La connaissance de la diversité microbienne des milieux ultramafiques est essentielle pour établir le fonctionnement écologique de ces milieux, qui présentent de fortes teneurs en Ni et sont caractérisés par une flore particulière, e.g. plantes hyperaccumulatrices de Ni. La rhizosphère des hyperaccumulateurs comporte une forte proportion de bactéries résistantes au Ni, qui peuvent aussi agir sur la nutrition des plantes et sur les propriétés physico-chimiques du sol. Le premier défi de cette thèse a été de cerner le déterminisme de la diversité bactérienne de la rhizosphère d’hyperaccumulateurs de Ni. Le second a été de tester l'intérêt de souches PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) pour optimiser l'agromine à partir d'interactions entre les rhizobactéries et les hyperaccumulateurs de Ni. La démarche s'est appuyée sur un ensemble de prospections dans deux régions climatiques et sur des analyses de séquençage haut débit. Des tests de cultures de plantes hyperaccumulatrices inoculées ont également été conduits. Les résultats montrent que le déterminisme de la diversité bactérienne est variable selon l'échelle spatiale. A l'échelle mondiale, le type de végétation est le facteur majeur structurant les communautés bactériennes, elle-même contrôlée indirectement par le climat. L’influence directe du climat (température et humidité) sur la diversité est significative mais moindre. A l'échelle d'une région climatique, la physico-chimie des sols ultramafiques structure et détermine la diversité des communautés bactériennes rhizosphériques. Enfin, l'inoculation de souches PGPR fortement bioaccumulatrices de Ni modifie la dynamique du Ni dans le sol, ce qui démontre qu'il existe une compétition pour le Ni entre la plante et la bactérie inoculée. En conclusion, le déterminisme de la diversité des communautés bactériennes rhizosphériques est dépendant de l'échelle spatiale considérée. En outre, le choix de la souche PGPR à inoculer, dans un contexte d'amélioration de l'agromine du Ni, est primordial. / Knowledge of the microbial diversity in ultramafic areas is essential to establish the ecological functioning of these environments, which display high level of Ni and are characterized by the presence of particular plants, e.g. Ni hyperaccumulators. The rhizosphere of these plants promotes a high proportion of Ni resistant bacteria that can act on plant nutrition and soil physicochemical properties. The first challenge of this thesis was to understand the bacterial rhizosphere diversity of Ni hyperaccumulators. The second was to test the interest of PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) strains in order to improve agromining based on rhizobacteria and Ni hyperaccumulators interactions. The approach was based on two-contrasted climatic areas prospection and on high-throughput sequencing analyzes. Tests on culture of hyperaccumulator plants inoculated were also conducted. The results show that the determinism of this bacterial diversity is variable according to the spatial scale. On a global scale, the vegetation type, indirectly influenced by the climate, is the major factor structuring bacterial communities. The direct influence of the climate (temperature and humidity) on bacterial diversity is significant but lower. At the scale of a climatic region, the physic-chemistry of ultramafic soils structures and determines the rhizosphere bacterial community diversity. Finally, the inoculation of highly Ni bioaccumulative PGPR strains modifies the Ni dynamic in the soil, demonstrating that there is a competition for this metal between the inoculated bacteria and the hyperaccumulator plant. In conclusion, the rhizosphere bacterial community diversity is dependent on the considered spatial scale. Furthermore, these results emphasize how the choice of the PGPR strain to inoculate is important in order to improve Ni agromining.

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.