En Nouvelle-Calédonie, les sols développés sur roches ultramafiques (5.500 km2) sont constitués à plus de 65% d'oxy-hydroxyde de fer, ils présentent des teneurs très faibles en azote et en phosphore (1/10 à 1/100 des teneurs moyennes), de surcroît ils sont déséquilibrés pour le rapport Ca/Mg et contiennent des concentrations très élevées en métaux lourds (nickel, manganèse, cobalt, chrome). L'exploitation à ciel ouvert du nickel sur ces sols associés à des écosystèmes particulièrement originaux et diversifiés doit prendre en considération à la fois les intérêts économiques et les préoccupations écologiques. Des espèces endémiques pionnières des sols ultramafiques ou cicatricielles des sites miniers dégradés ont été identifiées. Parmi ces espèces, plusieurs espèces de Costularia (Cyperaceae) sont préconisées pour la revégétalisation des sites miniers après exploitation. Les itinéraires techniques de restauration écologique des sites miniers requièrent une approche pluridisciplinaire intégrant des données pédologiques, physiologiques et microbiologiques des écosystèmes des maquis miniers. L'analyse des relations sols/plantes sur une toposéquence comprenant différents types de maquis a permis de mettre en évidence une relation directe entre les concentrations du sol en éléments disponibles et la diversité et l'organisation des espèces, notamment pour ce qui concerne la structuration de la strate herbacée. Ce travail couplé à la mise en place par la société SIRAS Pacifique d'un champ semencier expérimental de Cyperaceae a permis de montrer que la croissance de Costularia comosa répond positivement à la fertilisation azotée et phosphatée. L'expérimentation a permis également de souligner que la vigueur, la vitesse de développement, le taux de mycorhization et la fructification des plants sont stimulés par des doses modérées de ces éléments. D'autres travaux réalisés ont apporté un approfondissement de nos connaissances sur le rôle des microorganismes associés aux racines des Costularia. Ainsi, nous avons montré que neuf espèces pionnières de Cyperaceae étudiées in situ, développent des symbioses mycorhiziennes arbusculaires. Une expérience de mycorhization contrôlée de Costularia comosa a permis de montrer que la mycorhization par Glomus etunicatum est fonctionnelle, avec une augmentation de la biomasse des plants 2,8 fois supérieure au témoin. De plus, la mycorhization réduit la concentration en nickel dans la plante, suggérant un rôle barrière du champignon mycorhizien vis-à-vis du nickel. Dans cette étude, nous présentons également une description des populations bactériennes aérobies, hétérotrophes et résistantes au nickel, isolées des racines de deux espèces de Costularia inféodées aux maquis. Ces populations bactériennes sont de faible densité et dominées par les Protéobactéries. Certaines des souches isolées présentent une tolérance à 15 mM de nickel soluble et la capacité de solubiliser les phosphates. L'avancement apporté dans les connaissances concernant la nutrition minérale des Cyperaceae et le rôle des microorganismes qui leur sont associés permet d'envisager la mise en place en routine de champs semenciers productifs et l'utilisation des microorganismes associés aux Costularia dans les itinéraires techniques de restauration écologique pour en améliorer la réussite.

L’utilisation du panic érigé amendé avec du biochar et/ou inoculé avec des rhizobactéries, pour produire de l’énergie, pourrait permettre de réduire les gaz à effets de serre. Afin d’évaluer les effets de ces amendements sur le contenu en carbone (C) de la plante et du sol, un essai a été mis en place sur un loam sableux à St-Augustin-de-Desmaures, selon un plan en tiroirs répété 3 fois avec en parcelles principales, un traitement de biochar de 10 Mg MS ha-1 et un traitement sans biochar, et en sous-parcelles, 3 doses d’azote ( 0,  25,  50 kg ha-1) et 2 traitements d’inoculation bactérienne. L’apport d’engrais minéral azoté a augmenté significativement le rendement en biomasse aérienne et en C lors de la 2e année de croissance. Le biochar et l’inoculation n’ont eu aucun effet sur la biomasse aérienne du panic et un effet marginal sur la biomasse racinaire. Aucun effet significatif n'a été observé sur le contenu en C du sol. / The use of switchgrass (Panicum virgatum L.) amended with biochar and/or rhizobacteria to produce energy, could potentially be a solution to reduce greenhouse gases and contribute to increase carbon (C) sequestration in soil. In this experiment, switchgrass was treated with biochar and N-fixing and P-solubilising bacteria in a split-plot experimental design. To assess the C dynamics in switchgrass production, the experiment was established on a sandy loam in St-Augustin-de-Desmaures near Quebec. A biochar treatment of 10 Mg of dry matter per hectare and treatments without biochar has been used as main plots, while three nitrogen rates (0,  25 and 50 kg ha-1) and treatments of bacterial inoculation were installed as sub-plots. The mineral nitrogen fertilizer significantly increased the aboveground biomass yield and C after two years of growth. A small positive effect of biochar (p=0,08) increase root C. Soil C was not affected by any treatment after two years of growth.

Deux souches parmi 338 rhizobactéries isolées à partir d'un substrat de bagasse de sisal, un résidu dérivé de l'extraction de la fibre des feuilles de sisal (une plante textile), ont été capables de réduire les dommages causés par le virus de la mosaïque du tabac (TMV) et le virus de la mosaïque de la tomate (ToMV) en favorisant la croissance de la partie aérienne chez les plants infectés de tabac et de la tomate cultivés en serre. Les racines des plants de tabac et tomate inoculés avec un mélange de Bacillus benzoevorans 17B2BAC101 et Ralstonia sp. 18B2BAC101 ont augmenté de 11 à 19 % le poids de la matière sèche de la partie aérienne (MSPA) des plants un mois après l'inoculation. Le traitement a augmenté aussi le contenu du tissu végétal en N, P, K, Ca et Mg dans l'essai en serre. Le test DASELISA (Double Antibody Sandwich Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) pratiqué un mois après l'inoculation du virus chez la tomate a montré que le mouvement systémique du virus se produisait chez les plantes inoculées ou non inoculées avec des bactéries, ce qui a exclu la possibilité d'une induction de résistance systémique (1RS) comme étant le mécanisme qui favorise la croissance des plantes. Chez la tomate saine (sans virus) l'inoculation avec B. benzoevorans a augmenté de 36% le rendement de la matière sèche de la partie aérienne (MSPA) dans un essai en pot. En sachets de croissance, l'augmentation de la matière fraîche de la partie aérienne (MFPA) des plants variait de 48 à 86% lors des deux essais effectués. Dans l'essai en pot (sans virus), le contenu en K, Ca et Fe du tissu végétal a augmenté significativement en présence de B. benzoevorans. Le traitement avec Ralstonia sp. a augmenté aussi de 32% la MSPA dans l'essai en pots et de 96 et 7% la MFPA dans les essais en sachets. Lorsque ces deux bactéries ont été mélangées et inoculées sur la tomate en absence de virus, la biomasse aérienne a diminué par rapport au traitement avec B. benzoevorans. Des études microscopiques du système racinaire ont permis observer une augmentation de 24 et 70% de la densité et de la longueur des poils racinaires respectivement, des plantes traitées avec B. benzoevorans et avec un mélange de cette bactérie et de Ralstonia sp. Cette dernière bactérie inoculée a augmenté de 10% la densité des poils absorbants, mais ce résultat n'a pas été significatif. Bacillus benzoevorans produit de l'acide indole-acétique (AIA) et de l'isopentenyladenosine (IPA) in vitro aux concentrations de 3,92 ug mL-1 et 5 picomoles mL-1 respectivement. Ralstonia sp. produit 0,52 ug mL"1 et 3,5 picomoles mL"1 des mêmes phytohormones, respectivement Ces régulateurs de croissance végétale produits par les bactéries dans la rhizosphère ont probablement favorisé la croissance des plantes traitées avec ces microorganismes. L'AIA aurait vraisemblablement favorisé le développement des poils racinaires, en augmentant de cette manière l'absorption d'eau et de nutriments par les plantes. En général, B. benzoevorans favorise davantage que Ralstonia sp. la croissance des plantes probablement à cause de sa capacité à produire plus des phytohormones. Les densités d'inoculation les plus favorables à la plante étaient de 106 - 107 cfu mL"1 chez B. benzoevorans et de 107 - 108 cfu mL pour Ralstonia sp. Une autre rhizobactérie isolée à partir du même type de sol, Rhizobium sp. 12B4PEN78 a produit 15,34 \xg mL"1 d'AIA en favorisant la croissance de la tomate lorsque la densité de l'inoculum est de 107 - 108 cfu mL"1 . / Two strains among 338 rhizobacteria isolated from a substrate originated from sisal bagasse, a by-product of the extraction process of the fibre from leaves of sisal (Agave fourcroydes), a textile plant, reduced damages caused by tobacco mosaic virus (TMV) and tomato mosaic virus (ToMV) by enhancing plant growth in greenhouse pot cultures. Bacillus benzoevorans 17B2BAC101 and Ralstonia sp. 18B2BAC101 inoculated as a mixture increased shoot dry weight (SDW) between 11 and 19% one month after virus inoculation. They also increased tomato plant tissue content in N, P, K, Ca and Mg. DASELISA tests performed one month after virus inoculation on tomato, showed systemic movement of ToMV in the plant, ruling out induced systemic resistance (ISR) as the mechanism by which these bacteria enhance plant growth. When applied individually and in the absence of the virus, B. benzoevorans increased SDW by 36% in a pot assay and shoot fresh weight (SFW) by 48 and 86% in two growth pouch assays. This rhizobacterium also increased the K, Ca and Fe content in plant tissue in the pot assay without virus. Ralstonia sp. increased SDW by 32% in the pot assay, and 96 and 7% SFW in the growth pouch assays. When these two rhizobacteria were co-inoculated in absence of the virus in a growth pouch assay, the shoot biomass decreased when compared with plants inoculated with only B. benzoevorans. Microscopic studies of the root Systems showed an increase of 24 and 70% in the root hair density and root length respectively, on tomato plants treated either with B. benzoevorans or with a mixture of B. benzoevorans and Ralstonia sp. This last bacterium inoculated alone increased the root hair density by only 10% (which was not statistically significant). B. benzoevorans produced indole-acetic acid (IAA) and isopentenyl adenosine (IPA) in vitro at concentrations of 3.92 \ag mL"1 and 5 picomoles mL"1 respectively. Ralstonia sp. produced 0.52 ug mL"1 and 3.5 picomoles mL"1 of these two plant growth regulators. It is possible that bacterial phytohormones are responsible for the enhanced plant growth observed in our experiments. It is also likely that IAA in the rhizosphere has stimulated root hair development, thus increasing the uptake of water and nutrients by the plants. In general, B. benzoevorans enhanced plant growth to a greater extent than Ralstonia sp. which correlated with the observed higher levels of phytohormones production by the former strain. The better plant growth stimulation effects were observed at inoculum densities of 106 - 107 cfu mL"1 for B. benzoevorans and 107 - 108 cfu mL for Ralstonia sp. Another bacterium isolated from the same type of soil, Rhizobium sp. 12B4PEN78 produced 15.34 ^ig mL"1 of IAA and increased shoot growth on tomato when inoculated at 107 - 108 cfu mL.

Ce travail a comme objectif d’explorer le potentiel de bioremédiation de plantes et de rhizobactéries pour la réhabilitation des sols de sites miniers dans la région de Marrakech. Nous avons isolé des souches rhizosphériques et nodulaires des racines de fève et de plantes indigènes des sites miniers Draa Sfar et Kettara. Plusieurs isolats ont montré une bonne tolérance aux ETM allant jusqu’à 25 mg/l de Cu, 200 mg/l de Pb et 150 mg/l de Zn. Les souches tolérantes aux métaux ont fait l’objet de criblage pour déterminer leurs caractères PGPR (production d’exopolysaccharides, sidérophores, AIA et activité antifongique). En présence du sol minier amendé avec le sol agricole, la fève a montré une capacité à accumuler les métaux différemment d’un métal à l’autre. Le Pb a été peu mobile dans les parties aériennes des plantes, et n’a pas atteint les graines. Le Zn a été le métal le plus transloqué vers les parties aériennes bien que sa quantité soit importante au niveau des racines. Le Cu a été accumulé plutôt dans les racines des plantes. Le Zn et le Cu ont été transloqués aux graines mais à des teneurs significativement faibles. L’inoculation par les bactéries PGPR a permis de mieux accumuler le Cu dans les plantes notamment dans la partie racinaire. L’inoculation mixte PGPR-rhizobia a amélioré l’absorption du Zn dans les plantes notamment dans la partie aérienne. Les analyses in natura sur ces sites miniers fortement contaminés par des métaux lourds indiquent que le microbiote a évolué, devenant tolérant à la pollution à long terme par les métaux lourds et adapté aux plantes indigènes elles-mêmes capables de tolérer et d'accumuler les métaux lourds. / This work aims to explore the potential of plant and rhizobacteria for bioremediation in mining soil in Marrakech region. Rhizospheric and nodules strains were isolated from faba bean roots and native plants growing in Draa Sfar and Kettara mining sites. Several isolates showed good tolerance to metals up to 25 mg/l of Cu, 200 mg/l of Pb and 150 mg/l of Zn. The tolerant strains to metals were screened for their PGPR characteristics (production of exopolysaccharides, siderophores, IAA and antifungal activity). In mining soil amended with agricultural soil, faba bean showed an ability to accumulate metals differently. Pb was not very mobile in shoots, and did not reach the seeds. Zn was the most translocated metal to the aerial parts although its amount was important in roots. Cu was accumulated rather in the roots of plants than shoots. Zn and Cu were translocated to seeds but at significantly lower levels. The inoculation with PGPR bacteria allowed Cu to accumulate better in plants, particularly in roots. Whereas the PGPR-rhizobia mixed inoculation improved the absorption of Zn in plants, especially in shoots. In natura investigation of mining sites heavily contaminated with heavy metals (HMs) indicates that microbiota has evolved, becoming tolerant to long-term HMs pollution and adapted to indigenous plants themselves able of tolerating and accumulating HMs.

L’utilisation d’inoculants de champignon mycorhizien arbusculaire (CMA) et de bactéries promotrices de la croissance de la plante (PGPR) comme biofertilisants pour améliorer la croissance de la plante et augmenter les rendements des cultures connait de plus en plus un intérêt remarquable. Ces inoculants peuvent influencer les relations trophiques à travers les changements induits au niveau de la plante. Cependant, en contexte agroécologique, il est difficile de prédire les effets de leur application sur les niveaux trophiques supérieurs, notamment sur les insectes phytophages et leurs ennemis naturels. Ainsi, l’objectif de ce projet de thèse était d’évaluer les effets des inoculants de champignon mycorhizien et bactériens sur les insectes du soja. Spécifiquement il est question : 1) d’évaluer l’influence sur le puceron du soja Aphis glycines (2e niveau trophique), de la symbiose tripartite entre un CMA Rhizophagus irregularis, une bactérie rhizobium Bradyrhizobium japonicum et le soja Glycine max ; 2) de déterminer l’impact des inoculants de R. irregularis et de B. japonicum associés au soja sur les ennemis naturels du puceron de soja, la coccinelle Coleomegilla maculata et le parasitoïde Aphelinus certus (3e niveau trophique) ; 3) d’évaluer les effets de la co-inoculation des inoculants de R. irregularis, B. japonicum et de Bacillus pumilus sur les insectes phytophages et leurs ennemis naturels associés au soja au champ. Les expériences en chambre de croissance (objectifs 1 et 2) ont montré une altération des traits de performance des plantes en présence des inoculants comparées aux plantes témoins. Les différences de colonisation mycorhizienne et de nodulation, observées entre les traitements sont une preuve du fonctionnement de l’inoculation. Avec le double inoculant, j’ai observé une augmentation de la biomasse de la plante, des concentrations en azote et carbone, et une diminution de la concentration en phosphore. Avec le rhizobium seul, j’ai obtenu les mêmes effets, sauf pour la biomasse racinaire qui n’a pas été affectée. Avec le CMA seul, une augmentation de la concentration en phosphore a été observée, mais aucun des autres paramètres de la plante n'a été affecté. Au deuxième niveau trophique sur le puceron du soja, le soja inoculé avec le double inoculant CMA+rhizobium, suivi du rhizobium seul, ont augmenté significativement la densité de la population de pucerons, alors qu’aucun des inoculants n’a eu un effet sur le fitness du puceron. En revanche, aucun des traits de performance du puceron (fécondité et taille des individus) n’a été affecté par la présence de l’inoculant CMA seul. D’autre part, j’ai noté une corrélation positive entre la concentration en azote et le taux de reproduction des pucerons, alors qu’avec la concentration en phosphore, la corrélation avec la colonie des pucerons est négative. Quant au troisième niveau trophique, une réduction significative du taux de parasitisme chez A. certus a été observée en présence du rhizobium seul, mais aucun autre paramètre n’a été affecté comparativement aux autres traitements : contrôle, CMA et double inoculant (CMA+rhizobium). Avec le prédateur C. maculata, aucun paramètre mesuré n’a été affecté par les effets indirects des inoculants. Il ressort de l’évaluation que j’ai faite au champ (objectif 3), une augmentation de l'abondance des insectes piqueurs-suceurs avec le triple inoculant (CMA+rhizobium+Bacillus), mais aucune différence entre les traitements pour les autres groupes d'insectes (broyeurs, et ennemis naturels des pucerons). Aucun groupe fonctionnel n’a été affecté en présence du double inoculant CMA+rhizobium sauf le puceron du soja, A. glycines, qui a vu sa population décroître mais seulement dans les parcelles fertilisées en potassium. J’ai également montré que les abondances des insectes piqueurs-suceurs et des insectes broyeurs, et la diversité alpha des insectes phytophages étaient toutes corrélées négativement avec la colonisation mycorhizienne globale. Ces résultats confirment que la co-inoculation de deux symbiotes peut non seulement améliorer les performances des plantes mais aussi celles des insectes phytophages au-delà de ce que chaque symbiote peut apporter seul. Au moins dans notre système d'étude en chambre de croissance, il semble que les avantages que les symbioses microbe-plante confèrent au deuxième niveau trophique avec une augmentation de la population de pucerons sont peu transférés au troisième niveau sur les ennemis naturels du puceron. Dans un système agricole où les agriculteurs veulent bénéficier des retombées de ces inoculants, notamment dans la gestion des insectes associés aux cultures, les CMA semblent favorables s’ils sont utilisés seuls et du fait de leur potentiel à réduire les insectes ravageurs. / The use of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and plant growth promoting bacteria (PGPR) inoculants, as biofertilizers to boost plant growth and increase crop yields, is gaining interest. These inoculants can also influence trophic relationships through changes on plant. However, in an agroecological context, it is difficult to predict the effects of their application on higher trophic levels, namely phytophagous insects, and their natural enemies. The objective of this thesis research is to evaluate the effects of mycorrhizal fungi and bacterial inoculants on soybean-associated insects. Specifically, it is to: 1) evaluate the influence on the soybean aphid, Aphis glycines (2nd trophic level), of the tripartite symbiosis between an AMF, Rhizophagus irregularis, a rhizobium bacterium, Bradyrhizobium japonicum, and the soybean, Glycine max; 2) determinate the impact of R. irregularis and B. japonicum inoculants associated with soybean on the natural enemies of soybean aphid, the ladybug Coleomegilla maculata and the parasitoid wasp Aphelinus certus (3rd trophic level); 3) evaluate the effects of co-inoculation of R. irregularis, B. japonicum and Bacillus pumilus inoculants on soybean-associated phytophagous insects and their natural enemies in an agricultural field conditions. The walk-in growth room experiments (objectives 1 and 2) showed an alteration of the performance traits of the plants in the presence of the inoculants compared to control plants. The differences in mycorrhizal colonization and nodulation, observed between treatments, are evidence that the inoculation works. With the double inoculant, I observed an increase in plant biomass, nitrogen and carbon concentrations, and a decrease in phosphorus concentration. With rhizobium inoculation alone, without AMF, I obtained the same effects, except the root biomass that was not affected. With AMF alone, an increase in phosphorus concentration was observed, but none of the other plant parameters were affected. At second trophic level, inoculation of soybeans with the dual inoculant AMF-rhizobium, followed by rhizobium alone, significantly increased aphid population density, while none of inoculant influenced the fitness of the aphid. However, AMF alone did not affect any parameter traits (reproduction and fitness) of the aphid. I noted a positive correlation between nitrogen concentration and aphid reproductive rate, whereas the correlation between phosphorus concentration and aphid colony growth was negative. At the third trophic level, a significant reduction in the rate of parasitism of A. certus was observed in the presence of rhizobium inoculant alone, but no other parameters were affected with any other treatments, namely the control, the AMF inoculant, or the double inoculant (AMF+rhizobium). With the predator C. maculata, no measured parameters were affected by the indirect effects of any of the inoculant treatments. During my field assessment (objective 3), I observed an increase in the abundance of piercing-sucking insects with the triple inoculant (AMF+rhizobium+Bacillus), but no differences between treatments for other insect groups (chewing insects, or natural enemies of aphids). No functional group was affected by the presence of the double inoculant, CMA+rhizobium except the soybean aphid, A. glycines, which saw its population decrease in potassium-fertilized plots. I also showed that the abundance of piercing-sucking insects, chewing insects, and the alpha diversity of phytophagous insects were all negatively correlated with mycorrhizal colonization. The results of my studies confirm that co-inoculation of two symbionts can not only improve plant performance but also that of phytophagous insects beyond what each symbiont can provide alone. At least in our growth chamber study system, it appears that the benefits that microbe-plant symbioses confer to the second trophic level, with an increase in aphid population, are little transferred to the third level on the natural enemies of the soybean aphid. In agricultural system where farmers seek the benefits of these inoculants, especially in the management of insects associated with crops, AMF seem favorable when they are used alone and because of their potential to reduce insect pests.

Mon sujet de thèse intègre l’un des projets globaux de l’UMR UFC/CNRS 6249 Chrono-Environnement intitule « stratégies de phytoremédiation basées sur l’utilisation d’arbres et de microorganismes associés », qui s’appuie, entre autre, sur 2 projets de recherche :• le projet PROLIPHYT (programme Eco-Industrie, 2013-2018, ADEME) intitulé « PROduction de LIgneux PHYtoremédiants»,• le projet PHYTOCHEM (ANR CD2i, 2013-2018) intitulé « Développement de procédés chimiques éco-innovants pour valoriser les biomasses issues des phytotechnologies ».Les objectifs généraux sont d’améliorer le potentiel de phytoremédiation d’un panel d’espèces ligneuses et de développer le potentiel microbien pour une phytoremédiation aidée sur sol contaminé. En plus de limiter l’impact des polluants, cette stratégie vise à promouvoir la production de biomasse sur sols délaissés et non exploitables par l’agriculture, tout en assurant la biodiversité nécessaire à la restauration d’un écosystème anthropogénique.Mon travail de thèse est financé au travers un contrat doctoral ministériel handicap (dyslexie). Il s’appuie sur la réhabilitation de deux zones de stockage de sédiments industriels, utilisés jusque dans les années 2000. Ces deux sites expérimentaux (site INOVYN de St Symphorien-sur-Saône en Côte d’Or, site CRISTAL de l’Ochsenfeld en Alsace) présentent des caractéristiques physico-chimiques très particulières qui en font des lieux d’étude privilégiés. Le premier est une ancienne lagune de décantation dont les sédiments enrichis en Hg, Ba et As proviennent du traitement des eaux usées issues du procédé d’électrolyse à Hg de l’entreprise SOLVAY. Le second est une lagune constituée d’un remblai dans lequel ont été stockés depuis les années 1930, les résidus d’extraction du dioxyde de titane de l’Usine CRISTAL de Thann. A l’inverse du premier site expérimental, on observe une flore peu abondante qui se traduit par un développement hétérogène d’une espèce ligneuse principale, le bouleau.La recolonisation naturelle et spontanée de végétaux, plus particulièrement d’espèces ligneuses sur les deux sites est sans doute le résultat d’étroites collaborations avec des microorganismes telluriques situés aux abords de leur système racinaire. Nous avons ainsi choisi de travailler sur 3 espèces pionnières qui se sont naturellement réimplantées sur les deux sites d’études : le saule et le peuplier pour la friche industrielle de Tavaux et le bouleau pour l’unité de traitement des effluents du site de l’Ochsenfeld. / AbstractMy thesis subject includes one of the global projects of the UMR UFC/CNRS 6249 Chrono-Environnement entitled "phytoremediation strategies based on the use of trees and associated microorganisms", which is based, among other things, on 2 research projects:• the PROLIPHYT project (Eco-Industry programme, 2013-2018, ADEME) entitled "Production of woody phytoremediants",• the PHYTOCHEM project (ANR CD2i, 2013-2018) entitled "Development of eco-innovative chemical processes to exploit biomasses from phytotechnologies".The general objectives are to improve the phytoremediation potential of a panel of woody species and to develop the microbial potential for assisted phytoremediation on contaminated soil. In addition to limiting the impact of pollutants, this strategy aims to promote the production of biomass on land abandoned and not exploitable by agriculture, while ensuring the biodiversity needed to restore an anthropogenic ecosystem.My thesis work is financed through a ministerial doctoral contract for disability (dyslexia). It is based on the rehabilitation of two industrial sediment storage areas, used until the 2000s. These two experimental sites (INOVYN site of Saint-Symphorien-sur-Saône in Côte-d'Or, CRISTAL site of Ochsenfeld in Alsace) present very particular physico-chemical characteristics which make them privileged places of study. The first is a former settling lagoon whose sediments enriched in Hg, Ba and As come from the treatment of wastewater from SOLVAY's Hg electrolysis process. The second is a lagoon consisting of a backfill in which the titanium dioxide extraction residues from the CRISTAL Thann Plant have been stored since the 1930s. In contrast to the first experimental site, there is a low abundance of flora which results in heterogeneous development of a main woody species, the birch.The natural and spontaneous recolonisation of plants, more particularly woody species on both sites, is undoubtedly the result of close collaboration with telluric microorganisms located near their root systems. We have thus chosen to work on 3 pioneer species that have naturally relocated to the two study sites: willow and poplar for the industrial wasteland of Tavaux and birch for the effluent treatment unit at the Ochsenfeld site.

L'intensification des activités industrielles et les besoins en énergie font des hydrocarbures pétroliers (HP) un enjeu majeur mondial mais augmentent aussi considérablement les risques environnementaux dans divers écosystèmes. La phytoremédiation est une phytotechnologie qui a fait ses preuves en tant que solution verte pour faire face aux contaminations des sols par des HP. La phytoremédiation des sols contaminés par les HP repose principalement sur l’activité des communautés microbiennes associées aux racines des plantes au niveau de la rhizosphère, qui peuvent non seulement favoriser la croissance des plantes hôtes mais aussi augmenter leur tolérance à divers stress biotiques et abiotiques. Parmi les défis majeurs de la phytoremédiation des sols contaminés par les HP, on compte la forte toxicité de certains composés des HP qui entravent la croissance des plantes et par conséquent l’efficacité de la phytoremédiation. Cependant, la croissance des plantes peut être positivement stimulée par la présence de rhizobactéries favorisant leur croissance (PGPR) qui sont capables d'atténuer le stress des plantes par divers mécanismes. Dans cette thèse, un total de 438 bactéries PGPR dégradant les hydrocarbures pétroliers, ont été isolées de la rhizosphère et du sol de deux espèces de plantes, Salix purpurea et Eleocharis obusta, dans un site d'une ancienne raffinerie pétrochimique à Varennes, QC, Canada. Les isolats bactériens ont été classés en 62 genres, appartenant aux phylums Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes et aux sous-groupes Alpha-, Beta- et Gamma-Proteobacteria. De plus, cette collection de cultures contient 438 isolats bactériens avec de multiples caractéristiques de dégradation et de stimulation de croissance (PGPR), représentant une diversité fonctionnelle de dégradation des HP et de caractéristiques PGPR qui pourraient être utilisées dans la phytoremédiation assistée par les bactéries, des sols contaminés par les HP. Parmi ces 438 isolats bactériens, 50 isolats représentant une large diversité taxonomique, ont été sélectionnées pour une caractérisation approfondie supplémentaire concernant leur capacité à favoriser la croissance des plantes en présence de différentes concentrations de n-hexadécane (0%, 1%, 2%, 3%) dans des conditions contrôlées. Les résultats ont indiqué que les isolats bactériens Nocardia sp. (WB46), Pseudomonas plecoglossicida (ET27), Stenotrophomonas pavanii (EB31), Bacillus megaterium (WT10) et Gordonia amicalis (WT12) ont significativement augmenté la croissance des plantes cultivées dans 3% de n-hexadécane par rapport au traitement témoin. De plus, ces isolats possèdent plusieurs traits favorisant la croissance des plantes (PGPR) tels que l'activité 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) désaminase (ACCD), la production d'acide indole-3-acétique (IAA) et la fixation de l'azote. De plus, ces isolats étaient capables d'utiliser le n-hexadécane comme seule source de carbone et possédaient des gènes cataboliques liés à la dégradation des hydrocarbures tels que le gène de l'alcane monooxygénase (alkB), le cytochrome P450 hydroxylase (CYP153) et le gène de la naphtalène dioxygénase (nah1). Nocardia sp. isolate WB46, a été sélectionné pour le séquençage de son génome afin de déterminer sa diversité génétique et fonctionnelle relatives à la dégradation des HP et les potentiels PGPR. Les résultats ont indiqué que, sur la base des analyses du gène de l'ARNr 16S, l'hybridation ADN-ADN in silico (DDH) et l'identité moyenne des nucléotides (ANI), Nocardia sp. isolate WB46 représente une nouvelle espèce bactérienne. De plus, l'annotation fonctionnelle de son génome révèle que celui-ci contient de nombreux gènes responsables de la dégradation des hydrocarbures pétroliers tels que l'alcane 1-monooxygénase (alkB) et la naphtalène dioxygénase (ndo) ainsi que d'autres gènes liés à ses potentiels PGPR. En conclusion, la rhizosphère des espèces S. purpurea et E. obusta poussant dans un site fortement pollué par les HP représente un biotope diversifié et comprenant des bactéries PGPR avec de multiples potentiels de dégradation des HP. De plus, plusieurs isolats bactériens tels que Nocardia sp. (WB46), Pseudomonas plecoglossicida (ET27) et Stenotrophomonas pavanii (EB31) démontrent un potentiel d'utilisation comme bioinoculants pour de futures études de phytoremédiation à grande échelle. / Petroleum hydrocarbons (PHCs), as a result of intensification of industrial activities, are a global environmental issue especially in soil environments. Phytoremediation represents an ideal solution to tackle this global crisis. Phytoremediation of PHC-contaminated soils proceeds mainly through the activities of microbial communities that colonize the plant rhizosphere which might promote host plants growth and increase its tolerance to various biotic and abiotic stresses. A main challenge in phytoremediation of PHC-contaminated soils is the high toxicity of PHCs which hinder plant growth and reduce the efficiency of phytoremediation. However, plant growth may be positively stimulated by the presence of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) that are able to alleviate stresses in plants through various mechanisms. In this thesis, a total of 438 petroleum hydrocarbons degrading-PGPR bacterial isolates were recovered from the rhizosphere and the surrounding bulk soil of Salix purpurea and Eleocharis obusta plants from the site of a former petrochemical plant in Varennes, QC, Canada. Bacterial isolates were classified into 62 genera, belonging to the phyla Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes and the Alpha, Beta and Gamma-subgroups of Proteobacteria. Additionally, this culture collection holds 438 bacterial isolates with multiple degradative and PGP features, representing a rich reservoir of metabolically versatile PGPR-PHC degraders that could be used in holistic, bacterial-aided phytomanagement of PHC-contaminated soils. Among the above 438 bacterial isolates, 50 bacterial strains representing a wide phylogenetic range were selected for an additional in-depth characterization regarding their ability to promote plant growth under the presence of different concentrations of n-hexadecane (0%, 1%, 2%, 3%) under gnotobiotic conditions. Results indicated that bacterial isolates Nocardia sp. (WB46), Pseudomonas plecoglossicida (ET27), Stenotrophomonas pavanii (EB31), Bacillus megaterium (WT10) and Gordonia amicalis (WT12) significantly increased the growth of plants grown in 3% n-hexadecane compared with the control treatment. Additionally, these isolates possess several plant-growth-promoting (PGP) traits such as 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase (ACCD) activity, indole-3-acetic acid (IAA) production and nitrogen fixation. Also, these isolates were able to use n-hexadecane as sole source of carbon and have catabolic genes related to hydrocarbon degradation such alkane monooxygenase (alkB) gene, the cytochrome P450 hydroxylase (CYP153) and the naphthalene dioxygenase (nah1) gene. The isolate that showed the highest growth stimulation of plants grown in 3% n-hexadecane under gnotobiotic conditions, Nocardia sp. isolate WB46, was selected for de novo genome sequencing to unveil its genetic versatility and the mechanisms of PHCs biodegradation and PGP potentials. Results indicated that based on the 16S rRNA gene analyses, in silico DNA-DNA hybridization (DDH) and average nucleotide identity (ANI) Nocardia sp. isolate WB46 is a new species. Additionally, the functional annotation of the genome of Nocardia sp. isolate WB46 reveals that its genome contains many genes responsible for petroleum hydrocarbon degradation such as alkane 1-monooxygenase (alkB) and naphthalene dioxygenase (ndo) as well as other genes related to its PGP potentials. In conclusion, S. purpurea and E. obusta growing in a site highly polluted with PHCs are rich reservoir of diverse PGPR with multiple PHC-degradation and PGP potentials. In addition, several bacterial isolates such as Nocardia sp. (WB46), Pseudomonas plecoglossicida (ET27) and Stenotrophomonas pavanii (EB31) demonstrate potential for use as bioinoculants in future large-scale phytoremediation studies.