La Truffe noire (Tuber melanosporum Vittad.) est un champignon ectomycorhizien spontanément présent dans les groupements végétaux ouverts en cours de reforestation. Alors que ces milieux ont fortement régressé au XXème siècle dans la zone méditerranéenne, 80 % de la production actuelle provient de boisements artificiels où des arbres inoculés par la Truffe sont plantés. Malgré un grand corpus de connaissances empiriques, la production reste souvent aléatoire et les connaissances fondamentales d'écologie et de biologie de la Truffe restent fragmentaires. Dans ce travail, nous avons d'abord étudié la distribution de la diversité fongique ectomycorhizienne sur les différents hôtes présents dans les garrigues pré-forestières à Truffe. Nous avons ensuite testé les interactions entre la Truffe et les plantes endo- ou non-mycorhiziennes, qui se matérialisent par la création d'un brûlé, où la flore est localement affectée. Dans un troisième volet, nous avons cherché à mieux comprendre la diversité génétique des populations de Truffes, et plus spécifiquement l'appariement sexuel et la dispersion de cette espèce à vie végétative haploïde et à fructification hypogée. Par une approche comparative entre truffières plantées et spontanées, nous avons finalement évalué les modifications liées au processus de proto-domestication en cours. Ainsi, en combinant écologie des communautés, expériences en conditions contrôlées et génétique des populations, nous avons montré qu'en région méditerranéenne :1) La Truffe est présente de façon fugace dans des communautés ectomycorhiziennes riches, avec de nombreuses espèces multi-hôtes, mais où la Truffe montre une préférence d'hôte marquée pour le chêne vert (Q. ilex). 2) Certaines plantes endo- ou non-mycorhiziennes, dont l'effet positif sur la Truffe a empiriquement été observé par les trufficulteurs, favorisent le développement du mycélium de Truffe dans le sol, agissant indirectement sur les interactions plante-plante (chêne – plantes endomycorhiziennes). L'effet inhibiteur de la Truffe observé sur la germination des graines peut-être une des causes précoces du brûlé. Par ailleurs, la Truffe semble effectivement coloniser les racines de plantes herbacées non-ectomycorhiziennes.3) Les flux de gènes sont limités à l'échelle de la truffière, l'appariement sexuel réunit des individus proches génétiquement et physiquement, et bien que la Truffe soit probablement hermaphrodite, les parents paternels sont peu détectables, probablement de taille plus réduite que les parents maternels (formant la gléba). Les pratiques culturales pourraient entraîner un brassage génétique plus important en plantation, mais à l'échelle régionale, aucune différence de diversité génétique n'a été détectée entre populations spontanées et cultivées. Ce travail montre la richesse des interactions biotiques impliquant la Truffe et les diversités végétale et fongique des truffières artificielles et spontanées de la région méditerranéenne. Les résultats acquis contribuent à lever le voile sur sa biologie reproductive, et jalonnent le chemin pour des pratiques intégratrices de la diversité biologique des truffières, ainsi que pour le développement de futures expérimentations in situ. Mots clés : appariement sexuel, Arbutus unedo, Cistus albidus, domestication, écologie des communautés, forêts méditerranéennes, génétique des populations, isolement par la distance, ITS, microsatellites, mésocosmes, mycorhizes, pratiques empiriques, qPCR, Quercus coccifera, Quercus ilex, successions secondaires / The Black Truffle (Tuber melanosporum Vittad.) is an ectomycorrhizal fungus spontaneously growing in open woodlands before canopy closure. Such open landscapes drastically regressed during the last century in the Mediterranean regions, and nowadays 80% of the production comes from man-made plantations where the Truffle is inoculated. Despite a large corpus of local knowledge and empirical practices, the production remains largely sporadic and unpredictable, and our knowledge of the biology and ecology of the Truffle is still fragmentary. In this work, we first analyzed the distribution of the ectomycorrhizal fungal diversity among host plants co-existing in the shrub-dominated landscapes where Truffle naturally occurs. We then analyzed the interactions between the Truffle and endo- or non-mycorrhizal plants, as they typically occur in the so-called brûlés, zones with scarce vegetation. A third part aimed at better understanding the genetic diversity of Truffle populations, with special focus on fertilization and dispersal process of this fungus with haploid lifecycle and hypogeous fruiting. In a multi-scale approach combining community ecology, experimentation and population genetics, we found that in the Mediterranean region:1) The Truffle is transiently present in rich ectomycorrhizal communities, showing a significant host preference for Q. ilex, in assemblies made of numerous multi-host fungal species. 2) Some endo- or non-mycorrhizal plants species, that were supposed to provide beneficial effect on the Truffle, can be experimentally shown to stimulate the development of T. melanosporum mycelium in soil, and indirectly trigger plant-plant interactions (between oak and endomycorrhizal plants). The early brûlé symptoms could at least partially result from a Truffle's inhibitor effect on seed germination.3) At truffle ground scale, gene flow is limited, and mating occurs between genetically and physically close parents. Despite probable hermaphroditism of the Truffle, paternal parents are poorly detectable, certainly of smaller size than maternal ones (these forming nourishing tissue of the ascocarp). Cultural practices could favor genetic mixing/diversity at brûlé scale, but at the regional scale, no difference in genetic diversity was found between spontaneous and planted compartments.This work revealed the richness of biotic interactions involving the black Truffle and the plant as well as the fungal diversity in both artificial and spontaneous truffle-ground of the Mediterranean region. These results enlighten the reproductive biology of the species, and pave the way for practices integrating the biological diversity of truffle-grounds and the development of further in situ experimentations. Key words: Arbutus unedo, Cistus albidus, community ecology, domestication, empirical practices, local knowledge, experimental approach, inbreeding, isolation by distance, ITS, Mediterranean forests, mesocosms, microsatellites, mycorrhiza, population genetics, qPCR, Quercus ilex, Q. coccifera, secondary successions.

Le sélénium et le tellurium partagent des propriétés chimiques communes et appartiennent à la colonne des éléments chalcogènes de la classification périodique des éléments. Ces métalloïdes ont des propriétés physico-chimiques remarquables et ils ont été utilisés dans un grand nombre d'applications dans le domaine des hautes technologies (électronique, semi-conducteurs, alliages). Ces éléments, qui se retrouvent généralement sous formes d'oxyanions, sont extrêmement solubles dans l'eau et présentent une forte toxicité. Leur libération dans l'environnement est donc d'un enjeu capital. Différentes méthodes physico-chimiques ont été développées pour la récupération de ces metalloïdes, en particulier pour le sélénium. Néanmoins, ces méthodes requièrent un équipement lourd et couteux et ne sont pas très recommandables sur le plan écologique. Le traitement biologique est donc une bonne alternative pour la récupération de Se et de Te provenant des effluents pollués. Cette approche réside dans la bioréduction des différents oxyanions sous formes métalliques. Ceux-ci sont moins toxiques et d'intérêts commerciales notables surtout lorsqu'ils se présentent sous forme nanométrique. L'utilisation de micro-champignons comme microorganismes catalyseur de la réduction de Se et de Te a été démontrée dans cette étude. La réactivité du champignon responsable de la pourriture blanche, Phanerochaete chrysosporium en présence de sélénite et de tellurite a été évaluée, ainsi que son application potentielle pour le traitement des eaux contaminées et la production de nanoparticules. La présence de Se et de Te a une influence importante sur la croissance et la morphologie du champignon. Il s'avère que P. chrysosporium est très sensible à la présence de sélénites. La synthèse de Se° et de Te° sous forme de nanoparticules piégées dans la biomasse fongique a été observée, ainsi que la formation de nano-composites Se-Te lorsque le champignon était cultivé simultanément en présence des deux métalloïdes. L'usage potentiel de biofilm fongiques pour le traitement des effluents semi-acides (pH 4.5) contenant du Se et du Te a été suggéré. De plus, le traitement en mode continu de sélénite dans un réacteur à biofilm fongique granulaire a été évalué. Le réacteur a montré un rendement d'élimination du sélénium en régime permanent de 70% pour differentes conditions opératoires. Celui-ci s'est montré efficace pendant une période supérieure à 35 jours. La bonne sédimentation du biofilm granulaire facilite la séparation du sélénium de l'effluent traité. L'utilisation du biofilm granulaire contenant du sélénium élémentaire comme bio-sorbant a également été étudiée. Cet adsorbant hybride s'est montré prometteur pour l'immobilisation du zinc présent dans les effluents semi-acides. La plupart des recherches effectuées se sont focalisées sur l'utilisation des biofilms granulaires. Toutefois, la croissance du champignon suite à l'exposition à des concentrations différentes de sélénites a également été étudiée. Des micro-électrodes à oxygène et un microscope confocal à balayage laser ont été utilisées pour évaluer l'effet du sélénium sur la structure des biofilms fongiques. Quel que soit le mode de croissance de P. chrysosporium, le mécanisme de réduction du sélénite semble être toujours le même tout en menant à la formation de sélénium élémentaire. Cependant, l'architecture des biofilms et l'activité en oxygène sont influencées par la présence de sélénium / Selenium (Se) and tellurium (Te) are particular elements, they are part of the chalcogens (VI-A group of the periodic table) and share common properties. These metalloids are of commercial interest due to their physicochemical properties, and they have been used in a broad range of applications in advanced technologies. The water soluble oxyanions of these elements (i.e., selenite, selenate, tellurite and tellurate) exhibit high toxicities, thus their release in the environment is of great concern. Different physicochemical methods have been developed for the removal of these metalloids, mainly for selenium. However, these methods require specialized equipment, high costs and they are not ecofriendly. The biological treatment is a green alternative to remove Se and Te from polluted effluents. This remediation technology consists on the microbial reduction of Se and Te oxyanions in wastewater to their elemental forms (Se0 and Te0), which are less toxic, and when synthesized in the nano-size range, they can be of commercial value due to their enhanced properties. The use of fungi as potential Se- and Te-reducing organisms was demonstrated in this study. Response of the model white-rot fungus, Phanerochaete chrysosporium, to the presence of selenite and tellurite was evaluated, as well as their potential application in wastewater treatment and production of nanoparticles. The presence of Se and Te had a clear influence on the growth and morphology of the fungus. P. chrysosporium was found to be more sensitive to selenite. Synthesis of Se0 and Te0 nanoparticles entrapped in the fungal biomass was observed, as well as the formation of unique Se-Te nanocomposites when the fungus was cultivated concurrently in the presence of Se and Te. Potential use of fungal pellets for the removal of Se and Te from semi-acidic effluents (pH 4.5) was suggested. Moreover, the continuous removal of selenite in a fungal pelleted reactor was evaluated. The reactor showed to efficiently remove selenium at steady-state conditions (~70%), and it demonstrated to be flexible and adaptable to different operational conditions. The reactor operated efficiently over a period of 35 days. Good settleability of the fungal pellets facilitated the separation of the selenium from the treated effluent. The use of elemental selenium immobilized fungal pellets as novel biosorbent material was also explored. This hybrid sorbent was promising for the removal of zinc from semi-acidic effluents. The presence of selenium in the fungal biomass enhanced the sorption efficiency of zinc, compared to Se-free fungal pellets. Most of the research conducted in this study was focused on the use of fungal pellets. However, the response of the fungus to selenite in a different kind of growth was also evaluated. Microsensors and confocal imaging were used to evaluate the effects of selenium on fungal biofilms. Regardless of the kind of fungal growth, P. chrysosporium seems to follow a similar selenite reduction mechanism, leading to the formation of Se0. Architecture of the biofilm and oxygen activity were influenced by the presence of selenium

La réhabilitation des sols pollués par les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) est une problématique importante au niveau européen. Afin de développer une technique de bioremédiation, une collection de 30 souches de champignons saprotrophes est constitués à partir d'échantillons de sols historiquement pollués par les HAP provenant du Nord de la France. Ces souches sont caractérisées pour leur capacités de désorption et de dégradation du Benzo[a]pyrène (BaP) en milieu minéral. Quatre souches présentent des taux de dégradation du BaP supérieur à 30% après seulement 9 jours d'incubation en milieu minéral. Des mesures d'activités enzymatiques sur un panel de 14 souches permettent d'observer des concordances intéressantes entre les capacités de dégradation du BaP et des activités enzymatiques extracellulaires ou liées au cytochrome P450. Des essais au laboratoire de bioaugmentation/biostimulation en microcosmes de sols historiquement contaminés en HAP permettent une augmentation d'environ 25% de la dégradation des HAP totaux par rapport aux témoins après inoculation d'une souche de Talaromyceshelicus dans deux sols d'origines et de textures différentes. Le processus d'incorporation du BaP, un HAP à 5 cycles aromatiques, est étudié en microscopie chez une souche de Fusariumsolani. D'après nos résultats, cette molécule serait incorporée dans les cellules fongiques par un processus actif et dépendant du réseau d'actine du cytosquelette. Ce travail de thèse ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour la compréhension des mécanismes de dégradation des HAP par les champignons saprotrophes telluriques et le développement de nouveaux protocoles de bioremédiation fongique des sols. / Recovery of soils polluted by Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) is an important problematic at the European scale. In order to develop a bioremediation technique, a collection of 30 saprotrophic fungal strains is constituted using PAH historically contamined soil samples coming from the north of France. These strains are characterized for their capacity of Benzo[a]pyrene (BaP) desorption and degration in mineral medium. Four strains exhibit BaP degradation rates over 30% after 9 days of incubation in mineral medium. Measurements of enzymatic activities within a panel of 14 strains enable to observe interesting correlations between BaP degradation capacities and extracellular or cytochrome P450-linked enzymatic activities. Lab-scale bioaugmentation/biostimulation experiments in microcosms of PAH historically contamined soils enbale to observe an increase of approximately 25% of the total-PAH degradation compared to the blanks after the inoculation of a strain of Talaromyceshelicus in two soils differing by their origins and textures. The incorporation of BaP, a 5 aromatic rings PAH, is studied through microcopy in the strain Fusariumsolani. According to our results, this molecule would be incorporated in fungal cells through an active mechanism depending on the actin network of the cytoskeleton. This PhD thesis draws new perpectives for the understanding of PAH degradations mechanisms in telluric saprotrophic fungi and for the development of new fungal bioremediation protocols in soils.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche d’agonistes et d’antagonistes de récepteurs de chimiokines d’intérêt thérapeutique chez des champignons et des levures pathogènes pour l’homme ou l’animal. <p><p>Un screening préliminaire réalisé sur 88 souches de microorganismes a permis de sélectionner trois extraits de champignons présentant une activité compétitrice.<p><p>Des champignons Aspergillus ochraceus et Microsporum cookei, nous avons isolé une substance possédant une activité compétitrice sur le récepteur CCR5. Des chromatographies d’exclusion effectuées sur les lyophilisats des milieux conditionnés (CO.4) ont conduit à l’isolement d’une fraction active dont les constituants ont une masse moléculaire comprise entre 30 et 80 kDa. L’étude de ces substances n’a pas été poursuivie plus en détail.<p> <p>Par contre, de l’extrait dichlorométhane (CO.1) du champignon Trichoderma virens, nous avons isolé la gliotoxine [102] qui possède une activité antagoniste sur les récepteurs CCR2b et CCR5. Différents essais de culture de Trichoderma virens et d’Aspergillus fumigatus, connus pour synthétiser cette toxine, ont été entrepris en vue d’améliorer la quantité de gliotoxine produite. Malheureusement, ceux-ci n’ont pas abouti.<p> <p>A partir des faibles quantités de gliotoxine isolées, nous avons synthétisé deux analogues, la déthiogliotoxine [133] et la déhydrogliotoxine [134]. La comparaison des résultats des tests de compétition de ceux-ci sur le récepteur CCR2b démontre l’importance du pont disulfure pour l’observation de cette activité.<p> <p>Nous avons ensuite synthétisé les épidithiopipérazinediones (ETP) reprises ci-dessous, afin d’évaluer l’importance de cet élément structural pour l’activité compétitrice vis-à-vis des récepteurs CCR2b et CCR5.<p><p> \ / Doctorat en sciences, Spécialisation chimie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez les mammifères, les Eucaryotes représentent une composante importante des micro-organismes peuplant le tractus digestif. Au total, 16 champignons et 2 autres micro-eucaryotes ont été identifiés dans l’échantillon provenant de la personne saine. Par contre, peu d’espèces fongiques ont été identifiées via l’échantillon provenant du patient atteint de tuberculose.D'autre part, la diversité des eucaryotes qui peuplent les primates non humains tels que les grands singes demeure relativement inexploré .Pour ces raisons, nous avons entrepris une analyse moléculaire dans le but de détecter ces micro-organismes eucaryotes, dont certains demeurent pathogènes pour l’homme, en utilisant un seul échantillon fécal prélevé chez un gorille sauvage en provenance de l’ouest du Caméroun. Ces analyses ont été suivies d’une détection moléculaire spécifique du potentiel pathogène de ces eucaryotes du tractus gastro-intestinal des gorilles sauvages. En conséquence, ils ont permis d’identifier 87 espèces eucaryotes. Nous avons également signalé la présence de champignons pathogènes, et de parasites. Afin d’examiner d’une manière plus approfondie si ces gorilles abritaient d’autres parasites, nous avons analysé 91 échantillons fécaux à la recherche d’agents pathogènes comme la leishmaniose. Les résultats ont montré que 12 échantillons contenaient des parasites du genre Leishmania et 4 phlébotomes comme vecteurs. L’analyse moléculaire a été effectuée par enchaînement de 3 différentes réactions de polymérase en chaine (PCR) spécifiques aux agents de la leishmaniose. / Eukaryotes represent significant component of the mammalian intestinal tract. Their occurrence might have either beneficial or virulent parasitic effects on the host.A total of 16 fungal species and 2 other micro-eukaryotes were identified in healthy fecal sample. Contrary, a very few fungi were detected in the fecal sample from patient with resistant tuberculosis. On another hand , The diversity of eukaryotes inhabiting non-human primates such as great apes remains relatively unexplored .For these reasons we undertook an extensive molecular analysis for detecting eukaryotic microbiota including some human eukaryotic pathogens in a single fecal sample from a wild western lowland gorilla from Cameroon, and then followed by specific molecular detection of potential human eukaryotic pathogen in gastrointestinal tracts of wild population of gorillas. Our effort resulted in retrieving 87 eukaryotic species. We also reported the occurrence of pathogenic fungi, parasites. To further examine whether these gorillas harbor other sever parasites, we screened 91 of their fecal samples for the presence of blood borne pathogen such as Leishmania. The results showed that, 12 fecal samples contained Leishmania parasites, and 4 contained phlebotomine sand fly vectors. The molecular identity was determined by running 3 different polymerase chain reaction tests for detection of Leishmania major.

Connue pour son travail avec les cultures fongiques, le plancton et les bactéries comme matériaux artistiques, Annie Thibault se penche au cours de sa maîtrise sur les méthodes de cultures de champignons domestiques importées d’Asie. Son projet de thèse et d’exposition La Chambre des cultures, déviance et survivance propose deux installations sculpturales et une projection vidéo image par image découlant de ses expérimentations amorcées à l’hiver 2015 dans une serre de culture de pleurotes aménagée dans un local désaffecté des sous-sols de l’Université d’Ottawa. L’exposition est présentée in situ à la galerie BLINK, dans la maison patrimoniale Header, qui pour l’occasion, reprend son ancienne vocation de Maison des serres autrefois liée au complexe serricole du parc Major’s Hill, démantelé en 1938.

L’étude de l’art pariétal paléolithique a pris un nouveau tournant ces dernières décennies, depuis que la communauté scientifique se trouve confrontée au développement d’algues, de bactéries et de champignons qui menacent certaines représentations parmi les plus fameuses au monde. Les péripéties que connaît la grotte de Lascaux (Montignac-sur-Vézère, Dordogne), depuis sa découverte en 1940 et la fermeture au public en 1963, ont fait prendre conscience de l’extrême fragilité du milieu souterrain, dont l’équilibre peut être rompu par de simples variations des conditions climatiques et environnementales. Certes, les formes biologiques n’ont de cesse de fasciner les hommes, leurs liens implicites avec l’art est manifeste depuis la Préhistoire et se retrouve aujourd’hui dans l’art contemporain ou l’architecture. Mais la compréhension de l’influence des microorganismes (à l’origine de processus d’altérations) sur la facture des œuvres ou leur évolution dans le temps, rend tangible la nécessité de considérer la grotte ornée comme un écosystème dont l’interface entre la paroi et l’atmosphère doit être examinée sous l’angle de la physique-chimie et de la microbiologie. Parmi les formes d’altérations biologiques décrites en grotte, le mondmilch est très largement répandu, mais la part des bactéries dans la mise en place et l’organisation structurale de ce type de concrétion pariétale reste méconnue. Dans une perspective diachronique, le mondmilch mérite d’être mis en relation avec l’art préhistorique : à la fois support et altéragène potentiel des représentations, ses implications vont au-delà de l’aspect esthétique. Datation de l’art pariétal, rôle dans la conception de cet art par les hommes du Paléolithique ou indicateur de la santé d’une grotte sont autant de facettes abordées dans ce travail qui a pour ligne directrice l’intégration et la prévention du risque de voir peu à peu disparaître certains joyaux du patrimoine mondial. / The study of Paleolithic parietal art took a new turn during the last decades, since the scientific community has been confronted with the development of algae, bacteria and fungi that jeopardize some representations among the most famous around the world. The episodes that have been taking place in Lascaux cave (Montignac-sur-Vézère, Dordogne), since its discovery in 1940 and its closure to the public in 1963, made people conscious of the extreme fragility of cave environment, whose equilibrium can be broken by simple variations of environmental and climatic conditions. Biological forms certainly still fascinate people; their implicit links with art is evident since the Prehistoric times and can be found in contemporary art or architecture nowadays. A better understanding of the microorganisms influence (they are the cause of alteration processes) on the state of the paintings, drawings or engravings, or on their evolution in time, makes us understand that it is necessary to consider a painted cave as an ecosystem whose interface between the wall and the atmosphere has to be examined from the points of view of physics, chemistry and microbiology. Among the forms of biological alterations described in the caves, moonmilk is highly common, but the role of bacteria in the setting up and the structural organization of this kind of wall concretion is still little-known. In a diachronic perspective, moonmilk deserves to be put in relation with prehistoric art: at the same time support and potential factor of alteration of the representations, its implications go beyond the esthetical aspect. The dating of parietal art, its role in this art conception by people from the Paleolithic or its function as indicator of a cave health are some of the aspects studied in this work, whose guidelines are the integration and the prevention of the risk of seeing some masterpieces of world heritage disappear little by little.

Ce travail concerne l'extraction d'enzymes de la famille des polyphénol oxydases à partir de champignons, leur caractérisation biochimique et leur immobilisation dans des matrices solides. Ces enzymes ont tout d'abord été extraites du champignon de Paris (Agaricus bisporus) puis partiellement purifiées. Une étude de leur activité enzymatique, de leur domaine de stabilité et de leur comportement thermique a été effectuée, ainsi que l'identification d'inhibiteurs. Cette approche a été étendue à la polyphénol oxydase de la truffe de désert (Terfezia leonis Tul.). Ces deux enzymes ont ensuite été piégées dans des gels de silice pour le dosage de la dopamine par un biocapteur optique et dans un gel d'alginate pour la dégradation du phénol. / This work is devoted to the extraction of enzymes belonging to the polyphenol oxidase family from mushrooms, their biochemical characterization and their immobilization in solid hosts. These enzymes were first extracted from Paris mushrooms (Agaricus bisporus) and partially purified. A study of their enzymatic activity, stability conditions and thermal behavior was performed, together with the identification of inhibitors. A similar approach was applied to polyphenol oxidase extracted from desert truffle (Terfezia leonis Tul.). These enzymes were then trapped in silica gels for dopamine determination using an optical biosensor and in an alginate gel for phenol degradation.

Mes recherches s’inscrivent dans une problématique de remédiation des sols pollués par deshydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) avec comme modèle de polluant organiquepersistant le benzo[a]pyrène (BaP). La persistance de ce type de molécules dans les sols estprincipalement due à deux paramètres limitants : leur faible biodisponibilité en raison de leur faible solubilité aqueuse et la difficulté pour les microorganismes d’amorcer l’oxydation de molécules aussi stables. Notre approche a consisté en l’utilisation de polysaccharides à base d’amidon comme matrice permettant de stimuler la solubilisation du BaP et comme support à la réaction de Fenton (Fe²⁺ + H2O2 → Fe³⁺ + OH- + OH⁺) en tant que producteur d’un puissant oxydant : le radical hydroxyl OH⁺. Une étude théorique de modélisation moléculaire a permis de mettre en évidence dans lamolécule d’amidon des sites de fixation préférentiels aussi bien pour le BaP que pour le cation Fe ²⁺. Par la suite, l’étude expérimentale a eu pour objectif la synthèse chimique d’amidon modifié utilisantdeux types d’agent alkylant, des époxydes et des anhydrides d’acides carboxyliques. Après la caractérisation chimique de ces molécules par spectroscopie RMN et FTIR, les études de relation structure activité (par fluorescence, MEB et MEB-EDS) entre les amidons modifiés, le BaP et le cation Fe ²⁺ ont permis le criblage d’une vingtaine de molécules d’amidons modifiés et la sélection des amidons modifiés les plus solubles et les plus efficaces dans la solubilisation du BaP. Par exemple, la molécules d’amidon (P17) bialkylé par un époxyde à trois carbones et un anhydride à onze carbones présente une solubilité aqueuse de 4,41 g/l (amidon natif 0,4 g/l) et une capacité à stimuler la solubilité du BaP d’un facteur 20. La dernière étape de mon travail de thèse aborde, in vitro, les applications potentielles des amidons modifiés pour la dégradation du BaP. Les essais réalisés avec la réaction de Fenton nous ont suggéré une hypothèse originale dans laquelle il semblerait que la matrice polysaccharique produirait des radicaux carbohydrates possédant un temps de demi-vie largement supérieur comparé à celui de l’hydroxyl radical leur conférant une meilleure capacité à atteindre et à oxyder le BaP. Les premiers essais couplant l’oxydation chimique et les potentialités de dégradation par des champignons saprotrophes doivent être encore optimisés afin d’utiliser tout le potentiel de la biodiversité des champignons. / My researchs concern remediation of polluted soil by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) with the benzo[a]pyrene (BaP) as a model of persistent organic pollutant. The persistence of these molecules into soil is mainly due to both limiting parameters: their weak biodisponibility due to their low aqueous solubility and the difficulty for microorganisms of starting the oxidation of such stable molecules. Our approach consisted in the use of polysaccharides like starch matrix for stimulating the solubilization of BaP and allowing on such support the Fenton reaction (Fe²⁺+H2O2 → Fe ³⁺+ OH -+ OH ⁺) as a producer of high oxidant i.e. the hydroxyl radicals OH ⁺. A theoretical computer modelling study conducted on potato starch permits to identify the preferential sites for BaP and iron complexation. Thereafter, the experimental study aimed the chemical modification of starch using two types of alkylated agents i.e. epoxides and anhydrides of carboxylic acids. After the chemical characterization of these molecules by NMR and FTIR spectroscopy, the structure activity relationship between the modified starches, BaP and Fe2+ (as studied by fluorescence, SEM and SEM-EDS) allowed the screening of modified starches and the selection of the most soluble starches and the most effective one in BaP solubilization. For example, the molecule of starch (P17) bi-alkyl substituted by an epoxy group with three carbons and an anhydride with eleven carbons has an aqueous solubility of 4,41 g/L (native starch 0,4 g/L) and a capacity to stimulate the BaP solubility by a 20-factor. The last step of this work approaches, in vitro, the potential application of the modified starch for BaP degradation. The tests carried out with Fenton reaction suggested an original hypothesis based on the production of carbohydrate radicals having a higher half-life time compared with that of the hydroxyl radical itself, conferring them a better capacity to reach and to oxidize BaP. The first tests coupling chemical oxidation and the potentialities of fungal degradation must be still optimized in order to use all the potential biodiversity of fungi. / Cercetările acestei teze se înscriu în cadrul unei probleme de remediere a solurilor poluate cu hidrocarburi aromatice policiclice (HAP),având ca model de poluare benzo [a] pirenul (BaP). Persistenţa acestor moleculelor, de acest tip, în soluri este dată în principal de doi parametri limitanţi: biosponibilitatea lor scăzută, datorită solubilităţii apoase scăzute, şi dificultatea, pentru microorganisme de a oxida aceste molecule stabile. Abordarea nostră constă în utilizarea polizaharidelor, având ca suport amidonul: ca matrice permanentă de stimulare a solubilităţii BaPului şi ca suport în reacţia Fenton (Fe²⁺+H2O2 → Fe ³⁺+ OH -+ OH ⁺) producătoare de un oxidant foarte puternic precum radicalul hidroxil OH ⁺. Un studiu teoretic de modelare moleculară a permis punerea în evidenţă în molecula de amidon a unor site-uri de fixare preferenţiale atât pentru BaP cât şi pentru cationul Fe²⁺. Apoi, un studiu experimantal a avut ca obiectiv sinteza chimică a amidonului modificat utilizând două tipuri de agenţi de alchilare: epoxizii şi anhidridele acizilor carboxilici. După caracterizarea chimică a acestor molecule prin spectroscopie RMN şi FTIR, studiile de relaţie structură-activitate (prin fluorescenţă, MEB şi MEB-EDS) între amidonurile modificate, BaP şi cationul Fe²⁺ au permis verificarea a douăzeci de molecule de amidon modificate şi selecţionarea amidonurilor modificate cele mai solubile şi mai eficace în solubilizarea BaPului. De exemplu, molecula de amidon (P17) bialchilată printr-un epoxid cu trei atomi de carbon şi o anhidridă cu unusprezece carboni, prezintă o solubilitate apoasă de 4,41 g/L (faţă de amidonul nativ 0,4 g/L) şi o capacitate de stimulare a solubilităţii BaP de un factor 20. Ultima etapă a acestei teze de doctorat abordează, in vitro, aplicaţiile potenţiale ale amidonurilor modificate pentru degradarea BaPului. Încercările realizate cu reacţia Fenton ne sugerează o ipoteză originală în care se pare că matricea polizaharidică produce radicali carbohidraţi posedând un timp de viaţă superior, comparativ cu cel al radicalului hidroxil, conferind o mai bună capacitate de captare şi oxidare a BaPului. Primele încercări cuplând oxidarea chimică şi potenţialitatea de degradare prin fungi saprotrofi mai trebuie încă optimizată pentru utilizarea întregului potenţial de biodiversitate a fungilor.

Chez les organismes sexués, des suppressions de recombinaison peuvent évoluer dans certaines régions génomiques pour conserver des combinaisons d’allèles bénéfiques, ce qui aboutit à la transmission de plusieurs gènes en un seul locus, alors appelé « supergène ». Les supergènes déterminent des phénotypes complexes, comme l’identité sexuelle chez les organismes qui ont des chromosomes sexuels. Sur certains chromosomes sexuels, la région sans recombinaison s’est étendue plusieurs fois successivement, produisant des « strates évolutives ». Il est communément admis que ces strates évolutives sont issues de liaisons successives de gènes sexuellement antagonistes (qui ont des allèles bénéfiques à un sexe mais délétère à l’autre) à la région qui détermine le sexe, mais peu de preuves empiriques soutiennent cette hypothèse. Les champignons constituent des modèles intéressants pour étudier les causes évolutives des suppressions de recombinaison parce qu’ils peuvent avoir des chromosomes de types sexuels non recombinants sans être associés à des fonctions mâles ou femelles. Dans cette thèse, nous avons étudié l’évolution de la suppression de recombinaison sur les chromosomes de type sexuel chez les champignons castrateurs de plantes du genre Microbotryum. Chez les champignons Microbotryum, les croisements ne sont possibles qu’entre des gamètes qui ont des allèles distincts aux deux locus de types sexuels. Nous avons montré que les suppressions de recombinaison ont évolué plusieurs fois indépendamment pour lier les deux locus de types sexuels, depuis l’état ancestral avec les locus de types sexuels situés sur deux chromosomes différents. La suppression de recombinaison a soit lié les locus de types sexuels à leur centromère respectif, ou a lié les locus de types sexuels entre eux après que des réarrangements chromosomiques, différents dans les différentes espèces, les aient amenés sur le même chromosome. Les deux sortes de suppression de recombinaison sont bénéfiques sous le mode de reproduction par auto-fécondation intra-tétrade de Microbotryum, parce qu’ils augmentent le taux de compatibilité entre gamètes. Les suppressions de recombinaison ont donc évolué plusieurs fois indépendamment via des chemins évolutifs et des changements génomiques différents, ce qui renseigne sur la répétabilité de l’évolution. De plus, nous avons révélé l’existence de strates évolutives sur les chromosomes de type sexuels de plusieurs espèces de Microbotryum, ce qui remet en cause le rôle de l’antagonisme sexuel dans la formation de strates évolutives, les types sexuels n’étant pas associés à des fonctions mâles / femelles. Des études précédentes ont rapporté peu de différences phénotypiques associées aux types sexuels, ce qui rend peu probable qu’une sélection antagoniste existe entre types sexuels sur de nombreux gènes (l’existence de gènes avec des allèles bénéfiques à un type sexuel mais délétère à l’autre). Certains gènes situés dans les régions non-recombinantes des chromosomes de types sexuels étaient différentiellement exprimés entre types sexuels, mais nos analyses suggèrent qu’un tel différentiel d’expression peut être dû à la dégénérescence. En effet, des mutations délétères s’accumulent dans les régions non-recombinantes, ce qui peut modifier l’expression des gènes ou les séquences protéiques. Nous avons donc conclu que la sélection antagoniste ne peut pas expliquer la formation des strates évolutives chez les champignons Microbotryum. Par conséquent, des mécanismes alternatifs doivent être considérés pour expliquer l’extension progressive des régions non-recombinantes, et ces mécanismes pourraient aussi générer des strates évolutives sur les chromosomes sexuels. Ces travaux incitent de futures études à d’une part identifier d’autres strates évolutives qui ne sont pas associées à des fonctions mâles/femelles, et d’autre part à identifier leurs causes évolutives et leurs conséquences en termes de dégénérescence. / In sexual organisms, recombination suppression can evolve in specific genomic regions to protect beneficial allelic combinations, resulting in the transmission of multiple genes as a single locus, which is called a supergene. Supergenes determine complex phenotypes, such as gender in organisms with sex chromosomes. Some sex chromosomes display successive steps of recombination suppression known as “evolutionary strata”, which are commonly thought to result from the successive linkage of sexually antagonistic genes (i.e. alleles beneficial to one sex but detrimental to the other) to the sex-determining region. There has however been little empirical evidence supporting this hypothesis. Fungi constitute interesting models for studying the evolutionary causes of recombination suppression in sex-related chromosomes, as they can display non-recombining mating-type chromosomes not associated with male/female functions. Here, we studied the evolution of recombination suppression on mating-type chromosomes in the Microbotryum plant-castrating fungi using comparative genomic approaches. In Microbotryum fungi, mating occurs between gametes with distinct alleles at the two mating-type loci, as is typical of basidiomycete fungi. We showed that recombination suppression evolved multiple times independently to link the two mating-type loci from an ancestral state with mating-type loci on two distinct chromosomes. Recombination suppression either linked the mating-type genes to their respective centromere or linked mating-type loci after they were brought onto the same chromosome through genomic rearrangements that differed between species. Both types of linkage are beneficial under the intra-tetrad mating system of Microbotryum fungi as they increase the odds of gamete compatibility. Recombination suppression thus evolved multiple times through distinct evolutionary pathways and distinct genomic changes, which give insights about the repeatability and predictability of evolution. We also reported the existence of independent evolutionary strata on the mating-type chromosomes of several Microbotryum species, which questions the role of sexual antagonism in the stepwise extension of non-recombining regions because mating-types are not associated with male/female functions. Previous studies reported little phenotypic differences associated to mating-types, rending unlikely any antagonistic selection between mating types (i.e. “mating-type antagonism”, with genes having alleles beneficial to one mating-type but detrimental to the other). The genes located in non-recombining regions on the mating-type chromosomes can be differentially expressed between mating types, but our analyses indicated that such differential expression was more likely to result from genomic degeneration than from mating-type antagonism. Deleterious mutations are indeed known to accumulate in non-recombining regions resulting in modifications of gene expression or of protein sequence. We concluded that antagonistic selection cannot explain the formation of evolutionary strata in Microbotryum fungi. Alternative mechanisms must be therefore be considered to explain the stepwise expansion of non-recombining regions, and they could also be important on sex chromosomes. This work thus prompts for future studies to identify further evolutionary strata not associated with male/female functions as well as to elucidate their evolutionary causes and consequences in terms of genomic degeneration.