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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.

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Endophytic fungi inhabit the living tissue of a host plant for at least a portion of their life cycle. While some researchers have shown that various endophytic fungi participate in litter decomposition, we do not know whether such fungi are actually saprotrophic, meaning that they can obtain energy from litter. Therefore, I determined if endophytic fungi are saprotrophs using leaf litter as the energy source. All 49 tested isolates were found to be saprotrophic. To compare the saprotrophic capacities of fungi from different habitats, which produce different types of litter, a universal litter proxy needs to be used. I hypothesized that pure cellulose would be an adequate proxy for litter for in vitro studies because of its abundance in litter. This was tested in the first study. Saprotrophic capacity on pure cellulose was not highly correlated with that on leaf litter. I conclude, therefore, that cellulose may not be a good proxy for leaf litter. Some endophytic fungi are biotrophs, presumably acquiring energy from photosynthate produced by the host plant. This suggests that the level of exposure to sunlight by the plant should influence the competitive ability of such fungi. If saprotrophic endophytic fungi do exist, they ought to be less competitive against biotrophic endophytic fungi in leaves receiving full sunlight than in shaded leaves. I, therefore, hypothesized that the frequency of saprotrophy will be influenced by the level of sun exposure of the leaf from which the fungi were isolated. This was tested in the second study. Moreover, because closely related organisms ought to be more similar to each other than more distantly related organisms, I also hypothesized that saprotrophic capacity has a strong phylogenetic component, which was also tested in the second study. Unexpectedly, isolate identity within genus accounted for far more variability in saprotrophic capacity than genus identity, and sun exposure did not have a significant effect on saprotrophy. These results suggest that saprotrophic capacity may not be highly consequential in the ecology of these organisms.

Fusarium graminearum est un champignon pathogène des plantes, responsable de la fusariose de l'épi (plus connue sous le nom de Fusarium Head Blight : FHB) sur céréales, notamment sur le blé et le maïs. En interaction avec la plante, le champignon produit des mycotoxines, parmi lesquellse le déoxynivalénol (DON), dont la finalité pour le champignon producteur est méconnue mais qui sont toxiques pour les humains et les animaux. Ainsi la qualité des grains contribue fortement aux pertes de rendement observées et les résidus contaminés restent au champ. Une première revue bibliographique (Leplat et al 2012) a mis en évidence l'importance des résidus de culture (habitat écologique) pour la survie saprophyte du champignon, pour sa reproduction sexuée et pour l'établissement de l'inoculum primaire susceptible d'infecter la prochaine culture. Une seconde revue bibliographique a souligné les lacunes en ce qui concerne le rôle que les mycotoxines pourraient jouer dans la survie de F. graminearum dans un cet habitat. L'objectif principal de cette thèse était donc de vérifier si la présence de mycotoxines dans les résidus de récolte donne un avantage compétitif à F. graminearum vis-à-vis des composantes biotiques du sol et des résidus et notamment les champignons, les bactéries, les protozoaires, les nématodes et les vers de terre. L'impact du DON sur ces différentes communautés a été évalué dans des résidus de maïs et de blé, au champ et en microcosmes, en condition de labour et de travail superficiel du sol. Le développement de la maladie et ses conséquences sur le rendement ont été observés dans l'expérience de terrain à l'Unité Expérimentale de l'INRA de Dijon.Au cours de cette étude, la survie et les dynamiques de développement de la souche modèle d'étude F. graminearum MIAE00376 et des communautés fongiques et bactériennes ont été mesurées en utilisant la réaction de polymérisation en chaîne en temps réel (Q-PCR) ainsi que par comptage sur boîtes. Dans le même temps, l'évolution des structures des communautés microbiennes a été déterminée par analyse du polymorphisme de longueur des fragments de restriction terminaux (T-RFLP). Les nématodes et les vers de terre ont été quantifiés par extraction et observations à l'œil ou a la loupe binoculaire. Le DON introduit dans le sol et les résidus a été extrait et quantifié au cours du temps par chromatographie liquide haute performance (CLHP). Des dynamiques de population de la souche MIAE00376 associée à différents microorganismes isolés de paille en décomposition et sélectionnés pour leur résistance au DON, à des bactéries fixatrice d'azote et à des Fusarium sp. appartenant au complexe fongique du FHB ont été mesurées en microcosmes de paille en présence ou non de DONLes résultats suggèrent que le DON dans les résidus de culture a une incidence sur les composantes biotiques du sol, mais l'impact dépend des communautés et de la localisation des résidus (en surface ou incorporés dans le sol). La biomasse moléculaire montre que les densités bactériennes et fongiques ont été significativement affectées par la présence de DON. La présence de DON a joué un rôle significatif sur la structure des communautés bactériennes et protozoaires, plus faible sur les communautés fongiques et nul sur les nématodes voire positif sur les vers de terre.Il est conclu que le DON est rapidement inaccessible en profondeur et un peu moins rapidement en surface (immobilisation ou dégradation), qu'il ne confère pas d'avantage compétitif au champignon producteur et que la gestion de l'habitat privilégié que constituent les résidus de culture pour F. graminearum peut être envisagée par le travail du sol en favorisant la décomposition rapide des résidus, par le labour ou l'utilisation d'organismes décomposeurs indigènes ou introduits. / Fusarium graminearum is a plant pathogenic fungus, causing devastating disease “Fusarium head blight” (FHB) in cereals including wheat and maize. It also contaminates the grains with mycotoxins including deoxynivalenol (DON) which are toxic to human and animals. This disease has resulted in the serious losses in grain yield and quality. We established through a first bibliographic review that during off season fungus survives saprophytically on the crop residues (ecological habitat) and serves as primary inoculum for the next season crop. However, we noticed also that the literature was poor about the role mycotoxins could play in the establishment of F. graminearum in such a habitat. The main aim of this thesis was therefore to test whether the presence of mycotoxins in the crop residues gives an advantage to F. graminearum to survive and develop a primary inoculum in the presence of the whole soil biota including fungi, bacteria, protozoa, nematodes and earthworms. We studied the impact of DON on the soil communities in the field as well as in microcosms, in wheat as well as in maize residues under tillage and no-tillage conditions. The disease development and the yield were noted in the field experiment. Some DON resistant active fungal decomposers and nitrogen fixing bacteria were picked and the dynamics of F. graminearum was observed by accelerating decomposition of crop residue in their presence, in the presence or absence of DON.During this study, the dynamic and survival of F. graminearum and total fungal and bacterial communities were examined by using quantitative real time polymerase chain reaction (qPCR) as well as by plate counting. At the same time, the structures of microbial communities were determined by using terminal restriction fragment length polymorphism analysis (T-RFLP). The DON resistance of isolated fungal decomposers and nitrogen fixers was tested by using minimal inhibitory concentration test (MIC). Nematodes and earthworms were quantified through binocular observations. The fate of DON was determined by quantifying the mycotoxin by high performance liquid chromatography (HPLC).The results suggested that DON in crop residues showed an impact on the biotic components of the soil but the impact depended on the communities and on the location of the residues (on surface or incorporated in the soil). The molecular biomass shows that the fungal and bacterial densities were significantly affected by the presence of DON. The presence of DON played significant role on the structure of bacterial and protozoan community while the nematodes and fungal communities remained unaffected. MIC results showed that the susceptibility of some competitive fungal strains towards DON was dependent on the dose of mycotoxin. The earthworms (Lumbricus terrestris) were not affected by the presence of mycotoxin. The degradation of DON in the residues was dependent on the time, the location of residues and the soil biota. The quantification of F. graminearum suggested that the presence of DON gave no advantage in the survival and development of primary inoculum during the decomposition of crop residues in the soil. We conclude that fungal decomposers can be selected on their enzymatic potential towards organic matter more than on the DON resistance to increase the degradation of the straw left at the surface and limit the subsequent development of F. graminearum.

Ce travail de thèse est axé sur l'élaboration de techniques de bioremédiation des sols contaminés par les Polluants Organiques Persistants (POP) en particulier sur deux familles de polluants : les Hydrocarbures Aromatiques Polycyliques et les dioxines (PCDD/F). La dégradation des POP présente deux obstacles majeurs à l'efficacité des traitements biologiques par voie fongique : la faible biodisponibilité des POP et la difficulté d'amorcer l'oxydation de molécules aussi stables chimiquement. Afin de lever ces verrous technologiques, nous proposons de coupler une oxydation chimique douce à l'oxydation biologique par les champignons telluriques saprotrophes et d'utiliser l'amidon pour améliorer la proximité spatiale entre le polluant et les réactifs d'oxydation. La première partie de ce travail de thèse consiste à fonctionnaliser de l'amidon de pomme de terre par la 1,4-butane sultone et l'anhydride 2-octén-1-ylsuccinique selon différentes conditions de synthèses. En comparaison avec l'amidon natif, un des produits obtenus, P9*, possède des propriétés surfactantes très intéressantes pour notre étude. En effet, P9* augmente la solubilité aqueuse de l'amidon par un facteur de 35 (22,60 g.L⁻¹) et stimulent 33 fois la solubilisation aqueuse du benzo[a]pyrène (BaP). Pour la seconde partie, l'utilisation d'un système d'étude simplifié où le champignon est cultivé en milieu minéral en conditions axéniques nous a permis de déterminer les paramètres (souche fongique, type et dose d'oxydant chimique) optimaux pour l'élaboration d'une méthode de dégradation des POP au laboratoire. Des études comparatives de dégradation du BaP sont donc réalisées in vitro par différents processus d'oxydation chimique (réaction de Fenton) et/ou biologique. Le couplage des deux procédés conduit à une dégradation du PaP de 40,0%. De plus, l'encapsulation du BaP par les nanosphères d'amidon P9* permet une dégradation du polluant de 64,6% par le réactif de Fenton. Deux souches fongiques (Penicillium brasilianum et Fusarium solani) sont ensuite utilisées pour des essais de dégradation conduits au laboratoire en microcosmes de sols historiquement contaminés par les PCDD/F. L'inoculation de la souche endogène P. brasilianum en présence de copeaux de carton comme agent structurant a conduit à une diminution de la toxicité des PCDD/F de 40,5% après seulement 2 mois d'incubation par rapport au sol témoin. Ce travail de thèse ouvre ainsi de nouvelles perspectives de techniques de remédiation des sols pollués par les POP à faible coût économique et respectueuses de l'environnement. / This thesis work deals with the development of bioremediation techniques for contaminated soils by Persistent Organic Pollutants (POPs) such as : Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and dioxins (PCDD/F). The degradation of POPs has two main obstacles to efficient biological treatments by fungi : the low bioavailability of POPs and the difficulty of initiating the oxydation of molecules as stable as others. To overcome these technological barriers, we propose to couple a mild chemical oxidation to biological oxidation by saprotrophic telluric fungi and to use starch to improve the spatial proximity between the pollutant and oxidizing reagents. The first part of this study is to functionalize native potato starch by 1,4-butane sultone and 2-octenyl-1-succinic anhydride according to different synthesis conditions. In comparison with native starch, one of the processed products, P9*, has very interesting surfactant properties for our study. Indeed, P9* increases starch apparent aqueous solubility by a factor of 65 (22.60 g.L⁻¹) and stimulates 33-fold benzo[a]pyrene (BaP) aqueous solubilization. For the second part, the use of a simplified study system where the fungus is cultivated in mineral medium under axenic conditions allowed us to determine the best parameters (fungal strainsn type and dose of chemical oxydant) for the development of a POPs degradation method in the laboratory. Comparative studies of BaP degradation are therefore carried out in vitro by different processes of chemical (Fenton's reagent) and/or biologial oxidation. The coupling of the two processes leads to a BaP degradation of 40.0%. Moreover, the BaP encapsulation by starch nanospheres P9* allows a pollutant degradation of 94.6% by the Fenton reagent. Two fungal strains (Penicillium brasilianum and Funsarium solani) are then used for the degradation lab experiment in historically PCDD/F contaminated soil microcosms. the inoculation of the endogene strain P.brasilianum in presence of cardboard chips as a bulking agent led to a decrease in PCDD/F toxicity of 40.5% after only two months of incubation compared to the controm soil. This PhD work draws new perspectives for remediation techniques of contaminated soils by POPs that are cost-effective and environmentally friendly.

<p>Tri soja gljive bukovače, P. ostreatus NS 77, P. ostreatus NS 355 i P. ostreatus 244,<br />gajena su na supstratima četiri biljne vrste, p&scaron;enica, kukuruz, soja i suncokret, kao<br />samostalni supstrati i u kombinaciji sa p&scaron;eničnom slamom. Nakon plodono&scaron;enja<br />vr&scaron;ena su ispitivanja odgajivačkih, morfolo&scaron;kih, hemijskih, svojstva gljiva, kao i<br />hemijske i mikrobiolo&scaron;ke&nbsp;&nbsp;&nbsp; sirovim supstratima u odnosu na sadržaj celuloze u<br />supstratima nakon plodono&scaron;enja sojeva, dok je kod sadržaja pepela obrnuto, u sirovim<br />supstratima je niži u odnosu na supstrate nakon plodono&scaron;enja. Koncentracija ukupnog<br />broja mikroorganizama, brojnost amonifikatora i brojnost saprofitnih gljiva na<br />nesterilisanim supstratima je niža nego na iskori&scaron;tenim supstratima. Dehidrogenazna<br />aktivnost&nbsp; je najvi&scaron;a na supstratima nakon plodono&scaron;enja soja NS 244, dok kod<br />enzimskog kompleksa celulaza varira u zavisnosti od soja i supstrata Kod sva tri soja<br />maksimalni prinosi su bili na supstratu Soja (S5), a minimlni na supstratu P&scaron;enica<br />(S1). Na osnovu morfolo&scaron;kih osobine konstatovana je velika varijabilnist između<br />sojeva. Supstrat Kukuruz (S6) se pokazao kao najbolji, sa aspekta vodnog režima, dok<br />se Suncokret (S7) pokazao kao najlo&scaron;iji. Na supstratu Kukuruz (S6) je najvi&scaron;i, a na<br />supstratu P&scaron;enica (S1) je najniži sadržaj pepela. Sadržaj natrijuma u nožici je veći od<br />sadržaja u &scaron;e&scaron;iru, &scaron;to je obrnuto u odnosu na druge mikroelemente i makroelemente.<br />Sadržaj celuloze je vi&scaron;i u svim&nbsp; sirovim supstratima, dok&nbsp; je kod sadržaja pepela<br />obrnuto. Brojnost svih mikroorgnaizma na nesterilisanim supstratima je niža nego na<br />iskori&scaron;tenim supstratima.&nbsp; Dehidrogenazna&nbsp; je najvi&scaron;a na supstratima nakon<br />plodono&scaron;enja soja NS 244, dok kod enzimskog kompleksa celulaza varira u zavisnosti<br />od soja i supstrata.</p> / <p>Three strains of oyster mushroom (P. ostreatus NS 77, NS 355, and 244) were grown on substrates made from four crops (wheat, maize, soybean, and sunflower), as individual substrates or in combination with wheat straw. After fruit maturity,&nbsp; mushroom growing, morphological, and chemical properties were analysed, as well as chemical and microbiological analyses of fresh and used substrates. All three strains showed maximum yields on soybean substrate (S5), and minimum yields on wheat substrate (S1). A large variability among the strains was observed based on the morphological properties. The strain NS 77 has caps of the smallest weight,&nbsp; width and length, the largest number of fruiting bodies, and the longest stalks. The&nbsp; strain NS 244 have caps of the largest weight, width and length, the lowest number of fruiting bodies and stalk length, but the largest width of the stalks. Regarding water regime, maize substrate (S6) was the best, while sunflower (S7) was the poorest. Ash content was the highest in maize substrate (S6) and the lowest in wheat&nbsp; substrate (S1). Potassium content in the stalk was higher than in the cap, which is opposite from other micro- and macro elements. Cellulose content was higher in all fresh substrates than in the used substrates after the strains have fruited, while ash content was higher in the used substrates. Concentration of total number of microorganisms, abundance of ammonifiers and saprophytic fungi in the unsterilized substrates were lower than in the used ones. Dehydrogenase activity was the highest in substrates after fruiting of NS 244, while cellulose enzyme complex varied regarding the strain and substrate.</p>

Both testate amoebae and fungi are common inhabitants of coniferous litter. Their interactions in this environment were rarely studied, although they reach high biodiversity and can play a significant role in nutrient cycling in this environment. In this study, a cultivation of litter needles in the damp chambers was used to investigate interactions between fungi and testate amoebae. Observation of spruce litter needles in environmental scanning electron microscope was used to better characterize testate amoebae communities directly on the needles. Additionally, two experiments changing the biotic conditions in the microcosm were used to follow a principle of the interactions. Three species of testate amoebae from litter needles were able to colonize the filter paper on the bottom of the damp chambers. Occurrence of Phryganella acropodia and Assulina muscorum on the filter paper was significantly fuelled by the presence of mycelium. Assulina muscorum was associated with the fungal spores and Arcella discoides was attracted by sporulating colonies of Cladosporium spp. in the damp chambers. By contrast, no association of putatively mycophagous Phryganella acropodia with fungal spores was observed. Arcella discoides was attracted both by live and death mycelium in additional experiment. Interestingly, the...

Understanding of carbon cycling in coniferous forests that represent a large carbon sink is crucial for our understanding of natural processes under global climate change. Recognition of fungi as fundamental decomposers can contribute to this understanding. Fungi are able to decompose numbers of substrates and possess a variety of enzymes to do so In this study I present litter decomposing fungi in mountain spruce forest from national park Šumava. The aim of my thesis was to follow succession and community changes of fungi from the early stages of decomposition of Picea abies needles until degradation of organic matter in the organic horizon of the soil. This aim was accomplished partly by recording the extracellular enzyme production of fungi in different stages of decomposition from needles attached to the twigs of a fallen tree to a litter material in later stages of decomposition on the soil surface. In addition to testing of fungi on their natural substrata - needle litter, enzyme activities were also measured in laboratory agar cultures, which allow comparison of diverse fungi with different origins. Enzyme activities were aimed at enzymes decomposing cellulose and compounds found in litter. Although ecology of endophytic and saprothrophic fungi suggest differences in enzyme production, these...

L'association mycorhizienne implique nombre de plantes et de champignons, étant sans doute la symbiose mutualiste la plus importante et la plus répandue au sein des écosystèmes terrestres. Étant donné que la plupart des arbres forment des mycorhizes arbusculaires ou des ectomycorhizes qui se distinguent par leur écophysiologie, il est judicieux de caractériser les forêts en fonction de leur dominance mycorhizienne afin d'en mesurer les impacts sur les processus écologiques. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de quantifier les influences de la dominance mycorhizienne en forêt sur les propriétés abiotiques et biotiques du sol ayant un impact à l'échelle locale sur deux processus associés : la décomposition de la matière organique et la régulation de la diversité végétale. Les forêts étudiées, de dominance mycorhizienne très contrastée, présentent des propriétés physico-chimiques et des communautés microbiennes distinctes au niveau du sol, mais des patrons de distribution verticale des microorganismes du sol d'une similarité inattendue. Dans ces forêts nordiques décidues, la décomposition de la matière organique est favorisée dans les couches supérieures du sol, notamment grâce à la présence du réseau fongique et d'autant plus lorsque les ectomycorhizes prédominent, ce qui prouve l'aspect déterminant du contexte local. L'établissement d'arbres mycorhiziens arbusculaires peut être limité par la combinaison des conditions abiotiques et biotiques édaphiques de la forêt boréale, qui est dominée par les ectomycorhizes, contrairement aux forêts à dominance partagée entre mycorhize arbusculaire et ectomycorhize, où la diversité est favorisée à l'échelle de la communauté. Cette thèse démontre le rôle déterminant, au niveau local, exercé par la dominance mycorhizienne sur les processus écologiques, et soulève l'importance de l'hétérogénéité biotique et abiotique du sol pour mieux saisir le fonctionnement des écosystèmes terrestres. / Mycorrhizas, which involve plants and fungi, are probably the most important and widespread mutual symbioses in terrestrial ecosystems. Since most trees form arbuscular mycorrhizas or ectomycorrhizas that are ecophysiologically distinct from each other, it is useful to characterize forests according to their mycorrhizal dominance in order to measure their respective impacts on ecological processes. The objective of this thesis is to quantify the impacts of forest mycorrhizal dominance on the abiotic and biotic properties of the soil, which influence at the local scale two associated processes: the decomposition of organic matter and the maintenance of plant diversity. The forests studied have opposite mycorrhizal dominance exhibit distinct soil physico-chemical properties and microbial communities, but more similar vertical distribution patterns of microorganisms than expected. Decomposition is favored by organic matter in the upper soil layers, but also by the presence of the fungal network, especially when ectomycorrhizas predominate, illustrating the importance of the local environmental context. Establishment of arbuscular mycorrhizal tree may be limited by the combination of abiotic and biotic edaphic factors of the boreal forest, which is ectomycorrhizal-dominated, in contrast to forests with shared dominance between arbuscular mycorrhizas and ectomycorrhizas, where tree species diversity is favored at the community level. This thesis demonstrates the decisive role, at the local scale, played by mycorrhizal dominance on ecological processes, and raises the importance of soil biotic and abiotic heterogeneity to better understand the functioning of terrestrial ecosystems.