Reproduction de : Thèse de doctorat : Pharmacie. Mycologie et mycochimie : Université de Nantes : 2007. / Bibliogr.

Thèse de doctorat : Sciences chimiques. Chimie organique : Bordeaux 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 66-79. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 1996. / Bibliogr.: f. 57-68. Publié aussi en version électronique.

Thèse--Méd.--Reims, 1974. N°: N° 46. / Bibliogr. ff. I-XXXI.

Th. doct.-ing.--Nancy, I.N.P.L., 1977.

L’analyse de données de transcriptomique par le biais du séquençage d’ARN messagers (RNAseq) offre une perspective globale de la régulation de l’expression génique au cours d’un évènement biologique. Dans cette thèse, nous avons exploité cette technique dans le but de comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la transition morphologique réversible levure-mycélium qui est une caractéristique souvent liée au pouvoir pathogène chez les champignons. Dans un premier temps, par le biais de comparaisons de données de transcriptomique entre sept espèces fongiques dimorphiques, nous avons observé une certaine conservation des processus biologiques associés au changement de morphologie chez des champignons issus de branches très éloignées de l’arbre phylogénétique fongique. Dans un second temps, nous nous sommes concentrée sur notre modèle d’étude principal, Ophiostoma novo-ulmi, le champignon pathogène responsable de la maladie hollandaise de l’orme. Par l’analyse comparée des gènes exprimés en phases levure et mycélienne, nous avons défini les facteurs moléculaires qui sont spécifiques à chacune des phases chez O. novo-ulmi et établi une distinction claire entre les deux phases d’un point de vue du contenu en gènes exprimés. Par la suite, nous avons affiné notre étude en nous focalisant sur l’évènement de transition levure-mycélium afin déterminer les gènes dont l’expression était modulée au cours du temps dans le processus de changement morphologique. Nous avons mis en évidence plusieurs facteurs potentiellement impliqués dans la transition, notamment des gènes liés à la cascade de phosphorylation des MAPKs, connues pour jouer un rôle clé dans le dimorphisme chez plusieurs espèces fongiques. Finalement, dans le but d’évaluer plus précisément le niveau de conservation des processus biologiques liés au dimorphisme chez des espèces non modèles éloignées, nous avons comparé la régulation de l’expression génique au niveau des gènes orthologues entre O. novo-ulmi et l’espèce basidiomycète, Pseudozyma flocculosa. Nous nous sommes concentrée sur les gènes qui étaient différentiellement exprimés entre les phases de germination et de filamentation. Dans l’ensemble, les processus associés aux gènes pour lesquels la régulation de l’expression est conservée chez les deux espèces portent sur des fonctions essentielles du développement fongique. Ainsi, cette comparaison a permis de définir ce qui semble constituer la « base minimale » génique commune nécessaire à la transition asexuée levure-mycélium chez des espèces phylogénétiquement éloignées. / Large-scale transcriptomic analyses via messenger RNA sequencing (RNAseq) give access to the information on expression regulation of all the genes present in a sample at a given time and in a given experimental condition. In this thesis, we took advantage of this technology in order to investigate the molecular mechanisms that regulate the reversible yeast-to-hypha morphological switch which is a characteristic often linked to virulence in fungal pathogens. To begin with, we compared transcriptomic data among seven dimorphic fungi and found conserved biological processes associated with the morphological switch among species from very distant branches of the fungal phylogenetic tree. Later, we focused on our model species, Ophiostoma novo-ulmi, the causal agent of Dutch elm disease. We first compared the gene expression levels in yeast and mycelium growth phases. We defined the molecular factors that are specific to each growth phase and highlighted a clear molecular distinction between the two phases in terms of expressed gene contents. We further narrowed down our analysis by focusing on the yeast-to-hypha transition in a time course experiment. We determined the set of genes for which the expression was regulated during the morphological switch, thus potentially involved in the yeast-to-hypha transition. In particular, we identified genes that could be related to the MAPK cascade, known to play a crucial role in the dimorphic switch in many fungal species. Finally, in order to address the level of conservation in the biological processes linked to dimorphism in highly divergent non-model species, we compared the gene expression regulation of the orthologous genes between O. novo-ulmi and the basidiomycete Pseudozyma flocculosa. We focused on the genes that were differentially expressed between the germination and the filamentation phases. We identified several factors for which the regulation of expression seems conserved during the switch from germinating spore to filamentous growth. Overall, these genes are associated with biological processes that play essential roles in fungal development. Hence, our comparison here highlighted core components necessary for the yeast-to-hypha transition in phylogenetically distant species.

Le site minier Aldermac, générateur de drainage minier acide (DMA), entraîne de graves conséquences sur l'environnement et aucune méthode n'a permis jusqu'à maintenant de remédier complètement à la situation. Afin de mettre en place des méthodes de restauration efficaces, il est donc nécessaire d'acquérir des connaissances supplémentaires sur les associations plantes-microorganismes du site à DMA. Tout d'abord, les champignons (Eumycota) cultivables de quatre plantes pionnières présentes sur le site minier ont été énumérés par la méthode du nombre le plus probable (NPP). Puis, les ectomycorhizes et les endophytes racinaires cultivables sur milieu Melin-Norkrans modifié (MNM) ont été isolés et identifiés par biologie moléculaire. Ensuite, la teneur en minéraux du sol et de la biomasse des plantes a été quantifiée par spectrométrie afin de déterminer les principaux facteurs influençant la structure et la composition des champignons racinaires. Finalement, quelques isolats ont été caractérisés afin de déterminer leur production de sidérophores et leur profil métabolique. Les résultats suggèrent que les dénombrements fongiques dans la rhizosphère et le sol et les indices de diversité des champignons racinaires étaient généralement inférieurs sur le site minier comparativement à ceux du site témoin naturel, particulièrement en milieu humide, favorisant l'isolement des endophytes cloisonnés sombres (DSE). L'analyse des teneurs minérales a démontré que les genres fongiques Phialocephala, Cadophora et Mortierella étaient associés à certains minéraux. Les genres Trichoderma, Leptosphaeria, Mortierella, Mucor et Penicillium se sont démarqués par leur production rapide de sidérophores, tandis que les genres Mortierella, Galerina, Tetracladium et Phialocephala se sont démarqués par leur métabolisme du carbone élevé. Les genres Pochonia, Mollisia, Apiotrichum, Trichoderma et Pholiota possèdent un profil métabolique similaire à celui de la communauté fongique du résidu minier. En conclusion, certains isolats fongiques peuvent présenter un intérêt comme inoculant en milieu humide pour la bioremédiation du site minier Aldermac et des essais supplémentaires doivent être envisagés. / The Aldermac mine site, generator of acid mine drainage (AMD), has serious consequences on the environment and no method has so far been able to completely remedy the situation. In order to implement effective restoration methods, it is necessary to acquire additional knowledge on plant-microorganism associations from the AMD site. First, the cultivable fungi of four pioneer plants present on the mine site were enumerated by the most probable number (MPN) method and the ectomycorrhizae and root endophytes cultivable on modified Melin-Norkrans medium (MNM) were isolated and identified by molecular biology. Then, the mineral content of soil and plant biomass was quantified by spectrometry to determine the main factors influencing the structure and composition of root fungi. Finally, some isolates were characterized in order to determine their production of siderophores and their metabolic profile. The results suggest that the fungal counts in the rhizosphere and bulk soil and the indices of root fungal diversity were generally lower in wet environments at the mine site compared to those at the natural site, favoring the isolation of dark septate endophytes (DSE). Analysis of mineral contents showed that fungal genera Phialocephala, Cadophora and Mortierella were associated with certain minerals. Genera Trichoderma, Leptosphaeria, Mortierella, Mucor and Penicillium stood out for their rapid production of siderophores, while Mortierella, Galerina, Tetracladium and Phialocephala stood out for their high carbon metabolism. The genera Pochonia, Mollisia, Apiotrichum, Trichoderma and Pholiota have a metabolic profile similar to that of the fungal community in the mine tailings. In conclusion, some fungal isolates may be of interest as a wetland inoculant for Aldermac mine site bioremediation and further testing should be considered.

La Maladie Hollandaise de l'Orme (MHO) est causée par des champignons du genre Ophiostoma. Ceux-ci sont responsables de la mort de plusieurs centaines de milliers d'ormes adultes en Europe ainsi qu'en Amérique du Nord, modifiant de manière drastiques les paysages forestiers et urbains. L'étude de la MHO a permis de caractériser deux espèces différentes, O. ulmi et O. novo-ulmi, qui présentent des phénotypes différents en terne de virulence et de croissance. L'analyse de données de séquençage à haut débit (génomique) associée à l'utilisation de données phénotypiques s'est répandue ces dernières décennies dans le domaine de la phytopathologie et permet de comprendre plus en détails la structure des populations ainsi que les gènes et mécanismes impliqués dans l'adaptation chez les champignons pathogènes. Dans le premier chapitre, nous comparons les caractéristiques évolutives des champignons phytopathogènes des cultures et des forêts. Nous contrastons l'impact des différents degrés de domestication et de gestion des milieux agricoles et forestiers sur ces populations de pathogènes. Les milieux agricoles et les forêts présentent des caractéristiques très différentes, comme le temps de génération ou le niveau de domestication. Cependant, nous trouvons que les mécanismes modelant les populations de pathogènes restent similaires, comme l'hybridation, les sauts d'hôtes, la sélection, la spécialisation et l'expansion clonale. Dans un second temps nous faisons un bilan des méthodes et techniques disponibles pour la gestion et l'amélioration des plantes de ces systèmes afin de prévenir ou lutter contre de futures épidémies. Dans le second chapitre, nous avons utilisé des données de génomiques pour examiner la structure génétique des populations des champignons responsables de la Maladie Hollandaise de l'Orme (MHO) Ophiostoma ulmi et Ophiostoma novo-ulmi. Nous quantifions et caractérisons la diversité génétique au sein des quatre lignées génétiques, ainsi que la divergence et la phylogénie entre chaque taxon. Nous décrivons le rôle de l'hybridation et de l'introgression dans l'histoire évolutive de ces pathogènes comme étant le mécanisme principal générant de la diversité génétique. La production de données phénotypiques nous permet également de caractériser l'impact de l'introgression sur l'adaptation de ces espèces. Dans le troisième chapitre, nous avons utilisé une approche « GWAS » (Genome Wide Analysis Study) pour révéler les marqueurs impliqués dans l'adaptation à la température et à un composé de défense de l'hôte chez O. ulmi et O. novo-ulmi. Nous trouvons d'importants gènes et familles de gènes associés avec les phénotypes de croissance et de virulence comme des transporteurs, des cytochromes, des protéines de choc thermique ou des protéines impliquées dans le système d'incompatibilité végétative qui pourraient jouer un rôle dans la protection contre les virus. / Dutch Elm Disease (DED) is a highly destructive tree disease caused by fungi from the Ophiostoma genus. These fungi are responsible for the deaths of hundreds of thousands of mature elm trees both in Europe and in North America. Studies on DED allowed the characterization of two disctinct species, O. ulmi and O. novo-ulmi, that exhibit different virulence and growth phenotypes. Global pathogen genomics data including population genomics and high-quality reference assemblies are crucial for understanding the evolution and adaptation of pathogens. In a first chapter, we review crops and forest pathosystems with remarkably different characteristics, such as generation time and the level of domestication. They also have different management systems for disease control which is more intensive in crops than forest trees. By comparing and contrasting results from pathogen population genomic studies done on widely different agricultural and forest production systems, we can improve our understanding of pathogen evolution and adaptation to different selective pressures. We find that despite these differences, similar processes such as hybridization, host jumps, selection, specialization, and clonal expansion are shaping the pathogen populations in both crops and forest trees. We propose some solutions to reduce these impacts and to lower the probability of global pathogen outbreaks so that we can envision better management strategies to sustain global food production as well as ecosystem services. In a second chapter, we investigate how hybridization and the resulting introgression can drive the success of DED fungi via the rapid acquisition of adaptive traits. Using whole-genome sequences and growth phenotyping of a worldwide collection of isolates, we show that introgression has been the main driver of genomic diversity and that it impacted fitness-related traits. Introgressions contain genes involved in host-pathogen interactions and reproduction. Introgressed isolates have enhanced growth rate at high temperature and produce different necrosis sizes on an in vivo model for pathogenicity. In addition, lineages diverge in many pathogenicity-associated genes and exhibit differential mycelial growth in the presence of a proxy of a host defence compound, implying an important role of host trees in the molecular and functional differentiation of these pathogens. In the third chapter, we performed the identification of O. ulmi and O. novo-ulmi genes potentially associated with virulence and growth using Genome-Wide Association (GWA) analysis. We measured necrosis size induced on apples as a proxy for fungal virulence and measured growth rates at three different temperatures and two different media. We found several candidate genes for virulence, such as a CFEM domain containing protein and a HC-toxin efflux carrier. For growth, we identify several important gene families such as ABC and MFS transporters, cytochromes, transcription factors and proteins from the vegetative incompatibility complex.

L'identification et l'isolement des levures et des moisissures sont souvent problématiques. Le but principal de cette étude est le développement de nouvelles méthodes de détection des mycètes sans mise en culture. Un protocole d'extraction d'ADN de mycètes dans le fromage Camembert de même que deux méthodes de détection moléculaire des mycètes ont été mis au point; la T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism), et l'ARISA (Automated Ribosomal Intergenic Spacer Analysis). Elles sont assez sensibles pour détecter les différences entre les communautés fongiques d'un fromage selon le lot, le procédé de fabrication et le temps de maturation. Les résultats montrent que les populations fongiques de la croûte et du centre ne se différencient pas avant 3 jours de maturation. La stabilisation des fromages provoque un changement de flores dans le centre des fromages. La différence de formats (150 g vs 1 kg) induit quant à lui un changement au niveau de la flore de surface. Neuf genres fongiques ont pu être identifiés : Cladosporium sp., Debaryomyces sp., Geotrichum sp., Kluyveromyces sp., Mucor sp., Pénicillium sp., Pichia sp., Saccharomyces sp. et Yarrowia sp. / Identification and isolation of yeasts and moulds can often be problematic. The goal of the present study was to develop a new molecular approach for the detection and identification of fungi without the use of traditional culture methods. A protocol of fungi DNA extraction directly from cheese as well as two molecular detection methods, TRFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) and ARISA (Automated Ribosomal Intergenic Spacer Analysis), were developed. These techniques detected differences between microbial communities from different batches of cheese, manufacturing process or maturation time. Results showed that the fungal population of the rind and the center were similar before 3 days of maturation. The stabilization of the cheese modified the center flora and the difference in formats (150 g vs 1 kg) induced a change in the surface flora. Nine fungi could be identified: Cladosporium sp., Debaryomyces sp., Geotrichum sp., Kluyveromyces sp., Mucor sp., Pénicillium sp., Pichia sp., Saccharomyces sp., and Yarrowia sp.