Techn. University, Diss., 2000--Berlin.

Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 2007

Le réchauffement climatique et la fragmentation des habitats sont les deux principales menaces pour les espèces rares et menacées telle qu’Arnica montana dont nous avons comparé les populations fragmentées de colline (500 m) de la région Ardennes-Eifel avec les populations montagnardes des Vosges (1200 m) où l’espèce est encore commune. Les communautés végétales des sites collinéens (Violion caninae) étaient différentes de celles des montagnes (Nardion strictae). Cependant, A. montana évolue dans la même niche aux deux altitudes. On a observé une modification de la reproduction d’A. montana d’un type sexué dans les collines vers un type clonal en altitude. Une étude des variations génétiques moléculaires (AFLP) a montré que ces populations avaient conservé une diversité génétique relativement grande. Nous avons établi qu’il y avait des différenciations génétiques entre les altitudes, avec une isolation par distance plus forte pour les populations fragmentées de colline, alors que les populations montagnardes constituent une métapopulation. Lors d’une expérience en jardins contrôlés à 200 et 1200 m d’altitude, il a été démontré qu’A. montana possédait une grande plasticité phénotypique et une variabilité génétique considérable qui pourraient s’avérer cruciales pour A. montana face aux changements climatiques. Une transplantation réciproque entre des populations de colline et de montagne a montré un fort effet site. La compétition pour la lumière et l’herbivorie pourraient être les causes principales de la sélection. La grande plasticité de l’espèce a montré que les plantules sont capables de survivre à une augmentation de températures annuelles d’au moins 2°C / Global warming and habitat fragmentation are two major threats to rare and endangered species as Arnica montana which we compared the fragmented colline populations (500 m) of the Ardennes-Eifel region with the montane populations of the Vosges crest (1200 m) where the species is still common. We recorded the vegetation and population structure of A. montana in the colline sites (Violion caninae) and the mountains sites (Nardion strictae). However, A. montana had the same niche at the two altitudes. The study of population structure revealed a shift from sexual to clonal reproduction with increasing altitude. A study of molecular genetic variation (AFLP) indicated that populations of A. montana have preserved a relatively high amount of genetic diversity. Populations were genetically differentiated between altitudes, with a stronger isolation by distance for the fragmented colline populations, while the montane populations may be considered as a meta-population. In a common garden experiment involving gardens at two altitudes (200 m and 1200 m), we showed that A. montana had a high phenotypic plasticity and a considerable genetic variability, which could be crucial for A. montana populations to respond to predicted climate changes. A reciprocal transplant experiment between colline and montane populations showed a strong effect of the transplantation sites. Competition for light and herbivory of seedlings may be the main causes of selection. The high plasticity of A. montana might permit the seedlings to survive an increase of at least 2°C in annual temperature

Les milieux oligotrophes sont pauvres en éléments nutritifs. En utilisant la technologie de séquençage à haut débit, on a étudié la diversité bactérienne dans trois environnements oligotrophes différents, y compris A. sâbles du désert, B. sâbles dans les tempêtes de l'Asie et C. l’eau et biofilms dans les réseaux de distribution d'eau potable.A. Le désert représente 30% de la surface de la terre. Les conditions de vie dans ces environnements sont un réel défi pour les micro-organismes à cause de nombreux facteurs limitants : peu d’eau et/ou de carbone disponible, une variation importante de température et une forte exposition aux irradiations UV. Le but de cette recherche est donc d’étudier la diversité bactérienne à la surface du sable du désert Taklemaken et du désert de Gobi en utilisant la technologie de séquençage à haut débit. Nos résultats ont révélé une grande diversité bactérienne dans le sol du désert comparable à d'autres types de sols. En outre, nous avons observé une corrélation positive entre la richesse bactérienne et le rapport C/N du sol.B. Les tempêtes de sable d'Asie se produisent presque toujours au printemps, elles sont générées dans les régions arides d'Asie telles que le désert Taklamaken et le désert de Gobi. L'arrivée des tempêtes de sable pourrait largement modifier l'environnement de l'air dans ces régions sous l’effet du vent, surtout dans les villes asiatiques qui sont le plus souvent touchées. Nos travaux visent à étudier la modification de la composition et la diversité des bactéries associées aux particules au moment de tempête de sable en Asie par la technologie de séquençage à haut débit. Nos résultats ont démontré que les compositions des bactéries associées aux particules sont modifiées pendant les tempêtes, en particulier, la proportion des Proteobacteria qui augmentent les jours de tempête. Nous avons signalé neuf genres bactériens détectés en plus pendant les jours de tempêtes, cela nécessite des études plus approfondies.C. Après avoir analysé la population bactérienne dans les tempêtes de sable, et celles des déserts, nous poursuivons notre objectif de recherche à un environnement aquatique. Nous avons suivi le flux d'eau provenant de l'usine d'Orly (DW-A) à l'entrée du réservoir (DW-B), et à la sortie du réservoir (DW-C). Nous avons constaté une forte variation de la communauté bactérienne, dans DW-A et DW-B, les bactéries prédominantes appartiennent aux populations des Betaproteobacteria, puis nous avons observé une conversion vers la population de Alphaproteobacteria dans DW-C. Le DW-C a montré une forte similitude avec un échantillon de biofilm (BF-C), ce qui suggère l'effet important du biofilm sur la modification des communautés bactériennes dans l'eau lors de la distribution. / Oligotrophic ecosystems can be loosely defined as environments that exhibit low ambient nutrient levels. During my thesis, I used 454 DNA pyrosequencing of partial 16S rDNA to explore the bacterial diversity in three different oligotrophic environments, including A. surface desert soil, B. Asian sandstorm dust and C. a section of the city of Paris’s drinking water distribution system.A. Arid regions represent nearly 30% of the Earth’s terrestrial surface. The living conditions at the surface of deserts are a challenge for microorganisms, as there is little available water and/or carbon, a very large range of temperatures and high exposure to UV irradiation from the Sun. In surface sand samples from two large Asian deserts, unexpectedly large bacterial diversity residing was revealed. Sequences belonging to the Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes and Actinobacteria phyla were the most abundant. An increase in phylotype numbers with increasing C/N ratio was noted, suggesting a possible role in the bacterial richness of these desert sand environments.B. Desert sandstorms are a meteorological phenomenon which have been postulated affect the Earth's climate and public health. We examined the particle-associated (dust and sand-associated) bacterial populations of atmospheric sand in the absence (as control) and presence of sandstorms in five Asian cities. Greater than 90% of the sequences can be classified as representing bacteria belonging to four phyla: Proteobacteria, Bacteriodetes, Actinobacteria and Firmicutes. Principal component analyses showed that the sandstorm-associated bacterial populations were clustered by sampling year, rather than location. Members belonging to nine bacterial genera (Massilia, Planococcus, Carnobacterium, Planomicrobium, Pontibacter, Pedobacter, Lysobacter, Sanguibacter, Ohtaekwangia) were observed to increase in sand-associated samples from sandstorms, versus the controls. C. We characterized the bacterial communities in three water and three biofilm samples from one part of the Parisian drinking water distribution system. A dramatic change in bacterial population in the water during flow through the distribution system from the water treatment plant to the exit from the reservoir was found. The richness of the bacterial population was reduced from the water treatment plant to the reservoir (from 336 to 165 OTUs for water samples leaving the reservoir and from 947 to 275 for biofilm samples in the network). Several OTUs belonging to pathogenic genera were detected in our samples, mostly in the biofilm samples, thus suggesting that the biofilms may be an important source of bacteria during water distribution to the consumers.