L'utilisation des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) pourrait constituer une alternative potentielle aux traitements fongicides conventionnels pour lutter contre les maladies cryptogamiques des plantes. Notre travail a consisté à étudier l'éventuel effet protecteur de la mycorhization arbusculaire chez le blé tendre (triticum aestivum L.) contre Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt), un champignon biotrophe responsable de l'oïdium, une maladie affectant les parties aériennes de la plante. L'inoculation mycorhizienne du blé avec le CMA Funneliformis mosseae (FM), en conditions controlées et optimisées, nous a permis d'obtenir parallèlement à un taux de mycorhization de 38% des plants de blé, une amélioration significative de la biomasse et un taux de protection contre Bgt estimé à 78%. Ces résultats suggèrent l'induction d'une résistance systémique des réactions de défense du blé par mycorhization (Mycorrhiza-Induced Resistance, MIR). Cette protection serait liée à une accumulation de composés phénoliques et de preoxyde d'hydrogène dans les cellules épidermiques des feuilles de blé mycorhizé, au niveau du site de pénétration de Bgt. Une surexpression des gènes POX, PAL, CH11 et NPR1 codant pour des marqueurs de défense a également été mise en évidence dans les feuilles en absence d'infection par Bgt. Enfin, nos travaux ont également souligné l'intégration de divers paramètres pour optimiser l'utilisation des CMA comme agents de biocontrôle chez le blé. La meilleure protection contre l'oïdium a été obtenue aec un apport en phosphore réduit de 5 fois par rapport à celui préconisé au champ et un inoculum mycorhizien à base de Fm, que ce soit chez un cultivar modérément sensible ou un cultivar plus résistant. / The use of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) could be an innovative alternative to chemicals against fungal plant diseases. Our work aimed at studying the possible protective effect of arbuscular mycorrhization in the bread wheat (Triticum aestivum L.) against Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt), a biotrophic fungi responsible of wheat powdery mildew, a disease affecting the aerial plant organs. Wheat mycorrhizal inoculation by Funneliformis mosseae (Fm), under controlled and optimized conditions, allowed us to obtain concomitantly a micorrhizal rate of 38%, a significant increase of plant biomass and a protection level against Bgt estimated at 78%. These results suggest the induction of systemic wheat defense reactions resulting from mycorrhization (Mycorrhiza-Induced Resistance - MIR). This protection is linked to an accumulation of phenolic compounds and hydrogen peroxide at the Bgt penetration sites in epidermal leaf cells of mycorrhized wheat plants. Up-regulations of POX, PAL, NPR1 and CH11 genes encoding for defense markers were also pointed out in leaves of mycorrhizal wheat in the absence of Bgt infection. Moreover, our study highlighted the importance of taking into account various parameters to optimize the use of AMF as biocontrol agents. The highest protection against powdery mildew was obtained with a 5-fold reduced phosphorus input compared to that recommended in the field and with the mycorrhizal inoculum Fm, in both a moderately susceptible or a more resistant cultuva

Macroinvertébrés benthiques et hyphomycètes aquatiques représentent une part importante de la biocénose des cours d'eau de tête de bassin. D'un point de vue écologique, ils participent au recyclage du carbone organique à travers leur implication dans certaines fonctions écosystémiques telles que la décomposition de la litière. Ce processus est vital pour les cours d'eau forestiers ou bordés de ripisylve. Si celui-ci est aujourd'hui bien étudié en milieu tempéré, la contribution des deux types de décomposeurs (champignons et invertébrés) reste mal comprise en milieu tropical du fait de la variabilité éco-géographique prononcée de ce biome. Cette thèse qui concernait deux régions de Guinée jusque-là inexplorées, la Guinée Forestière et la Haute-Guinée, avait un double objectif. D'une part, il s'agissait de documenter la diversité taxonomique et trophique des communautés de macroinvertébrés benthiques et la composition des assemblages d'hyphomycètes aquatiques. D'autre part, la thèse visait à caractériser le processus de décomposition de la litière et les communautés de décomposeurs associés, notamment dans une perspective de quantification de la contribution de chacun des deux groupes. Cette dernière étude répondait ainsi à l'hypothèse d'une plus grande importance des décomposeurs fongiques aux faibles latitudes en comparaison des latitudes élevées où l'activité des décomposeurs invertébrés est prépondérante. Une étude exploratoire menée sur 12 rivières a révélé une diversité de 45 taxons correspondant à la faune macrobenthique de l'Afrique de l'Ouest, et incluant un nouveau taxon de crustacé pour la Guinée. Les deux régions d'étude se différenciaient dans la composition des groupes trophiques : les déchiqueteurs, essentiellement représentés par les crevettes, étaient dominants dans les cours d'eau de Guinée Forestière, et les racleurs abondaient dans ceux de savane en Haute-Guinée, caractérisés par une faible densité de la végétation riveraine. Par ailleurs, les prélèvements d'eau et d'écume ont décelé la présence de 29 espèces d'hyphomycètes aquatiques. A ces espèces viennent s'ajouter 9 autres identifiées sur les litières lors des expériences de décomposition portant ainsi à 38 le nombre d'espèces identifiées pour la Guinée au cours de cette thèse, dont 12 sont nouvelles pour le continent africain. Les expériences menées dans les deux régions montrent une décomposition rapide, probablement en partie liée à la forte teneur en nutriments des litières, et une faible diversité des décomposeurs associés. Dans les deux cours d'eau temporaires de savane étudiés, les invertébrés associés aux litières étaient absents. Comme une compensation, l'activité des champignons était accrue, lesquels accumulaient une biomasse mycélienne très élevée. La présence de déchiqueteurs potentiels a été notée dans les deux cours d'eau étudiés de Guinée Forestière mais leurs densités étaient faibles. Dans les deux régions, la différence entre les taux de décomposition totale et microbienne était faible, soulignant une importance minime des invertébrés et un rôle majeur des champignons et confirmant notre hypothèse. Il a également été montré au cours de cette thèse que les asséchements des cours d'eau avaient peu d'influence sur le taux de décomposition de la litière. Par ailleurs, une faible diversité des organismes décomposeurs, invertébrés et hyphomycètes aquatiques, ne semble pas altérer le processus de décomposition. Ainsi les lois générales basées sur les facteurs déterminants de la décomposition des litières tels que la qualité du matériel végétal ou un rôle équilibré entre les deux types de décomposeur, ne sont pas nécessairement transposables aux milieux tropicaux. Enfin, les résultats de cette thèse suggèrent que les conséquences du changement climatique sur le recyclage du carbone organique dans les eaux d'Afrique de l'Ouest, région prédite comme très affectée, pourraient être tempérées par la prédominance d'organismes peu vulnérables. / Benthic macroinvertebrates and aquatic hyphomycetes are major components of the biocenosis of headwater ecosystems. Both of them contribute to essential ecosystem functions like leaf litter decomposition as part of the organic carbon cycling. Such a process is vital for woodland streams or riparian tree-lined rivers. While this process is very well documented for temperate regions, the contribution of both types of decomposers, i.e. fungi and invertebrates, remains poorly understood in the tropics partly due to the large ecogeographic variability prevailing in this biome. The present thesis dealt with two unexplored regions of Guinea (Forested Guinea and Upper Guinea) and was motivated by a double objective. First, it aimed at documenting the taxonomic and trophic diversity of benthic macroinvertebrate communities together with the composition of aquatic hyphomycete assemblages. The second objective was to characterize leaf litter decomposition and leaf-associated decomposers, particularly in the perspective of quantifying the relative contribution of both decomposer types. The latter study specifically addressed the hypothesis of a greater importance of fungal decomposers at low latitudes compared to higher latitudes where the activity of invertebrate decomposers prevails. An exploratory survey conducted in 12 streams revealed the occurrence of 45 taxa belonging to the macrobenthic fauna of West Africa and including a new genus, Asellus, which completes the list of known crustacean taxa of Guinea. Both regions differed in the importance of the Functional Feeding Groups: shredders, mainly consisting in shrimps, dominated in Forested Guinea whereas scrapers were abundant in the savannah streams of Upper Guinea, which were characterized by scarce riparian vegetation. In stream water and foam, a total of 29 species of aquatic hyphomycetes were identified. Moreover, 9 additional species were found as sporulating on leaves in litter decomposition experiments, which led to a total of 38 species for Guinea with 12 being new for Africa. This thesis thus substantially expanded the list of known species for Africa. The experiments carried out in both regions showed a fast leaf litter decomposition, likely partly due to the high nutrient contents in litter, and a low diversity of leaf-associated decomposers. In the two studied temporary savannah streams, no leaf-associated invertebrates occurred. The latter was apparently compensated by a strong fungal activity as illustrated by very high mycelial biomass accrual. In the two studied streams of Forested Guinea, the occurrence of Caridina africana (Atyidae crustacean) as potential shredder could explain the leaf mass loss due to invertebrates, even though their density remained low. In both regions, the discrepancies between total and microbial decomposition rates were weak, highlighting a minute contribution of invertebrates and a major role of fungi thus supporting our hypothesis. The present results suggest that droughts resulted in low effects on the rate of leaf decomposition. Furthermore, leaf decomposition did not seem to be affected by the poor diversity of decomposers, i.e. invertebrates and aquatic hyphomycetes. Overall, the principles of leaf decomposition control by factors like the quality of leaf litter and the balanced involvement of both decomposer types do not appear to be fully applicable to tropical environments. Finally, the findings of this thesis suggest that the consequences of climatic change on the cycling of organic carbon in the aquatic ecosystems of West Africa, i.e. a region predicted to be particularly affected, could be mitigated by the dominance of organisms exhibiting a low vulnerability.

Les espèces du complexe Scedosporium apiospermum sont des agents pathogènes émergents qui se situent au deuxième rang parmi les champignons filamenteux rencontrés au cours de la mucoviscidose. Ils sont omniprésents et particulièrement rencontrés dans les zones polluées. En dépit de leur importance clinique, nos connaissances sur leur biologie moléculaire et leur physiologie restent limitées. Chez les champignons, la paroi constitue un bouclier protecteur face à des conditions environnementales défavorables, et joue un rôle essentiel dans la pathogénicité. Ici, nous avons étudié les changements dynamiques de la paroi des conidies de S. boydii, l’une des deux espèces majeures de ce complexe avec S. apiospermum, avec pour objectif d'identifier des facteurs de virulence potentiels. En utilisant une large variété de techniques, allant de la microscopie électronique à balayage ou à transmission à l’analyse protéomique des protéines à ancre glycosylphosphatidylinositol (GPI) en passant par la microélectrophorèse et la partition de phase, la cytométrie en flux, la microscopie de force atomique, la résonance paramagnétique électronique, ou encore des techniques moléculaires, nous avons mis en évidence diverses modifications qui se produisent dans la paroi pendant la maturation et la germination des conidies de S. boydii et nous avons identifié la DHN-mélanine ainsi qu'un nombre important de protéines à ancre GPI. Enfin, nous avons fourni la première séquence complète du génome de S. apiospermum qui appuierait les différents domaines de la recherche sur ces champignons que ce soit pour l’étude des mécanismes pathogènes ou pour des applications biotechnologiques. / Species of the Scedosporium apiospermum complex are emerging human pathogens which rank the second, after Aspergillus fumigatus, among the filamentous fungi colonizing the airways of patients with cystic fibrosis. These fungi are ubiquitous in nature and particularly encountered in polluted areas. Despite their clinical relevance, our knowledge about their molecular biology and physiology remains rather limited. In fungi, the cell wall forms a protective shield against adverse environmental conditions, and therefore plays a key role in pathogenesis, which makes it an interesting target for antifungal drug development. Here, in an attempt to identify potential virulence factors, we investigated the dynamic changes of the cell wall of conidia in S. boydii, one of the main pathogenic species within this species complex with Scedosporium apiospermum. Using various techniques, ranging from scanning and transmission electron microscopy to proteomic analysis of glycosylphosphatidylinositol (GPI)- anchored proteins, through two-phase partitioning and microelectrophoresis, atomic force microscopy and chemical force spectroscopy, flow 5 cytometry, electron paramagnetic resonance and molecular techniques, we highlighted various modifications occurring in the cell wall during maturation and germination of S. boydii and we identified DHN-melanin as well as a substantial number of GPI-anchored proteins in the cell wall. Finally, we provided the first publicly available genome sequence of S. apiospermum that would support various research fields on these fungi whether for understanding their pathogenic mechanisms or for various biotechnological applications.

La fertilisation phosphatée est très répandue dans les pratiques agricoles Nord-Américaines. Bien que généralement très efficace pour augmenter la production végétale, son utilisation peut engendrer certaines contaminations environnementales. Afin de diminuer ce problème, plusieurs pratiques de gestion sont envisagées. Parmi celles-ci, on retrouve l’intéressante possibilité de manipuler la flore microbienne car cette dernière est reconnue pour son implication dans bons nombres de processus fondamentaux liés à la fertilité du sol. Cette étude a démontré que lors d’essais en champs, la forme de fertilisant ajouté au sol ainsi que la dose de phosphore (P) appliquée avaient un impact sur la distribution des microorganismes dans les différentes parcelles. Une première expérience menée sur une culture de luzerne en prairie semi-aride a montré que les échantillons provenant de parcelles ayant reçu différentes doses de P présentaient des différences significatives dans leurs communautés bactériennes et fongiques. La communauté de CMA est restée similaire entre les différents traitements. Une deuxième expérience fut menée pendant trois saisons consécutives afin de déterminer l’effet de différentes formes de fertilisation organiques et minérale ajustées selon une dose unique de P sur les populations bactériennes et fongiques d’une culture intensive de maïs en rotation avec du soja. Les résultats des analyses ont montrés que les populations varient selon le type de fertilisation reçu et que les changements sont indépendants du type de végétaux cultivé. Par contre, les populations microbiennes subissent une variation plus marquée au cours de la saison de culture. La technique de DGGE a permis d’observer les changements frappant la diversité microbienne du sol mais n’a permis d’identifier qu’une faible proportion des organismes en cause. Parallèlement à cette deuxième étude, une seconde expérience au même site fut menée sur la communauté de champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) puisqu’il s’agit d’organismes vivant en symbiose mutualiste avec la majorité des plantes et favorisant la nutrition de même que l’augmentation de la résistance aux stress de l’hôte. Ceci permit d’identifier et de comparer les différents CMA présents dans des échantillons de sol et de racines de maïs et soja. Contrairement aux bactéries et aux champignons en général, les CMA présentaient une diversité très stable lors des différents traitements. Par contre, au cours des trois années expérimentales, il a été noté que certains ribotypes étaient significativement plus liés au sol ou aux racines. Finalement, l’ensemble de l’étude a démontré que la fertilisation phosphatée affecte la structure des communautés microbiennes du sol dans les systèmes évalués. Cependant, lors de chaque expérience, la date d’échantillonnage jouait également un rôle prépondérant sur la distribution des organismes. Plusieurs paramètres du sol furent aussi mesurés et ils présentaient aussi une variation au cours de la saison. L’ensemble des interactions possibles entre ces différents paramètres qui, dans certains cas, variaient selon le traitement appliqué, aurait alors probablement plus d’impact sur la biodiversité microbienne que la seule fertilisation. / Phosphorus fertilization is a widespread practice in North American agriculture. Although it is generally efficient to increase yields, its use can also induce some environmental contaminations. Several management practices are considered in order to decrease this problem. Among these possibilities there is the challenging one of manipulating microbial flora, which is well known for its implication in many processes related to soil fertility. We have demonstrated in field trials that both the form of fertilizer added to soil and the applied P amounts impact microbial distribution in plots. A first experiment performed on alfalfa monocultures in semi-arid prairie conditions demonstrated that samples coming from plots that had received different doses of P fertilizer presented significant differences on their bacterial and fungal communities. AMF population remained stable between treatments. A second experiment was conducted over three growing season of an intensive maize/soybean rotation cropping system. It aimed to determine the effect of different organic and mineral fertilizers containing equal P amount on bacterial and fungal populations. It was demonstrated that these communities varied according to the fertilizer type applied. Changes are independent from the grown crop. However, microbial populations have undergone greater variation within each growing season. DGGE approach allowed to observe changes occurring in soil microbial diversity but have only permit to identify a small proportion of organisms. A second experiment in the latter study was performed on the same site and focused on arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) as they are organisms living in a mutualistic symbiosis with most land plants and increasing host nutrition and resistance to stresses. It led to the identification and comparison of the different AMF found in maize and soybean soil and root samples. In opposition to what was observed with bacteria and fungi previously, AMF presented a very stable diversity between the different treatments. However, some ribotypes were significantly more present in soil or roots during each growing season. Finally, our whole project demonstrated that P fertilization affected microbial community structure on studied sites. Nevertheless, in each experiment, sampling time also played a substantial role in the organism distribution. Many soil parameters were also monitored and presented a seasonal variation. The sum of possible interactions between these parameters, which in some cases varied according to treatment, would thus have more impact on microbial diversity that the sole fertilization.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Introduction : La présence des moisissures et de leurs mycotoxines dans les matrices complexes de papiers est peu étudiée. Notre travail a porté sur la recherche de mycotoxines sur les papiers patrimoniaux altérés par le foxing et les papiers peints moisis issus de logements dont les habitants ont été diagnostiqués comme porteurs de symptômes allergiques et du syndrome des bâtiments malsains. Objectifs : Identifier les espèces fongiques de ces deux types de supports papiers et y déterminer la production de métabolites fongiques. Matériels et Méthodes : Le foxing a été caractérisé par des techniques pluridisciplinaires (physiques, biologiques, bioanalytiques, tests de cytotoxicité). Les métabolites fongiques dans les extraits hydro-organiques de ces papiers ont été recherchés et identifiés par spectrométrie de masse afin d'évaluer s'ils pouvaient être reliés aux espèces fongiques détectées par microbiologie. Puis le risque toxique de ces extraits de papiers a été évalué sur un modèle cellulaire in vitro. Résultats : Pour le foxing, nous avons pu en exclure une origine métallique et montrer que les micro-organismes présents dans celui-ci sont essentiellement des espèces fongiques. Pour les papiers peints, des pics relatifs à des métabolites fongiques ont été retrouvés. Grâce à l'ensemencement individuel d'espèces fongiques sur papier peint et à l'aide de la MS2, nous avons pu relier les composés de m/z 401 et 487 à S. chartarum. Les tests de cytoxicité ont montré une augmentation significative de la cytotoxicité des cellules A549 avec certains papiers peints moisis par rapport au papier peint témoin. Les cellules A549 ont montré une surexpression du TNF-α, de l'IL-8 et du CYP 1A1, après contact avec ces mêmes papiers peints. Discussion-Conclusion : Nous n'avons détecté aucune mycotoxine dans le foxing excluant ainsi d'éventuels liens entre inhalation de mycotoxines émanant de vieux manuscrits et symptomatologie respiratoire. Pour les habitants des logements et leurs symptômes respiratoires, il est difficile de les relier à une espèce fongique donnée ou à un métabolite donné, bien que S. chartarum ait pu être mis en cause. Ces premiers résultats doivent être confirmés par des études ultérieures

L'hévéa (Hevea brasiliensis) est actuellement la seule source commerciale de caoutchouc naturel. Parmi les maladies affectant l'hévéa, la CLF (" Corynespora Leaf Fall ") causée par le champignon Corynespora cassiicola, est devenue en une cinquantaine d'années un fléau pour l'ensemble des pays hévéicoles d'Asie et d'Afrique. Actuellement, la gestion du problème consiste à arracher les clones les plus sensibles et à traiter les arbres avec des fongicides en cas d'épidémie. Cependant, le nombre de clones touchés par la maladie ne cessant d'augmenter, il devient urgent de sélectionner de nouveaux clones à la fois tolérants et aptes à la production. Nos travaux ont permis de caractériser le gène codant la cassiicoline, toxine protéique glycosylée secrétée par C. cassiicola, et d'analyser sa diversité. Une étude comparative portant sur trois isolats de C. cassiicola d'agressivité contrastée a montré la présence du gène Cas1 chez les isolats de forte et moyenne agressivité, alors qu'il n'est pas détecté chez l'isolat de faible agressivité. Les niveaux d'agressivité des isolats sont corrélés aux niveaux de transcrits du gène de cassiicoline. Le rôle de la cassiicoline serait prépondérant dans les phases précoces de l'infection. L'analyse de diversité du gène de cassiicoline à partir d'une collection d'isolats provenant de différents hôtes et d'origines géographiques variées, a révélé l'existence d'au moins six isoformes protéiques (Cas1 à Cas6). La structuration génétique globale des isolats basée sur des marqueurs neutres est similaire à la structuration basée sur le gène de cassiicoline. Les isolats prélevés sur hévéa se regroupent en clades spécialisés, dont un correspondant aux isolats porteurs du gène Cas1, identifiés comme étant les plus agressifs sur hévéa. Cependant, 58 % des isolats testés semblent dépourvus de gène de cassiicoline, bien que certains génèrent des symptômes modérés sur hévéa, ce qui suggère l'existence d'autres effecteurs. Des formes endophytiques de C. cassiicola ont été isolées à partir de feuilles asymptomatiques provenant du Brésil, zone encore indemne de CLF. Les gènes de cassiicoline portés par ces souches (isoformes Cas3 et 4) ne semblent pas exprimés lors de l'interaction avec l'hévéa. Nous avons montré par ailleurs que les champignons endophytes de l'hévéa appartenant aux genres Trichoderma et Xylaria présentent une forte activité mycoparasitaire sur C. cassiicola, in vitro. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour le contrôle de la maladie (diagnostic précoce, sélection de clones tolérants, lutte biologique).

L'endosymbiose racinaire entre les plantes et les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) permet aux plantes d'avoir un meilleur accès aux nutriments du sol. Pour cette raison, cette endosymbiose joue un rôle majeur dans les écosystèmes et pour l'agriculture durable. Les étapes clés de la colonisation des racines par les CMA sont: 1) la pénétration des CMA dans le système racinaire à travers les cellules de l'épiderme et du cortex externe, et 2) la formation dans les cellules du cortex interne d'une structure ramifiée appelée arbuscule, qui permet des échanges entre les cellules végétales et les hyphes fongiques. L'établissement de cette symbiose implique une communication entre les deux partenaires. Les plantes produisent des hormones, les strigolactones qui induisent chez les CMA la production de signaux symbiotiques : des lipo-chitooligosaccharides (Myc-LCO) et des chitooligosaccharides courts (Myc-COs). Les Myc-LCO et les Myc-CO induisent des réponses moléculaires et physiologiques chez les plantes qui sont capables de former des mycorhizes à arbuscules. Cependant, leur rôle exact dans l'établissement des mycorhizes à arbuscules n'est pas connu. La difficulté à cultiver et transformer le partenaire fongique de cette symbiose rend la recherche compliquée du côté fongique. Du côté des plantes, on sait que des membres de la famille des récepteurs kinases à domaines lysin (LysM-RLK) perçoivent des LCO et des CO produits par divers microorganismes et sont donc de bons candidats pour percevoir des Myc-LCO et des Myc-CO. La plupart des recherches sur les mycorhizes à arbuscules sont réalisées chez des légumineuses, espèces chez lesquelles plusieurs duplications de gènes codant les LysM-RLK ont eu lieu. J'ai donc utilisé lors de mon doctorat des Solanaceae (Solanum lycopersicum, Petunia hybrida et Nicotiana benthamiana) pour étudier le rôle de deux récepteurs putatifs de Myc- LCO, codés par les gènes LYK10 et LYK4. Ces deux gènes, physiquement proches l'un de l'autre dans les génomes de la plupart des dicotylédones, proviennent probablement d'une ancienne duplication en tandem. En utilisant une approche biochimique, nous avons montré que SlLYK10 de S. lycopersicum est capable de lier des LCO avec une haute affinité. De plus, j'ai montré que le promoteur de SlLYK10 est exprimé dans l'épiderme et le cortex externe avant la colonisation par les CMA, puis dans des cellules contenant des arbuscules au cours de la colonisation par les CMA. Enfin, des approches de génétique inverse chez la tomate et le pétunia ont permis de démontrer que LYK10 contrôle la pénétration des CMA dans les racines et la formation des arbuscules. Ces résultats suggèrent que LYK10 perçoit les LCO et active chez les plantes la machinerie nécessaire à la pénétration de CMA dans les cellules végétales et à la formation des arbuscules. / The root endosymbiosis between plants and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) allows the plants to have a better access to soil nutrients. For this reason this endosymbiosis plays a major role in ecosystems and in sustainable agriculture. The key steps for AMF colonization are: 1) the AMF penetration in the root system through crossing epidermal/outer cortical cells, and 2) the formation of a branched inner cortex structure called arbuscules that permits exchanges between plant cells and fungal hyphae. The establishment of this symbiosis involves communication between the two partners of the symbiosis. Plants produce strigolactones, hormones that induce in AMF the production of symbiotic signals : lipo-chitooligosaccharides (Myc-LCOs) and short chitooligosaccharides (Myc-COs). Both Myc-LCOs and Myc-COs induce plant molecular and physiological responses known to be associated with the formation of arbuscular mycorrhiza (AM). However, theit exact role in AM establishment is unknown. The difficulty to grow and transform the fungal partner of this symbiosis makes the research complicated on the fungal side. On the plant side, members of the lysin motif receptor-like kinase (LysM-RLK) family are known to perceive LCOs and COs produced by various microorganisms and are thus good candidates to perceive Myc-LCOs and Myc-COs. Most of the laboratory researches on AM conducted worldwide are performed on legumes where the LysM-RLK family has encountered several gene duplications. During my PhD I used Solanaceae species (Solanum lycopersicum, Petunia hybrida and Nicotiana benthamiana) to study the role of two candidate Myc-LCO receptors encoded by the genes LYK10 and LYK4. These two genes are physically close to each other in genomes of most of the dicotyledons and likely originate from of an ancient tandem duplication. By using a biochemical approach, we showed that S. lycopersicum SlLYK10 is able to bind LCOs with high affinity. Moreover, I showed that SlLYK10 promoter is expressed in epidermis/outer cortex before AMF colonization and also in arbuscule-containing cells during colonization. Finally, reverse genetic approaches in tomato and petunia allowed demonstrating that LYK10 controls AMF penetration into the roots and arbuscule formation. Taken together, these results suggest that LYK10 perceive LCOs and induce/activate the plant machinery required for AMF penetration into plant cells. Altogether this strongly suggests that LCOs play a role in AMF perception by plant during AM establishment. By using the same approaches, we found that N. benthamiana NbLYK4, as its orthologs in legumes and other dicotyledons, also binds LCOs with high affinity and is involved in AM establishment and plant defence. NbLYK4-silenced plants showed reduced responses to defence elicitors and increased colonization by pathogens and AMF. This led to the hypothesis that LYK4 perceives LCOs and locally inhibits plant defence during AMF colonization. This strongly suggests that Myc-LCOs are able to regulate plant defence. In conclusion, at least two proteins are involved non-redundantly in LCO perception in Solanaceae, LYK10 and LYK4 and regulates complementary plant machineries required for AMF colonization.

La lignine est un des polymères naturels les plus abondants sur la terre particulièrement résistant à la dégradation du fait de sa structure particulière qui lui permet de participer au renforcement des parois végétales ainsi qu'à la protection de celles-ci contre l'attaque de pathogènes. Peu d'organismes peuvent dégrader efficacement la lignine et la plupart de ceux-ci appartiennent au Règne Fongique. Dans la plupart des cas la dégradation des composants de la paroi végétale est réalisée par des enzymes sécrétées. Des études récentes soulignent combien l'arsenal enzymatique des champignons est intéressant dans plusieurs domaines :- nombreuses de ces enzymes sont déjà utilisées en biotechnologies dans de nombreux et divers processus industriels,- grâce à la possibilité de comparer les génomes de nombreuses espèces fongiques, au travers de l'étude des gènes impliqués dans la matière organique il apparait que l'évolution fongique et l'écologie de ces microorganismes sont étroitement liés,- les champignons dégradateurs de la matière organique végétale sont les principaux décomposeurs en milieu terrestre. Ils contribuent notamment de manière décisive dans le cycle biogéochimique du carbone en milieu forestier tempéré et boréal. L'étude et une meilleure compréhension des flux de carbone est importante pour mieux appréhender les phénomènes de changements climatiques.L'appareil enzymatique fongique permettant la dégradation de la matière organique est composé de dizaines, sinon de centaines d'enzymes aux rôles bien décrits pour certaines. Mais pour d'autres, leurs rôles restent à définir. C'est le cas des peroxydases de type DyP, une famille enzymatique découverte récemment et déjà bien connue dans le domaine des biotechnologies, étant capables de catalyser de nombreuses réactions. Leurs rôles dans la nature sont toutefois incertains. Il a été suggéré qu'elles puissent jouer un rôle dans la dégradation de la lignine, mais certaines études suggèrent plutôt un rôle de détoxification durant la dégradation de la biomasse.Au cours de cette thèse, nous nous sommes attachés à mettre en lumière les rôles potentiels joués par ces enzymes. La famille des DyP a récemment été divisée en sous-groupes, mais pour ce qui concerne les DyP fongiques, il n'existait pas d'analyse approfondie de leur évolution phylogénique. Un tel travail nous a conduit à mettre en lumière l'existence ignorée jusqu'à présent de DyP aussi bien intracellulaires qu'extracellulaires.Afin d'améliorer nos connaissances sur cette famille enzymatique nous nous sommes orientés sur des analyses écologiques pour lesquelles nous avons dû au préalable développer des outils appropriés tel qu'un protocole d'extraction d'ARN à partir de bois en décomposition.Par une approche d'écologie moléculaire, nous avons évalué quelle est la source et la diversité des champignons producteurs de DyP dans 3 habitats distincts : des sols forestiers, des sols de prairies et du bois en décomposition.Une analyse par métabarcoding des communautés fongiques de ces environnements a au préalable été réalisée et a démontré le bénéfice que l'on peut tirer en métabarcoding de l'analyse comparative de l'ADN et de l'ARN environnemental pour une description optimale de ces communautés.L'étude de la diversité des DyP exprimées au sein des communautés fongiques présentes dans ces différents habitats a été réalisée par capture de séquences à partir d'ARN environnementaux.Les résultats préliminaires obtenus démontrent la capacité de l'approche expérimentale à isoler les gènes pleine longueur correspondants de tous les échantillons étudiés. Certaines de ces DyP environnementales ont été transformées dans le champignon Podospora anserina, et l'expression de l'une d'entre elle dans ce système hétérologue a pu être démontrée [etc...] / Lignin is one of the most abundant natural polymers on earth whose resistance to degradation contributes to the mechanical strength of plant cellwalls and protects plant cells from pathogen attack. Few organisms are candegrade lignin efficiently; most of them belong to the fungal Kingdom. Inmost cases, plant cell wall degradation results from enzymatic attack. Recent studies also underline the contribution of secreted fungal enzymes in many areas:- many of these enzymes are already in use in numerous industrial processes,- thanks to the comparison between fungal genomes, through the study ofgenes implicated in organic matter degradation, it becomes obvious that fungal evolution and their ecology are two tightly linked phenomena,- saprotrophic fungi degrading organic matter are the main decomposers in terrestrial ecosystems. Among other, they contribute in a decisive way tothe carbon biogeochemical cycle in temperate and boreal ecosystems. Thestudy and a better comprehension of carbon fluxes are of prime importance in the evaluation of climate changes.The fungal enzymatic machinery involved in organic matter decomposition is compozed of dozens of enzymes whose functions are diversely understood. The roles of several of them need to be clarified. This is the case for the DyP peroxidases, an enzyme family recently described but already well known in the field of biotechnology for their capacity of catalyzing many reactions. Their natural role in natural ecosystems are however matter of discussion. It has been suggested that they could participate in lignin degradation although a role in detoxification during biomass degradation cannot be excluded.In the course of this thesis, we highlighted the potential roles of these enzymes.The DyP gene family had been divided in different sub-families but nostudy specifically dealt with the phylogeny of fungal DyPs. Such an analysis revealed the unsuspected existence of both intracellular and extracellular DyPs in fungi. To better understand the potential roles of this fungal gene family we developed ecological analyses that first required the development of specific tools such as a protocol to extract RNA directly from decomposing wood. Following a molecular ecology approach, we evaluated the source and diversity of DyP-producing fungi in three distinct habitats; grassland soils, forest soils and decomposing wood. A metabarcoding analysis of the fungal communities present in these different environments has first been conducted and has revealed the beneficial impact of performing metabarcoding on both environmental DNA and RNA to accurately describe fungal communities.The study of DyPs expressed within fungal communities colonizing these different habitats has been conducted by sequence capture on environmental RNA. Preliminary results demonstrate the validity of this approach to isolate the corresponding full-length genes from all studies environmental samples. Several of these environmental DyP genes were transformed in the fungus Podospora anserina and the expression of one of them in this heterologous host was demonstrated.In conclusion, DyP peroxidases still represent a family of fungal enzymes of unclear role. We suggest that extracellular and intracellular DyPs may play complementary roles in both lignin degradation and detoxification of toxic environmental compounds, respectively. This enzyme family is more specifically present in the genomes of basidiomycete fungi capable of enzymatic deconstrustion of lignin. A restricted number of DyP genes has been isolated from each of the different studied environmental samples, thus suggesting that the corresponding enzymes are not abundantly produced although present in all environments

Les champignons endomycorhiziens arbusculaires (MA) forment des relations symbiotiques avec la majorité des espèces végétales terrestres. Leur rôle écologique dans la productivité et la stabilité des agrosystèmes sont connus depuis de nombreuses années. Plusieurs études ont montré que ces symbiotes augmentent la croissance végétale et la résistance des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Malgré le potentiel avéré de la symbiose MA pour augmenter durablement la productivité des agrosystèmes dans le cadre d’une agriculture à faibles apports d’intrants, cette biotechnologie est encore sous exploitée. Ce constat résulte essentiellement de difficultés techniques pour produire en quantité un inoculum fongique de qualité et un manque de connaissance concernant les facteurs biologiques régulant la réceptivité des sols à l’inoculation des champignons MA. Les principaux objectifs de ces travaux sont d’optimiser les performances d’un inoculum MA. (1), en associant le champignon MA avec des bactéries PGPR ou MHB. Cette stratégie vise à promouvoir l’établissement et le fonctionnement de la symbiose MA. En effet, ces bactéries bénéfiques aux plantes peuvent augmenter la croissance végétale, directement en fournissant à la plante des composés bénéfique (phytohormone, etc), et indirectement en réduisant ou prévenant les effets délétères de phytopathogènes ou en augmentant l’établissement de la symbiose MA. (2), par la gestion des cultures, notamment par l’association céréales/légumineuses en culture intercalaire. Les légumineuses sont souvent dépendantes des associations symbiotiques avec les champignons MA, et ceux-ci peuvent participer dans la nutrition azotée et phosphatée de la plante. (3), par l’amendement en composé ou organique. Ces amendements peuvent être solubilisés et dégradés par des bactéries et ainsi promouvoir la nutrition végétale sans augmenter la disponibilité de P et N dans le sol. (4), en développant des inocula complexes associant bactéries bénéfiques, champignons MA et amendement, l’ensemble contenu dans un gel d’alginate. / Arbuscular Mycorrhizal fungi (AM) are ubiquitous microorganisms forming symbiotic relationships with the majority of terrestrial plant species. Their ecological functions in the productivity and stability of agroecosystems have been recognized for many years. Many studies have shown that these symbionts improved plant growth and plant resistance to biotic and abiotic stresses. Despite the proven potential of mycorrhizal symbiosis to sustainably improve the productivity of agroecosystems under low input agriculture, this biotechnology is still under exploited. This failure mainly results from technical difficulties to mass-produced fungal inoculum of high quality and a lack of knowledge about the biological factors regulating the soil receptivity of AM inoculation. The main objectives of our studies are to optimize the performance of an AM fungal inoculum. (1), by combining the AM fungus with Plant Growth Promoting Rhizobacteria, or Mycorrhizal Helper Bacteria. This strategy aims to promote the establishment and the functioning of the mycorrhizal symbiosis. Indeed, this plant beneficial bacteria may affect plant growth through two different pathways, directly by providing to the plant some beneficial compounds (i.e. phytohormones, etc), indirectly, by reducing or preventing the deleterious effects of phytopathogens or by improving the establishment of the mycorrhizal symbiosis. (2), by plant management with the association of cereal/leguminous in intercropping. Leguminous are often dependent of AM association and AM fungi may participate to promote N and P plant uptake. (3), by amendment of mineral or organic compounds. These amendments can be degraded slowly by bacteria and promote plant nutrition without increase P and N soil availability. (4), by development of complex inocula associating beneficial bacteria, AM fungi and amendment, based on the entrapment of these inocula in alginate gels