La symbiose ectomycorhizienne a un effet bénéfique sur la nutrition et le développement des arbres. Dans les sols, les champignons ectomycorhiziens interagissent continuellement avec des communautés bactériennes qui peuvent avoir une action bénéfique, neutre ou antagoniste vis-à-vis du champignon. Parmi ces bactéries, une attention particulière a été portée au cours de ces dernières années sur les bactéries auxiliaires de la mycorhization qui favorisent la symbiose ectomycorhizienne. La souche auxiliaire Pseudomonas fluorescens BBc6R8 améliore la survie pré-symbiotique et la croissance du champignon ectomycorhizien Laccaria bicolor S238N, et favorise son établissement en symbiose avec le Douglas. Mais les mécanismes moléculaires sous-jacents sont inconnus. A l’aide d’un dispositif de confrontation bactérie-champignon in vitro et d’outils transcriptomiques, nous avons analysé les réseaux de gènes fongiques impliqués dans l’interaction entre P. fluorescens BBc6R8 et L. bicolor S238N ainsi que le degré de spécificité de la réponse du champignon. De plus, nous avons examiné le rôle joué par certains métabolites fongiques et bactériens dans l’interaction : thiamine, tréhalose, système de sécrétion de type III. Nos résultats suggèrent que l’effet auxiliaire de la souche BBc6R8 soit dû à une combinaison de mécanismes : d’une part une amélioration du statut nutritionnel du mycélium, d’autre part une préparation des racines et des hyphes à l’infection mycorhienne. / Ectomycorrhizal fungi have a beneficial impact on tree nutrition and growth by forming symbiotic associations with roots. In their natural environment, they interact physically and metabolically with soil bacterial communities that are beneficial, neutral or antagonistic to the fungus. Since the 80ies, a specific interest has been given to bacterial strains that improve the formation of ectomycorrhizal symbiosis, so-called mycorrhiza helper bacteria. The strain Pseudomonas fluorescens BBc6R8 is particularly efficient to enhance the establishment of Douglas fir - Laccaria bicolor S238N mycorrhizal symbiosis, by improving the survival and the growth of the pre-symbiotic mycelium in soil. We have used both a global and a targeted approach to investigate the molecular mechanisms of this helper effect. In a first step, we have analysed, using an in vitro assay, the morphological and the transcriptomic responses of the ectomycorrhizal fungus to the presence of the helper bacteria at different time of the interaction. Then we have assessed the question of the specificity of the fungal response by studying the effect of non-helper bacterial strains on the fungal behaviour. Finally, we have focused on the role played by several key molecules in the interaction: thiamine, trehalose and the type III secretion system. We suggest that the bacterial strain would exert its helper effect through a combination of mechanisms: an improvement of the nutritional status of the fungus and a preparation of both the plant and the ectomycorrhizal fungus to the root infection.

La cueillette de champignon sauvage est une açtivité économique encore peu exploitée au Québec. Pourtant, cette pratique est répandue à travers le monde et est même florissante en Colombie-Britannnique. Malgré une certaine abondance de champignons comestibles, le Québec connaît trop peu l'écologie des espèces présentes sur son territoire. Ce mémoire tente d'éclaircir et de définir l'habitat de 5 espèces de champignons comestibles ectomycorrhiziens soit Tricholoma magnivelare, Tricholoma equestre, Sarcodon imbricatus, Leccinum aurantiacum et Cantharellus cibarius. Le projet s'est effectué exclusivement dans les peuplements de pin gris sur l'esker de Berry en Abitibi-Témiscamingue. Chaque espèce a été étudiée individuellement pour définir quel est son écologie selon deux échelles d'observations. La première est associée aux cartes écoforestières du ministère des ressources naturelles et de la faune du Québec, permettant ainsi de lier la fructification des champignons avec des variables écologiques de cette échelle soit l'âge et le type de régénération (plantation ou feu) des peuplements de pin gris. La deuxième échelle tente de définir l'habitat des champignons avec plus de précision, en considérant certain facteur biotique ou abiotique influençant la distribution des champignons à l'intérieur même des peuplements. Les résultats du projet démontrent clairement que les espèces sont influencées par les variables écologiques. À l'échelle du peuplement, l'âge de celui-ci semble avoir un effet sur la distribution du Tricholoma magnivelare et du Sarcodon imbricatus. Quant au type de régénération, seul ce dernier est influencé par cette variable. La seconde échelle d'observation à permis de préciser l'habitat des espèces. En résumé, le Tricholoma magnivelare est associé à des peuplements plus âgés où la canopée est plus ouverte. Le Tricholoma equestre est quant à lui associé à une perturbation du sol, préférant des sites où l'humus est mince et où la végétation muscinale et herbacée est peu présente. Tout comme l'espèce précédente, le Cantharellus cibarius semble apprécier la perturbation du sol, à un moindre degré toutefois. Le Sarcodon imbricatus se retrouve dans les peuplements plus jeunes où il y a forte présence de lichen. Le Leccinum aurantiacum, est plus omniprésent dans les peuplements de pin gris, conséquemment peu de variables significatives ont été sélectionnées par l'analyse de discriminance. Les résultats indiquent donc que la distribution des espèces de champignons ectomycorrhisiens peut être expliquée par des variables écologiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Champignon comestible, Pin gris, Ectomycorhizien, Esker, Macromycète.

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Th.--Biol. vég.--Toulouse 3, 1977. N°: 766.

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Les maladies tropicales négligées, telle que la leishmaniose, constituent un problème majeur de santé publique, en particulier dans les pays à faible revenu où cette maladie sévit. Le nombre limité des médicaments disponibles, leurs coûts, leurs effets indésirables et l’émergence de résistances, exige la recherche de nouveaux agents thérapeutiques. Les champignons endophytes constituent une source prometteuse de nouvelles molécules bioactives. Dans ce contexte, une étude mycochimique a été menée sur une souche endophyte de Botryosphaeria mamane, un micromycète relativement peu étudié, isolée des feuilles de Bixa orellana. Cette souche a été sélectionnée suite à un criblage préliminaire mené contre un modèle d’amastigotes axéniques de Leishmania infantum. Les études chimiques sur ce champignon ont permis d’isoler 9 molécules pures (BM1-BM9), dont 6 de structures nouvelles (BM1-BM4, BM8, BM9) et deux mélanges BM10 et BM11. Les molécules BM1-BM4 appartiennent à la famille des cyclopeptides de type thiodicétopipérazines que nous avons nommés botryosulfuranols A-D. Ils possèdent un squelette original caractérisé par deux centres spirocycliques. BM5-BM7 se sont révélés être des isocoumarines dérivés de la mélleine (cis-4-hydroxymélleine, trans-4-hydroxymélleine et 5-hydroxymélleine). BM8 et BM9 sont deux polycétides de structure nouvelle. Enfin, BM10 et BM11, sont des mélanges de cyclopentapeptides. L’évaluation de leur activité biologique sur amastigotes axéniques de Leishmania infantum a révélé que les thiodicétopipérazines avaient les meilleures activités. Le composé BM4 est le plus actif (CI50 = 0.03 µM) mais également le plus sélectif (IS = 190) de L. infantum par comparaison avec sa cytotoxicité sur des macrophages. BM1 et BM3 sont aussi actifs mais peu sélectifs (CI50 = 0.69 et 0.44 µM, IS = 3 et 15, respectivement) en raison de leur toxicité sur macrophages, et BM2 (CI50 = 3.88 µM) n’a montré aucune sélectivité. Les composés BM8 et BM9, bien que non cytotoxiques sur macrophages, ont montré une activité plus modérée contre L. infantum. Les composés BM5-BM7, et les mélanges BM10, BM11 n’ont présenté aucune activité leishmanicide. L'ensemble de ce travail souligne ainsi l'intérêt des endophytes fongiques comme sources de nouveaux composés leishmanicides. / Neglected tropical diseases, such as leishmaniasis, are a major public health problem, especially in the poorest countries of the world. The limited number of drugs available, their costs, adverse effects and the emergence of resistances, require the search for new therapeutic agents. Endophytic fungi are a promising source of new bioactive molecules. In this context, a mycochemical study was carried out on an endophytic strain of Botryosphaeria mamane, a relatively poorly studied micromycete, isolated from Bixa orellana leaves. This strain was selected from a preliminary screening for its good activity against Leishmania infantum axenic amastigotes. Chemical investigations on this fungus led to the isolation of 9 pure molecules (BM1-BM9), 6 of which are new structures (BM1-BM4, and BM8, BM9) and two mixtures BM10 and BM11. BM1-BM4 belong to the family of cyclodipeptides and are thiodiketopiperazines derivatives that we called botryosulfuranols A-D. The latter possess an unprecedent skeleton characterized by two spirocyclic centers. BM5-BM7 are isocoumarins derived from mellein (cis-4-hydroxymellein, trans-4-hydroxymellein and 5-hydroxymellein). BM8 and BM9 are two new polyketides. Finally, BM10 and BM11 are mixtures of cyclopentapeptides. Evaluation of leishmanicidal activities of these 9 compounds and the two mixtures on axenic amastigotes of Leishmania infantum showed that thiodiketopiperazines possessed the highest activities. BM4 was the most active (IC50 = 0.03 μM) and the most selective (IS = 190) when compared to its cytotoxicity on macrophages. The other thiodiketopiperazines BM1 and BM3 were active but less selective (IC50 = 0.69 and 0.44 μM, SI = 3 and 15, respectively), whereas BM2 was moderately active (IC50 = 3.88 μM) and not selective. BM8 and BM9, despite their absence of cytotoxicity against macrophages, were also moderately active against L. infantum (IC50 = 13.35 and 4.53 μM respectively). Compounds BM5-BM7, and the mixtures BM10 and BM11 did not show any leishmanicidal activities. This work highlights the interest of fungal endophytes as sources of new leishmanicidal compounds.

Les organismes vivants puisent leurs ressources de l'environnement pour les allouer aux différentes fonctions biologiques assurant leur développement (croissance, survie, reproduction). La quantité de ressources disponibles dans un environnement étant limitante, les individus doivent faire des compromis lors de l'allocation de ces ressources à leurs différentes fonctions biologiques. Ces compromis contraignent le développement des individus et entraînent d'autres compromis entre leurs traits d'histoire de vie (âge et taille à maturité, nombre de descendants), conditionnant ainsi leurs capacités d'adaptation à l'environnement. Au cours de cette thèse, nous avons étudié par modélisation les stratégies d'allocation des ressources entre la croissance intra-hôte et la production de spores au cours d'une infection par un unique génotype pathogène et déterminé les stratégies optimales dans différentes conditions écologiques. Si le pathogène a un accès limité aux ressources de l'hôte, la stratégie optimale est toujours Bang-bang. Si au contraire l'accès aux ressources de l'hôte est illimité, la stratégie optimale est toujours Bang-mixte. Dans un deuxième volet de ces travaux, des éléments de validation empirique de ces modèles ont été recherchés au travers d'expérimentations menés sur un champignon pathogène nécrotrophe, Magnaporthe oryzae, présentant un accès limité aux ressources de l'hôte et sur un champignon biotrophe, Melampsora larici-populina dont l'accès aux ressources de l'hôte semble plutôt illimité. Les observations réalisées sont en adéquation avec les prédictions théoriques et confirment la pertinence des hypothèses et de la démarche de modélisation / Living organisms extract resources from their environment and invest them toward various biological functions (growth, survival, reproduction). Available resources in an environment are usually limited so that organisms have to trade-off the resources invested in different biological functions. These trade-offs in resource investment reverberate in trade-offs between life-history traits (age and size at maturity, number of offspring) and determine pathogen potential to adapt to their environment.During this work, we have studied resource allocation strategy during infection caused by spore-producing pathogen. We have determined optimal resource allocation strategies between intra-host multiplication and spore production in different ecological settings. The main result of this work is that the optimal strategy is defined by the existence of a latent period, a period of time during which all extracted resources are investing toward within-host multiplication and no spore is produced. After latency, when the pathogen has a limited access to host resources, consumed resources are invested toward spore production only (Bang-bang strategy). On the contrary, when the pathogen has an unlimited access to host resources, a fixed proportion of host resources are invested toward maintenance of within-host multiplication forms (Bang-mixte strategy). A second part of this work presents empirical test of these theoretical assumptions, through experimentations on Magnaporthe oryzae and on Melampsora larici-populina. Our observations on these pathogens seem to agree with our theoretical predictions and corroborate the relevance of our modelling assumptions and approach

La paroi du champignon filamenteux A. fumigalus conditionne la croissance et est responsable du maintien de l'intégrité cellulaire lors de l'infection. Les protéines de la paroi de ce champignon filamenteux n'avaient pas été étudiées jusqu'à présent alors qu'elles semblent jouer un rôle essentiel dans la structuration de la paroi de la levure modèle S. cereviciae. Une approche essentiellement biochimique a permis de caractériser les protéines associées à la paroi de A..fumigatus. La majorité des protéines pariétales chez A. fumigatus sont des protéines solubles. Une seule protéine est relarguée à partir de la paroi par un traitement f3- (1 .3) glucanase : c'est une phosphatase acide qui possède une ancre GPl et dont l'expression est réprimée en présence de phosphate inorganique. Par ailleurs, une étude des protéines GPl chez A. fumigatus par génomique comparative a montré que les protéines GPI décrites comme associées de façon covalente à la paroi chez la levure n'ont pas d'homologue chez A. fumigatus. Ainsi. l'organisation des protéines au sein de la paroi de A..fumigatus est différente de celle de la levure : les protéines pariétales ne semblent pas avoir un rôle essentiel dans l'élaboration de la paroi. Ensuite, une nouvelle famille de glycoprotéines portant un N-glycane lié à un galactofuranose en position terminale a été décrite. Cette famille comprend une phospholipase C, une phosphatase alcaline et une phytase. Enfin, une analyse morphologique de deux mutants chitine synthase et gluconosyltransférase a permis d'associer la réduction de la croissance à un hyper-branchement du mycélium et à une diminution de la taille de la cellule apicale sans que l'organisation globale des polysaccharides pariétaux et le taux de croissance spécifique soient affectés.

Les résidus pharmaceutiques sont considérés comme un problème écologique émergent, à cause de leur présence et leur accumulation continue dans l’environnement. Même à des faibles concentrations, ces substances sont susceptibles de menacer l’ensemble des organismes vivants. Il est donc, urgent de développer les moyens techniques permettant leur élimination. Dans ce cadre s’inscrit le travail de cette thèse, il a pour objectif de traiter la carbamazépine, un antiépileptique largement détecté dans le milieu aquatique. Une première étude a été menée sur la biodégradation de la carbamazépine par des boues activées par biostimulation avec différentes sources de carbone conventionnelles. Une optimisation des différents paramètres opératoires a été également effectuée. En outre, une seconde étude a porté sur la biodégradation de la molécule cible par une souche fongique, et ce travail a été achevé par une troisième étude de synthèse mettant en place la technique de bioaugmentation fongique des boues activées afin d’améliorer la performance du traitement. / Pharmaceutical residues are considered an emerging environmental problem because of their presence and their continuous accumulation in the environment. Even at low concentrations, these substances may threaten all living organisms. It is therefore urgent to develop the technical means to eliminate them. In this framework is the work of this thesis, it intended to treat carbamazepine, an antiepileptic drug widely detected in the aquatic environment. A first study was conducted on the biodegradation of carbamazepine by activated sludge by biostimulation with various sources of conventional carbon. An optimization of the various operating parameters was also performed. In addition, a second study examined the biodegradation of the target molecule by a fungal strain, and this work was completed by a third synthesis study establishing technical fungal bioaugmentation of activated sludge to improve performance treatment.

Melampsora larici-populina est un champignon pathogène responsable de la rouille foliaire sur les peupliers, causant de graves dommages dans les plantations du monde entier. Presque toutes les résistances des peupliers déployées en France ont été contournées et l'événement majeur est survenu en 1994 avec le contournement de la résistance R7 largement déployée en populiculture. Dans le but d'identifier des gènes candidats liés à la pathogénicité, j'ai mené une étude de génomique comparative basée sur le séquençage de 15 isolats. Cette analyse a mis à jour des patrons de polymorphisme corrélés à la distribution des virulences au sein des isolats tout en révélant la nécessité d'une étude populationnelle. Pour se faire, une étude de génétique des population basée sur le génotypage de 600 isolats de M. larici-populina échantillonnés de 1992 à 2012 a été conduite. Cette analyse m'a permis de décrire l'histoire démographique des populations de M. larici-populina et de documenter l'impact majeur du contournement de la R7 sur la structure des populations. Enfin, j'ai mené une analyse de génomique des populations afin d'obtenir un scenario démographique décrivant les liens historiques entre les populations et d'identifier les régions sous sélection. Cette analyse est basée sur le séquençage en Illumina de 86 isolats répartis en quatre populations clés mises en évidence par l'analyse de la structure génétique des populations. Plus de 1 000 000 positions polymorphes ont été identifiées. Un scenario fiable a été identifié par ABC à partir duquel les enveloppes de confiance des indices de génétique des populations ont été mesurées. L'analyse du génome scan qui a été réalisée sur les 86 génomes en utilisant ces mêmes indices a révélée 20 régions génomiques contenant 14 gènes candidats potentiellement impliquées dans le contournement de la R7. / Melampsora larici-populina is a pathogenic fungus responsible of poplar leaf rust, causing severe damages in plantations worldwide. Almost all poplar resistances deployed so far in France have been overcome and a major event that occurred in 1994 with the breakdown of resistance R7 mostly used in poplar cultivation. In order to identify candidate genes linked to pathogenicity, I conducted a comparative genomics study based on the sequencing of 15 isolates. This analysis revealed polymorphism patterns correlated to the distribution of virulences among isolates while the necessity of a population genetics study. I then analyzed the genetic structure of a comprehensive collection of 600 isolates of M. larici-populina sampled from 1992 to 2012. This analysis demonstrated the major impact of the R7 breakdown on populations. Finally, I conducted a population genomics analysis to obtain a demographic scenario describing the historical links between populations and to identify genomic regions under selection. This analysis is based on the Illumina sequencing of 86 isolates in four key populations identified by the population genetic analysis. Over 1,000,000 polymorphic positions were identified. The best demographic scenario was assessed using Approximate Bayesian Computation algorithms based on coalescent simulations. Using this demographic scenario, I computed the confidence interval of several population genetic indices. This genome scan analysis was performed on the 86 genomes using this same indices and revealed 20 genomic regions containing 14 genes potentially involving in the resistance 7 breakdown