Comprendre les facteurs favorables à l’établissement et au maintien de proliférations d’algues toxiques et nuisibles est essentiel afin de mieux les prévoir. L’allélopathie, c’est-à-dire la libération de composés qui inhibent les compétiteurs, favorise l’espèce allélopathique et contribue ainsi à modifier la communauté planctonique. Les dinoflagellés toxiques du genre Alexandrium produisent des composés allélopathiques, cependant les interactions allélopathiques sont encore mal comprises. L'objectif de cette thèse était de contribuer à la compréhension des mécanismes d’allélopathie en étudiant l'interaction allélopathique entre A. minutum et la diatomée Chaetoceros muelleri. Les résultats de ces travaux ont mis en évidence que les composés allélopathiques d'A.minutum perturbaient le fonctionnement des membranes des diatomées en quelques minutes. La cascade d'événements physiologiques suivant l'interaction allélopathique comprend des effets tels que la perméabilisation de membranes, l'inhibition de la photosynthèse, la production d'espèces réactives de l'oxygène et la modification de la composition des membranes. Ce projet a mis en évidence le fait que l’allélopathie d’A. minutum est sous contrôle environnemental, son activité s’est accrue d’un facteur 4 en présence de concentrations toxiques de Cu. Enfin, le développement d’un bioessai a facilité la purification des composés allélopathiques par fractionnement guidé. Nous avons isolé un groupe de candidats hydrophobes dont l’activité doit être testée après isolement. Cette thèse propose de nouveaux outils et ouvre de nouvelles perspectives pour étudier les conséquences de ces interactions dans les écosystèmes marins. / Understanding the factors that favor the establishment and the persistance of harmful algal blooms is essential for predicting them. Allelochemical potency, i.e. the release of compounds that inhibit competitors, is hypothesized to favor the organisms that produce them and shape plankton community. The toxic dinoflagellates from the genus Alexandrium produce allelochemicals, however, associated interactions are poorly understood. The objective of this thesis is to contribute to our understanding by studying the mechanisms behind the allelochemical interactions between the A. minutum and the diatom Chaetoceros muelleri. The results of this work have highlighted that A. minutum allelochemicals disrupted membrane functioning of the diatoms within minutes. The cascade of physiological events following the allelochemical interaction that was described here, included permeabilisation of membranes, inhibition of photosynthesis, production of reactive oxygen species and modifications of the biochemical composition of membranes. This project has also highlighted that the allelochemical potency of A. minutum can be significantly modulated by environmental parameters, as allelochemical potency increased 4 times when exposed to toxic concentrations of Cu. Finally, a bioassay developed during this PhD eased the partial isolation of the allelochemicals through fractionation. We isolated a hydrophobic candidates whose activity have to be investigated following their isolation. This PhD provides a better understanding of the cellular mechanisms underlying allelochemical interactions and offers new tools and raises new perspectives to study the consequences of these interactions on marine ecosystems.

Dans le cadre de la promotion de systèmes de culture alternatifs à moindres intrants chimiques, des études sur l'introduction de plantes de service ayant vocation à réduire l'usage des pesticides et engrais azotés mobilisent un effort de recherche considérable. Dans le cadre de la production bananière pour laquelle la nuisibilité causée par les nématodes phytoparasites constitue l'une des principales contraintes, une des principales alternatives à l'utilisation de nématicides chimiques repose sur l'usage raisonné en rotation ou en association culturale de plantes de service à propriétés nématorégulatrices. Parmi les espèces candidates, celles du genre Crota/aria spp. ont largement été étudiées en raison de leur aptitude à contrôler les nématodes phytoparasites. Une méta-analyse révèle cependant que même si de nombreux auteurs s'accordent à reconnaître les propriétés allélopathiques des plantes de cette espèce, ils sont également enclins à reconnaître la forte variabilité d'expression de ces propriétés vis-à-vis du contrôle des nématodes selon les situations expérimentées. L'objectif de ce travail repose sur la compréhension du déterminisme biochimique des exsudats. La stratégie expérimentale mise en oeuvre a consisté à tester en conditions contrôlées le comportement biochimique des exsudats racinaires de deux espèces de crotalaires (C retusa, C spectabilis) et d'une espèce sensible, le bananier dessert (Musa spp.) en fonction i) de conditions biotiques variées -i.e. présence ou non de nématodes (Radopholus similis et Meloidogyne arenariaï, et présence ou non de mycorhizes-, ii) de conditions abiotiques contrastées -i.e. utilisation d'un sol naturel vs. substrat neutre, ajout ou non d'engrais chimique. La méthodologie innovante des «plantes à traire » (Brevet INRA) a été requise pour pouvoir travailler sur les exsudats racinaires des plantes conditionnées plutôt que sur des Iixiviats, comme réalisé dans des expérimentations antérieures.Les résultats obtenus en spectrophométrie visible montrent que la modification des conditions abiotiques affecte de manière importante les profils biochimiques des plantes étudiées. En présence du nématode 1..·1. arenaria les profils biochimiques des deux crotalaires sont également modifiés. Des biotests réalisés à l'aide des exsudats racinaires conditionnés au préalable par les modifications biotiques ont permis de démontrer l'effet nématostatique des crotalaires. Des analyses biochimiques en Ge-MS mettent en évidence de manière plus précise des molécules actives mises en jeu sous différentes modalités biotiques et abiotiques. Ces recherches, de portée générique, permettront de mieux comprendre les conditions de l'environnement qui régulent les profils biochimiques des exsudats racinaires des crotalaires et par extension, seront applicables aux recherches menées sur d'autres plantes de service candidates. Ceci aidera, à terme, à définir les conditions environnementales à réunir, pour orienter de manière optimale les effets allélopathiques dans une perspective de nématorégulation naturelle / As part of the promotion of alternative cropping systems at lower chemical inputs, studies on the introduction of cover crops designed to reduce the use of pesticides and nitrogen fertilizers mobilize a considerable research effort. Under banana production for which the hannfu1ness caused by plant-parasitic-nematodes is one ofthe main constraints, one of the main alternatives to the use ofchemical nematicides is based on the rational use in rotation or intercropping of cover rI crops to proteet crops from plant-parasitic-nematodes, Among the candidate species, the species from the genus of Crota/aria spp. have been widely studied because of their ability to control plant parasitic-nematodes. A meta-analysis reveals that although many authors agree allelopathic properties of these species, they are also likely to recognize the high variability of expression of these properties vis-àvis the control of nematodes according to the situations experieaced.. The objective of this woIk is focnsed on the onderstanding of the biochemical determinism of mot exudates onder environment biotic and abiotic variations. The experimental strategy was 10 test onder controlled conditions the biochemical behavior of mot exudates of two species of crotalarias (C retusa, C. spectabilis) and a susceptible species, the dessert banana crop (Musa spp.) with i) modification ofbiotic conditions -ie presence or absence of nematodes iMeloidogyne arenaria and Radopho/us similis), and presence or absence of mycorrhiza-ii) contrasting abiotic conditions -ie using a natural soil vs. neutral substrate, whether to add fertilizer. The innovative methodology of "milking plants" (patent INRA) was required in order to work on the root exudates of plants packed rather thanleachate, as done in previous experiments. The results obtained show that 'visible spectrophotometry changing abiotic conditions affect significantly the biochemical profiles of the studied plants. In the presence of nematode M. arenaria biochemical profiles of both crotalarias are also changed. Bioassays conducted using mot exudates conditioned in advance by biotic changes have demonstrated the effect of nématostatique crotalarias. Biochemical Ge-MS demonstrate more clearly active molecules that are involved in varions biotic and abiotic conditions. This research, generic scope, to better understand the environmental conditions that regulate biochemical profiles of mot exudates crotalarias and by extension, will apply to research on other plants service candidates. This will ultimately define the environmental conditions to meet, to guide optimal allelopathic effects from the perspective ofnatural nématorégulation

Les interactions allélopathiques sont définies comme la libération par un organisme de composés chimiques inhibant les compétiteurs. Dans les milieux aquatiques, elles sont reconnues comme un facteur de la dynamique des communautés de phytoplancton. Malgré les conditions favorables créées par l'organisation des microorganismes en biofilms, l'allélopathie a été beaucoup moins étudiée dans les communautés de microorganismes phototrophes benthiques. L'objectif de cette thèse était d'étudier des interactions allélopathiques, au travers d'un cas particulier, entre les microorganismes dans les biofilms phototrophes d'eau douce. Ainsi le travail s'est focalisé sur les effets allélopathiques d'une algue verte filamenteuse, Uronema confervicolum Lagerheim, sur des diatomées benthiques. L'hypothèse principale est que, dans certaines conditions, U. confervicolum libère suffisamment de composés allélopathiques pour inhiber significativement le développement des diatomées épiphytes. Cette hypothèse soulève trois questions (i) quels sont les composés allélopathiques, (ii) leur production dépend-elle des conditions environnementales et (iii) quel est l'effet des composés allélopathiques produits sur les diatomées ? Cette interaction a été étudiée au travers de multiples approches. L'activité d'extraits de biomasse algale et de filtrat de culture a été testée sur la croissance, la photosynthèse, l'adhésion et la motilité des diatomées. Les techniques de fractionnement guidé par bioessais et de profilage métabolomique ont été utilisées pour identifier les composés allélopathiques produits. Les effets des facteurs environnementaux (limitations en nutriment, apports de lumière et de gaz) et de la phase de croissance sur la production et la libération de différents composés allélopathiques ont également été étudiés. Une étude approfondie de l'effet sur les diatomées des composés allélopathiques anti-adhésion a été réalisée en combinant le profilage métabolomique, la transcriptomique et la microscopie électronique à balayage. Les extraits d'U. confervicolum ont montré un effet négatif sur la croissance, la photosynthèse, l'adhésion et la motilité des diatomées. Deux acides gras polyinsaturés (acides linoléique et a-linolénique) ont été identifiés comme des composés allélopathiques inhibant la croissance et la photosynthèse des diatomées. L'inhibition de l'adhésion des diatomées est, par contre, causée par d'autres composés allélopathiques non identifiés. L'augmentation de l'intensité lumineuse a accru la production de composés allélopathiques, à l'instar des composés défensifs des plantes. Cependant, aucune des théories classiques sur les défenses chimiques des plantes n'a permis d'expliquer l'ensemble des résultats obtenus sur les questions de régulation. En plus de l'inhibition de l'adhésion, le filtrat d'U. confervicolum inhibe la formation de la matrice constituée de substances polymériques extracellulaires, impacte le métabolisme énergétique et induit une modification globale du transcriptome et du métabolome des diatomées. Une partie des gènes et métabolites les plus fortement impliqués dans la réponse des diatomées à l'inhibition de l'adhésion ont été identifiés. Ce travail a permis de mieux évaluer l'activité allélopathique de l'algue verte filamenteuse U. confervicolum et son impact potentiel sur la structure et le fonctionnement des biofilms phototrophes. D'autres approches seront nécessaires, à l'avenir, pour mieux comprendre le rôle global de l'allélopathie dans des biofilms phototrophes complexes. / Allelopathic interactions are defined as the release, by an organism, of chemicals that inhibit competitors. In aquatic environments, they are recognised as a driver of phytoplankton community dynamics. Despite the favourable conditions created by the organisation of microorganisms in biofilms, allelopathy has been much less studied in benthic phototrophic microorganism communities. The objective of this thesis was to increase our comprehension of allelopathic interactions amongst phototrophic microorganisms in biofilms by analysing several aspects of a specific allelopathic interaction. The model chosen was the allelopathic effect of Uronema confervicolum Lagerheim, a filamentous green alga isolated from river biofilms, on diatoms from the same environment. The main hypothesis was that, at least in specific environmental conditions, U. confervicolum produce and release sufficiently large amounts of allelopathic compounds to inhibit significantly the development of epiphytic diatoms. Three questions arised from this hypothesis: (i) what are the allelopathic compounds implied, (ii) do their production and release depend on environmental factors and (iii) what is the effect of these compounds on epiphytic diatoms? This interaction has been studied using multiple approaches. Activity of algal biomass extracts and culture filtrates have been tested on diatom growth, photosynthesis, adhesion and motility. Bioassay-guided fractionation and metabolomic profiling have been used to identify the allelopathic compounds produced. The effect of environmental factors (nutrient limitation, light and gas supply) and growth phase on the production and release of the different allelopathic compounds have also been studied. In-depth study of the effect of anti-adhesion allelochemicals on diatom by combining metabolomic profiling, transcriptomics and scanning electron microscopy have been carried out. The extracts of U. confervicolum exhibited negative effects on diatoms growth, photosynthesis, adhesion and motility in bioassays. Two polyunsaturated fatty acids (linoleic and a-linolenic acids) have been identified as allelopathic compounds affecting growth and photosynthesis but not adhesion ability of diatoms. The inhibition of diatom adhesion was caused by other allelopathic compounds, unidentified so far. Increasing light intensity enhanced the production of U. confervicolum allelopathic compounds as predicted by plant defence theories, but the regulation of allelopathic activity was not completely explainable by any classic plant defence theory. Finally, beside an inhibition of diatom adhesion U. confervicolum filtrate was also found to inhibit the formation of diatom extracellular polymeric substances matrix, affect energy metabolism and induce global modification of diatom transcriptome and metabolome. Some of the genes and metabolites implied in the response of diatoms to adhesion inhibition have been identified. These results indicate the strong potential of the filamentous green alga U. confervicolum to impact biofilm community by its allelopathic activity. Results on the allelopathic activity of this alga and the effect on diatoms in laboratory experiments provide the basis for further experiments to access the role of allelopathy in complex biofilms. These findings will encourage researchers working on biofilms to consider allelopathy when phototrophic biofilm ecology is studied.

L’installation de plantules est une phase critique fortement influencée par les interactions avec la végétation établie, compétition ou facilitation. Dans cette thèse, nous montrons que l’effet du pin d’Alep ou d'arbustes sur l’installation d’espèces feuillues dépend de la densité du couvert, de la stratégie des espèces cibles et nurses et des conditions locales. Sous couverts très denses, la survie et la croissance des plantules sont drastiquement limitées par compétition lumineuse et hydrique, le stress hydrique étant renforcé par une faible allocation de biomasse aux racines. À l’autre extrémité du gradient, en milieu ouvert, la photoinhibition et la concurrence avec les herbacées peuvent limiter l'installation des plantules. Les espèces sclérophylles sempervirentes sont peu sensibles aux fortes irradiances, températures et demandes évaporatives et peuvent profiter de conditions favorables momentanées par polycyclisme en milieu ouvert. L’effet d’un couvert végétal sur ces espèces est principalement compétitif, tandis que les espèces décidues à fort SLA bénéficient d’un couvert modéré. En pépinière, la litière des principales espèces ligneuses modifie les propriétés physico-chimiques et microbiologiques du sol sous-jacent mais sans effet sur des plantules de chêne au bout de 2 ans, montrant un faible effet allélopathique. L’éclaircie des peuplements de pin d’Alep denses est une stratégie pour faciliter l’installation d’espèces feuillues et ainsi améliorer la diversité et la résilience au feu des forêts. L’optimum de couvert semble se déplacer vers des couverts plus denses dans des sites à conditions climatiques ou édaphiques plus sévères et pour les espèces décidues. / Seedling establishment is a critical demographic phase, strongly influenced by plant-plant interactions. This thesis shows that the effect of Aleppo pine and shrubs on broadleaved seedling establishment depends on vegetation cover density, target and nurse species strategies and local conditions. A dense vegetation cover strongly limits seedling establishment by light and water competition, seedlings water stress being worsened by a low biomass allocation to roots. At the other extreme, in the open, photoinhibition and competition with grasses can limit seedling establishment. Sclerophyllous species are poorly sensitive to high temperature, irradiance and evaporative demand and can take advantage of favorable conditions at any time of the year by polycyclism in the open: interactions with pine are thus mostly competitive. In contrast, deciduous species with high SLA are more sensitive to photo-inhibition and benefit from the protection of a moderate cover, under which they are able to grow faster. In a nursery experiment, pine and shrub litters modified soil chemical and microbiological properties but without feedback on oak seedlings, indicating a poor allelopathic effect. Pine thinning is a strategy to enhance broadleaved seedling establishment and increase Mediterranean forest diversity and fire-resilience. However, the optimum thinning intensity seems to decrease in harsher climatic or edaphic conditions and for deciduous species.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les efflorescences de cyanobactéries peuvent relâcher des substances toxiques pour la vie aquatique, mais également pour les humains. Plusieurs études ont tenté d'identifier les facteurs qui sont corrélés au dénombrement et aux efflorescences de cyanobactéries. Un facteur souvent négligé dans ces études est l'effet des plantes aquatiques. Certaines plantes peuvent relâcher dans l'eau des substances qui affectent la croissance des cyanobactéries, un phénomène que l'on nomme allélopathie. Il a été montré en laboratoire que le myriophylle à épis (*Myriophyllum spicatum*) libère des acides gras et des polyphénols toxiques pour les cyanobactéries, mais ceci n'a jamais été documenté en nature. Un suivi exhaustif du dénombrement de cyanobactéries, des efflorescences de cyanobactéries, de différents paramètres physico-chimiques (eau, atmosphère) et du couvert de plantes aquatiques a été effectué au lac Saint-Charles (Québec, Canada) entre 2011 et 2022. Les données historiques n'ont pas permis de déceler un effet du myriophylle sur les cyanobactéries, faute peut-être d'un protocole d'échantillonnage adéquat. En 2022, un autre protocole a été mis en place pour étudier de manière plus spécifique cet effet au lac Saint-Charles, mais également au lac McKenzie, un plan d'eau situé non loin et fortement colonisé par le myriophylle. Les substances émises par le myriophylle ont été détectées dans l'eau des deux lacs, mais en concentrations trop faibles pour affecter les cyanobactéries. Les sites avec myriophylle et sans myriophylle au lac Saint-Charles ne présentent pas de différences importantes dans la concentration de ces substances. Les deux études ont montré que d'autres facteurs, soit le niveau d'eau, les précipitations, la température et les concentrations en nutriments ont davantage d'influence sur les efflorescences et le nombre de cyanobactéries. Il est peu probable que l'effet allélopathique du myriophylle détecté en laboratoire exerce une influence significative sur les cyanobactéries en milieu naturel, du moins dans le cas des deux lacs étudiés.

Lors de ce travail de thèse nous avons adopté une approche fonctionnelle de la dynamique forestière méditerranéenne. L'objectif principal est de comprendre comment les réponses fonctionnelles à la disponibilité de la lumière et aux interactions biotiques vont conditionner la régénération des trois principales espèces impliquées dans cette dynamique : Pinus halepensis, Quercus ilex, Quercus pubescens. Une première expérimentation en pots a été menée en conditions contrôlées afin de déterminer progressivement : les différences de stratégies d'acclimations à l'ombre du pin d'Alep et du chêne pubescent, les compromis fonctionnels et les limites ontogéniques et nutritionnelles de ces stratégies, et l'impact de l'allélopathie et de la compétition sur cette réponse à l'ombre. Une expérimentation de terrain a ensuite permis de créer un gradient d'éclaircie dans une pinède de pin d'Alep, pour comprendre les principaux effets positifs et négatifs de la canopée sur les facteurs abiotiques et le développement du chêne pubescent et du chêne vert à différentes échelles de temps. Les résultats obtenus montrent que le pin d'Alep présente une stratégie d'évitement de l'ombre par une forte réponse plastique qui implique des compromis fonctionnels, des coûts nutritionnels élevés, et un temps d'expression limité. Cette stratégie présente un désavantage dans le cas d'une régénération sous canopée. A l'inverse, le chêne pubescent montre une stratégie plus conservatrice grâce à une réponse plastique à l'ombre limitée, mais une forte sensibilité aux interactions plantes-plantes. En conditions naturelles, le chêne pubescent et le chêne vert en régénération présentent des réponses différentes au gradient d'éclaircie de la canopée, le chêne pubescent montrant cette fois ci une moins forte tolérance à l'ombre. Cette thèse permet de mettre en évidence les liens entre limites fonctionnelles de la plasticité phénotypique, tolérance à l'ombre, et réussite d'installation sous couvert forestier. / During this work we studied the Mediterranean forest dynamic through a functional approach. Our main goal consisted to know how functional responses to light availability and biotic interactions determine the regeneration of three main species involved in this dynamic : Pinus halepensis, Quercus ilex and Quercus pubescens.A nursery experiment was set up to determine specific shade acclimatation strategies of the Aleppo pine and the Downy oak, functional tradeoffs and nutritional and ontogenetic limits of these stratgies, and the competitive and allélopathic impact on the shade induced response.Then a field experiment was set up to make a light gradient in an Aleppo pins pinewood in order to know the main positive and negative canopy effects on abiotic factors and oak seedlings development at different scales of time. Results showed that Aleppo pine exhibits a shade avoiding strategy through a strong plastic response involving functional tradeoffs, high nutritional costs, and time-limited expression. This strategy is considered as maladaptive in case of regeneration under unovercome forest canopy. Reversly, the downy oak shows a more conservative strategy through a limited plastic response to shade but a strong vulnerability to plant-plant interactions. In field conditions, Quercus pubescens and Quercus ilex seedlings showed different responses to the canopy cover, with a fewer shade tolerance in Quercus pubescens. This work help to highlight relationships between functional limits of phenotypic plasticity, shade tolerance, and regenerative success in Aleppo pine understory.

réalisé en cotutelle avec la Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar. / Le pois chiche (Cicer arietinum L.) a l’avantage de pouvoir assimiler l'azote atmosphérique grâce à son association symbiotique avec des bactéries du genre Mesorhizobium. Malgré cet effet bénéfique sur les systèmes culturaux, le pois chiche réduit parfois la productivité du blé qui la suit. Cet effet négatif du pois chiche pourrait provenir d’une réaction allélopathique à ses exsudats racinaires ou résidus, ou de changements inopportuns dans la communauté microbienne du sol induits par la plante. L'amélioration des interactions symbiotiques du pois chiche pourrait améliorer la performance économique et environnementale des systèmes culturaux basés sur le blé. L’objectif à long terme de ce travail est d'améliorer l’influence du pois chiches sur son environnement biologique et sur la productivité du système cultural. À court terme, nous voulons 1) vérifier l'effet des champignons endophytes sur la performance de cultivars de pois chiche de type desi et kabuli, particulièrement en conditions de stress hydrique, ainsi que sur celle d’une culture subséquente de blé dur, 2) identifier des cultivars de pois chiche capables d’améliorer la qualité biologique de sols cultivés, 3) vérifier que des composés biologiquement actifs sont présents dans les racines des différents cultivars de pois chiches et 4) définir la nature de l’activité (stimulation ou inhibition) des ces composés sur les champignons endomycorhiziens à arbuscules (CMA), qui sont des microorganismes bénéfiques du sol reconnus. L’inoculation du pois chiche avec des champignons endophytes indigènes en serre a augmenté la tolérance à la sécheresse du cultivar de type kabuli à feuille simple CDC Xena et amélioré la nutrition azotée et phosphatée d’un cultivar de type desi, cv. CDC Nika, cultivé en conditions de stress hydrique. La germination des graines de blé dur fut meilleure lorsque celles-ci étaient semées dans les débris de pois chiche inoculé de type kabuli. Le sol dans lequel le génotype de pois chiche à feuille simple CDC Xena fut cultivé mais duquel tout le matériel végétal de pois chiche fut retiré a fortement inhibé la germination des semences de blé dur, ce qui suggère un effet des exsudats racinaires sur la communauté microbienne du sol associée à cette variété de pois chiche. En champ, les cultivars de pois chiche ont influencé différemment la composition des communautés de champignons de la rhizosphère. Les espèces de champignons pathogènes étaient infréquentes et les espèces saprotrophiques et de CMA étaient fréquentes dans la zone des racines du cultivar de type desi CDC Anna. L’effet des composés contenus dans les fractions séparées par HPLC et solubles en solution de méthanol à 25% et 50% de l’extrait racinaire de ce cultivar sur la germination de spores de CMA a été testé in vitro. Les deux espèces de CMA utilisées ont répondu différemment à l’exposition aux composés testés, révélant un mécanisme impliqué dans l’association préférentielle entre les plantes hôtes et les CMA qui leurs sont associés. Nous concluons que le génotype de pois chiche influence la composition de la communauté microbienne qui lui est associée et que cette influence est reliée au moins en partie aux molécules bioactives produites par les racines de la plante. D’autre part, la productivité du pois chiche et de la culture subséquente pourrait être favorisée par la manipulation de leurs champignons endophytes par inoculation. / Chickpea (Cicer arietinum L.) has the ability to bring free N into cropping systems, but is only a fair rotation crop, leading to lower yield in following wheat crops, as compared to medic, vetch or lentil. The negative effects of a chickpea plant on the following wheat crops could come from chickpea root exudates, their residues or their influence on the soil microbial community. The identification of chickpea cultivars best able to promote soil biological quality and the growth of a subsequent crop in rotation will help farmers in selecting better crop rotations and, thus, will improve crop management in soil zone growing chickpea. The global objective of this research is to improve the fitness of chickpea crops to their biological environment and to improve the ability of the plant to enhance soil biological quality. The specific objectives were (1) to verify that the productivity of chickpea and subsequent crops could be promoted through the inoculation by some indigenous endophytic fungi particularly under drought stress conditions (2) to verify the existence of variation in the rhizospheric associations of field-grown chickpea, as it is a necessary condition for the selection of genotypes with improved compatibility with beneficial microorganisms. (3) to identify the biologically active compounds present in the root extracts of chickpea cultivars with contrasting phenotypes, and assess their effect on beneficial and pathogenic soil microorganisms. The greenhouse experiments show that inoculation with indigenous endophytes increased drought tolerance of the unifoliate Kabuli chickpea CDC Xena and the N and P nutrition of the drought stressed Desi chickpea CDC Nika. Inoculation of both Kabuli chickpea varieties with indigenous endophytes improved wheat seeds germination in tissues amended soil. Residue-free soil previously growing the unifoliate Kabuli chickpea CDC Xena strongly inhibited durum seed germination suggesting an effect of root exudates on the soil microbial community, with this Kabuli chickpea variety. In a field experiment, the fungal diversity in cultivated Prairie dryland appeared to host a large array of fungal groups known to reduced plant nutrient, water and biotic stresses, and chickpea genotypes influenced differently the composition and biomass of the soil microbial community. The Desi chickpea CDC Anna was associated with high diversity of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and culturable fungi, favored the proliferation of soil bacteria and fungal genus hosting biocontrol agents, and developed high AM root colonization level, as compared to the three Kabuli genotypes examined. The HPLC fractions of the roots of chickpea cultivar CDC Anna were recovered and the effects of these fractions on AM fungal spore germination were assayed in multi-well plates. Root extract fractions affect in a different ways the percentage of spores’ germination of Glomus etunicatum and Gigaspora Rosea. We concluded that the genotype of chickpea plants influences the composition of the associated microbial community, and this influence may be related to molecular signals produced by the plants. Furthermore, the productivity of chickpea and subsequent crops could be promoted through the inoculation with indigenous endophytic fungi.

Le pois chiche (Cicer arietinum L.) a l’avantage de pouvoir assimiler l'azote atmosphérique grâce à son association symbiotique avec des bactéries du genre Mesorhizobium. Malgré cet effet bénéfique sur les systèmes culturaux, le pois chiche réduit parfois la productivité du blé qui la suit. Cet effet négatif du pois chiche pourrait provenir d’une réaction allélopathique à ses exsudats racinaires ou résidus, ou de changements inopportuns dans la communauté microbienne du sol induits par la plante. L'amélioration des interactions symbiotiques du pois chiche pourrait améliorer la performance économique et environnementale des systèmes culturaux basés sur le blé. L’objectif à long terme de ce travail est d'améliorer l’influence du pois chiches sur son environnement biologique et sur la productivité du système cultural. À court terme, nous voulons 1) vérifier l'effet des champignons endophytes sur la performance de cultivars de pois chiche de type desi et kabuli, particulièrement en conditions de stress hydrique, ainsi que sur celle d’une culture subséquente de blé dur, 2) identifier des cultivars de pois chiche capables d’améliorer la qualité biologique de sols cultivés, 3) vérifier que des composés biologiquement actifs sont présents dans les racines des différents cultivars de pois chiches et 4) définir la nature de l’activité (stimulation ou inhibition) des ces composés sur les champignons endomycorhiziens à arbuscules (CMA), qui sont des microorganismes bénéfiques du sol reconnus. L’inoculation du pois chiche avec des champignons endophytes indigènes en serre a augmenté la tolérance à la sécheresse du cultivar de type kabuli à feuille simple CDC Xena et amélioré la nutrition azotée et phosphatée d’un cultivar de type desi, cv. CDC Nika, cultivé en conditions de stress hydrique. La germination des graines de blé dur fut meilleure lorsque celles-ci étaient semées dans les débris de pois chiche inoculé de type kabuli. Le sol dans lequel le génotype de pois chiche à feuille simple CDC Xena fut cultivé mais duquel tout le matériel végétal de pois chiche fut retiré a fortement inhibé la germination des semences de blé dur, ce qui suggère un effet des exsudats racinaires sur la communauté microbienne du sol associée à cette variété de pois chiche. En champ, les cultivars de pois chiche ont influencé différemment la composition des communautés de champignons de la rhizosphère. Les espèces de champignons pathogènes étaient infréquentes et les espèces saprotrophiques et de CMA étaient fréquentes dans la zone des racines du cultivar de type desi CDC Anna. L’effet des composés contenus dans les fractions séparées par HPLC et solubles en solution de méthanol à 25% et 50% de l’extrait racinaire de ce cultivar sur la germination de spores de CMA a été testé in vitro. Les deux espèces de CMA utilisées ont répondu différemment à l’exposition aux composés testés, révélant un mécanisme impliqué dans l’association préférentielle entre les plantes hôtes et les CMA qui leurs sont associés. Nous concluons que le génotype de pois chiche influence la composition de la communauté microbienne qui lui est associée et que cette influence est reliée au moins en partie aux molécules bioactives produites par les racines de la plante. D’autre part, la productivité du pois chiche et de la culture subséquente pourrait être favorisée par la manipulation de leurs champignons endophytes par inoculation. / Chickpea (Cicer arietinum L.) has the ability to bring free N into cropping systems, but is only a fair rotation crop, leading to lower yield in following wheat crops, as compared to medic, vetch or lentil. The negative effects of a chickpea plant on the following wheat crops could come from chickpea root exudates, their residues or their influence on the soil microbial community. The identification of chickpea cultivars best able to promote soil biological quality and the growth of a subsequent crop in rotation will help farmers in selecting better crop rotations and, thus, will improve crop management in soil zone growing chickpea. The global objective of this research is to improve the fitness of chickpea crops to their biological environment and to improve the ability of the plant to enhance soil biological quality. The specific objectives were (1) to verify that the productivity of chickpea and subsequent crops could be promoted through the inoculation by some indigenous endophytic fungi particularly under drought stress conditions (2) to verify the existence of variation in the rhizospheric associations of field-grown chickpea, as it is a necessary condition for the selection of genotypes with improved compatibility with beneficial microorganisms. (3) to identify the biologically active compounds present in the root extracts of chickpea cultivars with contrasting phenotypes, and assess their effect on beneficial and pathogenic soil microorganisms. The greenhouse experiments show that inoculation with indigenous endophytes increased drought tolerance of the unifoliate Kabuli chickpea CDC Xena and the N and P nutrition of the drought stressed Desi chickpea CDC Nika. Inoculation of both Kabuli chickpea varieties with indigenous endophytes improved wheat seeds germination in tissues amended soil. Residue-free soil previously growing the unifoliate Kabuli chickpea CDC Xena strongly inhibited durum seed germination suggesting an effect of root exudates on the soil microbial community, with this Kabuli chickpea variety. In a field experiment, the fungal diversity in cultivated Prairie dryland appeared to host a large array of fungal groups known to reduced plant nutrient, water and biotic stresses, and chickpea genotypes influenced differently the composition and biomass of the soil microbial community. The Desi chickpea CDC Anna was associated with high diversity of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and culturable fungi, favored the proliferation of soil bacteria and fungal genus hosting biocontrol agents, and developed high AM root colonization level, as compared to the three Kabuli genotypes examined. The HPLC fractions of the roots of chickpea cultivar CDC Anna were recovered and the effects of these fractions on AM fungal spore germination were assayed in multi-well plates. Root extract fractions affect in a different ways the percentage of spores’ germination of Glomus etunicatum and Gigaspora Rosea. We concluded that the genotype of chickpea plants influences the composition of the associated microbial community, and this influence may be related to molecular signals produced by the plants. Furthermore, the productivity of chickpea and subsequent crops could be promoted through the inoculation with indigenous endophytic fungi. / réalisé en cotutelle avec la Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar.