l'importance de la mixotrophie au sein de la fraction picoplanctonique. Par ailleurs, l'utilisation du séquençage à haut débit a permis de révéler une importante diversité (1017 OTUs) 10 à 100 fois supérieure à celle décrite classiquement (clonage-séquençage de l'ADNr 18S). Son application à une échelle temporelle fine (2/3 jours) a permis de mettre en évidence d'importants et continuels remaniements au sein de la communauté picoeucaryote impliquant principalement les 21 OTUs appartenant au “core taxa” (>1% des séquences), et des taxa présentant des abondances intermédiaires (0,01-1% des séquences). A contrario, l'assemblage des taxa rares (<0,01%) composant plus de la moitié de la diversité décrite, s'avère quant à lui relativement stable au cours du temps. Les données acquises au cours de ce travail contribuent à alimenter les débats concernant les patrons de diversité microbienne et suggèrent la nécessité de mieux intégrer la notion de diversité fonctionnelle dans ces réflexions. / The studies reported in this manuscript aimed (i) to acquire quantitative data on various unicellulareukaryotes detected in the lacustrine picoplanktonic size fraction, (ii) to explore the spatial and temporaldynamics of these picoeucayotic groups both in terms of abundance and phylogenetic diversity, atdifferent scales of observation, and (iii) to bring an additional in-depth analysis of the picoeukaryotesdiversity and structure by using massive sequencing. These questions were investigated by an ecosystemicapproach, and, by coupling different molecular techniques (TSA-FISH, qPCR and pyrosequencing).Theuse of specific oligonucleotide probes highlighted the quantitative importance of photosyntheticorganisms (Chrysophyceae, Chlorophyceae), especially in summer, and the recurrent presence of putativeparasites-saprophytes groups (Perkinsozoa, Fungi, LKM11) was also confirmed. The study of the spatial(vertical) and geographical distribution (three lakes) of these groups showed differences in abundanceaccording to the trophic status and depth. The presence, in the hypolimnion, of pigmented organisms insignificant proportions (Chlorophyceae, Haptophyceae) suggested a mixotrophic activity exerted by thesegroups. Furthemore, the analyses of the picoeucaryote community by high-throughput sequencingrevealed an important diversity (1017 OTUs), 1 to 2 orders of magnitude larger than classically obtainedby cloning-sequencing of 18S rDNA. Its application at short time scales (2/3 days) revealed important andcontinual rearrangements in the picoeukaryote community which mainly involved 21 OTUs belonging tothe "core taxa" (> 1% of sequences), and taxa with intermediate abundances (0.01 to 1% of sequences).Conversely, the rare taxa community (<0.01%), which represented more than half of the describeddiversity, is in turn relatively stable over time.The data acquired contribute to the debate about thepatterns of microbial diversity. They suggest the need to better integrate the concept of functionaldiversity in these reflections.

Au cours des dernières anneés, la taxonomie bactérienne a subi de profonds changements mais peu de consensus existent quant à la description précise des procaryotes. La diversité des procaryotes a été estimeé à 107 espèces, et la classification actuelle contient plus de 12 900 espèces officiellement reconnues. Ceci souligne l'absence d'un répertoire des procaryotes isolés chez l'homme. Nous avons constitué ce répertoire qui contient 2 156 espèces différentes réparties en 12 phyla,Notre second travail est la caractérisation du microbiote digestif par 5 approches varieés (cytométrie de flux, coloration de gram, TEM, qPCR, pyroséquençage). Nous avons analysé 16 selles de patients en comparant le taux de procaryotes de type gram positif/négatif. La moitié des procaryotes de type gram négatif n'est pas détecté par le pyroséquençage,alors qu'ils sont décrits comme les constituants majeurs de ce microbiote d'après les 1ères études réaliseés utilisant la culture.Dans notre 3ème travail, nous avons voulu montrer que l'utilisation de la culture bactérienne n'est pas inférieure aux techniques de séquençage pour étudier la diversité du microbiote digestif. Au total, depuis 4 ans, 685 échantillons ont été analysés et plus de 500 000 colonies ont été identifieés par MALDI-TOF. Ce travail a permis d'augmenter de 77,5 % le nombre d'espèces identifieés dans le tube digestif. Les nouvelles espèces sont décrites suivant le concept « taxonogenomics » incluant des donneés phénotypiques et le séquençage du génome. / Bacterial taxonomy has undergone tremendous changes over time, with little historical consensus regarding specific descriptions of prokaryotes. The prokaryotes have been estimated about 107 species, and the current classification contained more than 12,900 species. This highlights the absence of an exhaustive and specific database listing all prokaryotes associated with humans. We found than the human prokaryotic repertoire contained 2,156 species, divided among 12 different phyla.The second aim of our work was to characterize the human gut microbiota using 5 different techniques, including morphologic and molecular approaches (flow cytometry, gram staining, electron microscopy, qPCR and pyrosequencing). We analyzed 16 stools samples of patient and we copared the rate of gram-positive and gram-negative prokaryotes obtained with each technique. We found than by pyrosequencing only a half of gram-negative prokaryotes was detected.Our third goal was to demonstrate that bacterial culture was not inferior to pyrosequencing to describe the gut diversity. Culturomics concept created during the pioneer study has revolutionized the approach of the microbiota exploration. Since 4 years, we have performed the analyze of 685 different samples and identified more than 500,000 colonies using the MALDI-TOF mass spectrometry. We have increased by 77.5% the number of species isolated in the gut. Each new species will be described following our new concept named "taxonogenomics", including phenotypic data and genome sequencing.

"Où peut-on trouver des microbes, et comment survivent-ils dans ces lieux ?" sont des questions essentielles afin de comprendre la vie sur Terre. Les populations bactériennes du sol sont connues pour jouer un rôle important dans les cycles biogéochimiques, l'entretien des sols, les effets climatiques et l'agriculture.Dans ce travail, j'ai utilisé la technique de pyroséquençage, via le produit d’une PCR d’ADNr 16S amplifiée extraite d’ADN totale, afin de révéler les populations bactériennes présentes dans quatre environnements inhabituels et oligotrophes différents:A. Les écosystèmes saumâtres sont largement distribués sur Terre et sont représentés par des systèmes aquifères salés et des sols salins. Nous avons examiné la composition bactérienne des sédiments des estuaires, sols saumâtres et des échantillons de sol sablonneux de la région de Camargue, échantillonnés pendant deux années consécutives. Les membres appartenant au phylum Proteobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Firmicutes, Acidobacteria et Actinobactéries ont été trouvés principalement dans les sols et sédiments. Nous avons constaté que les membres de ces groupes bactériens étaient associés principalement à des bactéries halophiles, sulfatoréductrices (SRB), nitratoréductrices et coliformes, dont leurs proportions ont probablement été affectées par la salinité et leurs localisations géographiques.B. Les bactéries associées à la rhizosphère des plantes sont connues pour jouer un rôle essentiel dans les cycles biogéochimiques, la nutrition des plantes et la lutte biologique contre les maladies végétales. Nous avons examiné les populations bactériennes de la rhizosphère du riz (Oryza sativa) en fin de croissance dans la région de la Camargue en 2013 et 2014. Les populations bactériennes les plus abondantes se sont révélées être des membres appartenant au phylum Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi et Gemmatimonadetes. Les genres bactériens auxquels appartiennent ces différents phylums sont connus pour participer dans des processus biogéochimiques du sol, tel que la nitrification, la dénitrification, l'oxydation, ainsi que comme agents de control biologique. Les proportions bactériennes trouvées varient considérablement en fonction de leur localisation géographique et selon l’année d’échantillonnage.C. Nous avons examiné les sols de surface de "Padza de Dapani" situés sur l'île de Mayotte au large de la côte est de l'Afrique, car cette région n’est pas un vrai désert, mais y ressemble due à l’érosion du sol. Les sols de Mayotte sont acides, oligotrophes et minéralisées, et leur population bactérienne principale appartient aux phylums des Actinobactéries, Proteobacteria et Acidobacteria. Un fait intéressant, les membres des genres Acinetobacter, Arthrobacter, Burkholderia et Bacillus sont prédominants dans nos échantillons, comme observé dans des déserts (asiatiques) chauds et jouant probablement un rôle dans la minéralisation des sols, expliquant la désertification.D. Les régions arides de la Terre constituent > de 30% de la surface continentale et les sols oligotrophes sont soumis à des facteurs environnementaux difficiles tels que la faible pluviométrie moyenne annuelle, l'exposition aux UV et les grandes fluctuations de température. Nous avons examiné les populations bactériennes présentes dans la rhizosphère des plantes pionnières et les sols de surface du désert de Jizan d'Arabie Saoudite. Les phylums bactériens les plus abondants appartiennent aux groupes des Bacteroidetes, Proteobacteria et Firmicutes qui diffèrent entre la rhizosphère des plantes étudiées par rapport à la surface du sol, à l'exception de la plante "Panicum Turgidum" qui contient des proportions élevées (70%) des membres appartenant au genre Flavobacterium. / “What microbes are where, and how do they live there” is now an essential question to understand life on Earth, even when comparing seemingly similar ecosystems in different locations. Soil bacterial populations are known to play important roles in biogeochemical cycles, soil maintenance, climatic effects and agriculture. I used pyrosequencing of PCR amplified 16S rDNA from total extracted DNA in order to reveal the bacterial populations living in four different unusual and oligotrophic environments: A. Saline areas are widely distributed on Earth’s and are represented by both saline lakes and saline soils. We examined the bacterial composition of estuary sediments, brackish and sandy soil samples from the Camargue region (Rhône delta in southern France) sampled in two consecutive years. Members belonging to the Proteobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Firmicutes, Acidobacteria and Actinobacteria phyla were found principally in saline sediment and soil samples. We found that members from these phyla were associated principally to halophilic bacteria, sulphate reducing bacteria (SRB), nitrate reducing bacteria and coliforms, and that their varying proportions were likely affected by salinity and geographical location. B. Bacterial populations associated with the rhizosphere of plants are known to play essential roles in biogeochemical cycles, plant nutrition and disease biocontrol. We examined the bacterial populations of the rhizosphere of rice (Oryza sativa) growing in the Camargue region in 2013 and 2014. The most abundant bacterial populations were found to be members belonging to the Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi and Gemmatimonadetes phyla. The genera members belong these phyla were found to participate in soil biogeochemical processes such as nitrification, denitrification, oxidation, as well as act as biocontrol agents. The bacterial populations were found to significantly vary by geographical location as well by year of collection. C. We examined the surface soils from “Padza de Dapani” on the island of Mayotte off the east coast of Africa, as this region is not a true (hot) desert, but resembles one due to extensive soil erosion. In the acidic, oligotrophic and mineralized soil samples from Mayotte, members of the Actinobacteria, Proteobacteria and Acidobacteria phyla dominated the bacterial populations. Interestingly, members of the genera Acinetobacter, Arthrobacter, Burkholderia and Bacillus were found to be predominant in our samples, as is also observed in hot (Asian) deserts and may play roles in soil mineral weathering, thus helping to understand desertification processes. D. Earth’s arid regions comprise >30% of the continental surface and the oligotrophic soils are subjected to harsh environmental factors such as low average annual rainfall, high UV exposure and large temperature fluctuations. We examined the bacterial populations present in the rhizosphere of pioneer plants and surface soils in the Jizan desert of Saudi Arabia. The most abundant bacterial phyla belonged to the Bacteroidetes, Proteobacteria and Firmicutes phyla that were different between the rhizosphere of plant versus these from surface sand, with the exception of the plant “Panicum Turgidum”, which contain in its rhizosphere high proportions (70%) of members belonging to the Flavobacterium genus.

L'ancienne mine de plomb et de zinc de Carnoulès (Gard, France) a généré 1.5 Mt de déchets d'où émerge un drainage de mine aux eaux acides alimentant un ruisseau, le Reigous. Ce site fournit un exceptionnel exemple d'adaptation à un environnement extrême en raison des eaux acides (pH~3) et de très fortes concentrations en métaux et métalloïdes, particulièrement en As. Dans les 30 premiers mètres du ruisseau, l'activité bactérienne conduit à un phénomène de remédiation naturelle avec la co-précipitation de 20 à 60% de l'As dissous avec du fer. Les bactéries présentes dans les sédiments du ruisseau ont dans un premier temps été décrites par clonage/séquençage du gène de l'ARNr 16S, puis les membres actifs des communautés bactériennes ont été révélés par une approche de métaprotéomique. L'étude des Archaea au sein des sédiments a révélé la présence de groupes impliqués dans la méthanogénèse ou dans l'oxydation de l'ammoniac qui pourraient participer au cycle du carbone ou de l'azote. Les eucaryotes ont été caractérisés pour la première fois sur ce site par pyroséquençage, mettant en évidence une forte proportion de champignons (60%). Enfin, l'étude des variations spatiotemporelles des populations bactériennes dans les eaux a conduit à l'identification de 6801 OTUs dont des phyla encore jamais identifiés sur ce site. La concentration en arsenic, la température et le potentiel redox semblent jouer un rôle dans la structuration de ces communautés. Ce travail de thèse a ainsi contribué à une meilleure connaissance des microorganismes présents (Bactéries, Archaea, Eucaryotes) et de leurs dynamiques spatiotemporelles en relation avec les paramètres physicochimiques du milieu. / Acidic mining drainage generated at Carnoulès, a former Pb-Zn mine (Gard, France) coincides with the spring of the Reigous Creek. This site provides an exceptional example of adaptation to extreme environments due to its acidic water (pH~3) and very high concentrations of metals and metalloids, particularly arsenic. During the first 30 m of downflow in Reigous Creek, natural remediation occurred, with co-precipitation of 20 to 60% of the dissolved arsenic with iron, mediated by bacteria. Bacterial communities inhabiting the creek sediments were first described by cloning/sequencing of the 16S rRNA genes and the active members were identified by a metaproteomic approach. A survey of the archaeal community in the sediment highlighted the presence of sequences phylogenetically related to methanogenic Archaea and to ammonia oxidizers, which could be involved in carbon and nitrogen biochemical cycling. The Eukaryotic communities were studied for the first time at this site by pyrosequencing, revealing that around 60% of the sequences belonged to Fungi. Finally, the study of the spatiotemporal variations of the water bacterial communities allowed the identification of 6801 OTUs including sequences of taxa never detected before. The environmental variables significantly correlated with bacterial community dynamics appear to be arsenic concentration, temperature and Eh. This PhD work has contributed to a better understanding of the spatiotemporal dynamics of microorganisms (Bacteria, Archaea, Eukaryotes) in relation with the physicochemical parameters of their environment.

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.