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Microbes residing in the intestinal tract of fish provide a range of essential functions for their host. Although fishes represent the most diverse and oldest group of vertebrates, our understanding of their gut microbiome and its functional significance is scarce in contrast to their terrestrial counterparts. This is particularly true for the >6 000 fish species living in coral reefs, whose status are severly threatened by climate change and human pressures. This thesis aims to characterise and quantify the microbial biodiversity associated to the gastro-intestinal tract of coral reef fish in order to identify its determinants to undersand (i) how fish and their microbes coevolved, and (ii) what is the influence of this interaction on material flows into marine environments.First, we demonstrated than archaea, of which methanogens, are in trace abundances in the gut microbiome of marine fishes, sugegsting their negligible contribution to methane emission. This abcense seems to be explained by the abundance of sulfato-reducting bacteria which competite for the utilization of common substrat (e.g. actetate). Investigating the mecanisms underlying the bacterial assembly associated to reef fish guts, our results showed for the first time a phylosymbiosis pattern in reef fish, supporting the combined effect of the host phylogeny and of the diet, which involves horizontal acquisition since first evolutionary steps of fish. Even if its influence is lower, the diet structures bacterial compositions and their associated functions, with a richness and a bacterial variability which correlates with the host trophic positions. Finally, we investigated the influence of an environmental shift in a post-disturbed reef and demonstrated that macroalgal dominance in reefs influenced the enteric bacterial composition of coral fishes, mainly in herbivores, with a significant increase in the proportion of fermentative bacteria and associated metabolisms. Because of the ongoing erosion of coral systems, assessing the marine microbial biodiversity and its vulnerability under climatic and anthropogenic pressures is an imperative issue for their conservation.; Le microbiome entérique est aujourd’hui considéré comme un organe à part entière pour son rôle bénéfique apporté à l’hôte. Bien que les poissons représentent le plus vieux et diversifié groupe de vertébrés sur Terre, son microbiome entérique et les fonctions associées restent peu documentés en comparaison de leurs pairs terrestres. Ceci est d'autant plus vrai concernant les > 6 000 espèces coralliennes de plus en plus menacées par le changement climatique et les activités humaines. Cette thèse vise à caractériser et à quantifier la biodiversité microbienne intestinale des poissons coralliens pour identifier ses déterminants afin de mieux comprendre (i) comment les poissons et leurs symbiotes ont co-évolué au cours de leur histoire mutuelle, et (ii) quelle est en retour l’influence de cette relation sur les flux de matière vers le milieu marin.Dans un premier temps, nous avons pu démontrer que les archées, et principalement les méthanogènes, sont en présence de trace dans le microbiome entérique des poissons marins, suggérant une contribution négligeable dans les émissions de méthane. Cette absence semble être liée à l’abondance de bactéries sulfato-réductrices, plus compétitives dans l’utilisation d’un substrat commun (e.g. l’acétate). Nous intéressant aux mécanismes expliquant l'assemblage du bactériome intestinal des poissons au cours de leur évolution, nos résultats apportent la première preuve d'un modèle cohérent de phylosymbiose chez les poissons coralliens et soulignent l'effet combiné de la phylogénie de l'hôte et du régime alimentaire. Bien que jouant un rôle moins influent, le régime alimentaire structure les compositions bactériennes et leurs fonctions associées, avec une richesse et une variabilité du bactériome corrélée à la position trophique de l’hôte. Enfin, nous avons pu démontrer que la transition d’une couverture corallienne à une domination macroalgale dans les récifs influence les compositions entériques bactériennes des poissons, notamment des herbivores, avec une augmentation significative de bactéries et de métabolismes fermenteurs. Compte tenu de l’érosion croissante des systèmes coralliens, inventorier la biodiversité microbienne récifale et comprendre sa vulnérabilité face au changement climatique et aux pressions anthropiques est une problématique de conservation urgente pour le maintien des processus écologiques dans les systèmes coralliens.

The holobiont concept considers the functional unit composed of plants and these microorganisms. It promotes a holistic approach to crop management and, more generally, to the vision of macroorganisms. However, this concept is subject to debate due to the lack of experimental evidence of its existence. Moreover, a better understanding of the mechanisms governing the assembly of microbial communities associated with plants remains one of the major challenges of microbial ecology and agriculture. The overall objective of this thesis was to test the validity of the concept of holobiont, to study the factors that impact the assembly of root-endosphere microbial communities and to analyze the intra- and inter-annual dynamics of the grapevine microbiota. Thanks to an experiment set up in association with a vine nursery (grafting and chimeric plants), we demonstrated the existence of an active and determined recruitment of microorganisms by the plant, under the dominant effect of the rootstock, which allowed us to increase the experimental evidence for the existence of the holobiont concept. In a second part, thanks to a large sampling design set up in a single vineyard, we investigated the dynamics of grapevine microbiota assembly. We highlighted the fundamental role of environmental factors, age and grape variety (cultivar) in the assembly of the root-endosphere microbiota of grapevine on a small geographical scale and evidence of clear intra- annual temporal patterns in the structuring of these communities. This thesis provides a body of new knowledge in the field of microbial ecology, supports the existence of the microbial terroir and underlines the importance of taking this microbial terroir into account in the context of sustainable vineyard management., Le concept d’holobionte considère l’unité fonctionnelle composée des plantes et de ces microorganismes. Il promeut une approche holistique à la gestion des cultures et, plus généralement, à la vision du vivant. Cependant, ce concept est sujet à débat en raison du manque de preuves expérimentales de son existence. De plus, la compréhension fine des mécanismes régissant l’assemblage des microorganismes associés aux plantes reste un des enjeux majeurs de l’écologie microbienne et de l’agriculture. Le but de cette thèse était de tester la validité du concept d’holobionte, d’étudier les facteurs qui impactent l’assemblage des communautés microbiennes de l’endosphère racinaire et d’analyser la dynamique intra- et inter-annuelle du microbiote de la vigne. Grâce à une expérimentation mise en place en association avec une pépinière viticole (greffage et plantes chimériques), nous avons pu démontrer l’existence d’un recrutement actif et déterminé de microorganismes par la plante, sous l’effet dominant du porte-greffe, ce qui nous a permis d’augmenter les preuves expérimentales à l’existence du concept d’holobionte. Dans le cadre d’une seconde partie, nous nous sommes intéressés aux dynamiques d’assemblages du microbiote de la vigne, grâce à un vaste plan d’échantillonnage mis en place au sein d’un domaine viticole. Nous avons mis en avant le rôle fondamental des facteurs environnementaux, de l’âge et du cépage dans l’assemblage du microbiote endosphérique racinaire de la vigne à petite échelle géographique et l'existence de patrons temporels intra-annuels marqués dans la structuration de ces communautés. Ces travaux fournissent un ensemble de connaissances nouvelles dans le domaine de l’écologie microbienne, soutiennent l’existence d’un terroir microbiologique et soulignent l’importance de la prise en compte de ce terroir microbien dans le cadre d’une gestion durable de la vigne.

The symbiotic association (plant-soil-microorganisms) has an important role in nitrogen (N) and phosphorus (P) uptake. The main objective of this study is to assess the potential of fungal and rhizobial symbionts as well as the importance of plant-soil-microorganism interactions on microbial dynamics. The upland rice and the beans were cultivated in mono or in co-culture using the rhizospheric soil of the upland rice and beans collected on plots treated with different levels of organic and mineral fertilizers. What about saying: Microbial (fungal and rhizobial) inoculate were constituted by root fragments (rice or bean) collected from previous crop and coded as I1 (root fragments from rice), I2 (root fragments from bean) and I3 (mixed root fragments from rice and bean). The results showed that soils inoculated with I1 and I3, were characterized by high phosphatase activity. These two treatments enhance also the amount of nitrogen and phosphorus in the aerial part of upland rice intercropped with bean. These results suggest that the bean with its symbiont can be considered as ecological engineers that stimulate the biological functioning of soils and is beneficial for upland rice cultivation.

Bacteria are an indivisible component of drinking water distribution systems which, by colonizing them, form complex communities. It is assumed that variations in the structure and composition of this microbiome could reflect a change in water quality related to different events (stagnation, biocorrosion, pressure change, etc.). A major sampling campaign was conducted within the Paris drinking water distribution systems allowing to assess the diversity and the dynamic of these bacterial communities using three different methods: description of the community by metabarcoding, heterotrophic plate count and quantification by PCR of three opportunistic pathogens, Mycobacterium spp. L. pneumophila, and P. aeruginosa. This study revealed some diversity within the drinking water bacterial communities. Culture and quantitative PCR methods also reveal the ecological importance of the Mycobacterium genus. The integration of spatio-temporal and physico-chemical parameters of drinking water into analyses has highlighted a relative stability of bacterial communities. However, variations in the structure of the communities are visible following important climatic events, without consequences on the sanitary quality of the water. Altogether, our work suggests that the use in parallel of different methodologies, particularly metabarcoding, has improved our knowledge of the bacterial communities within the Paris drinking water distribution systems and better observe subtle changes, invisible to conventional methods.; Les bactéries sont une composante indissociable des réseaux de distribution d’eau potable qui, en les colonisant, forment des communautés complexes. Il est émis l’hypothèse que des variations de structure et de composition de ce microbiome pourraient refléter des changements de la qualité de l’eau liés à différents phénomènes (stagnation, biocorrosion, changement de pression, ...). Une importante campagne de prélèvements menée sur le réseau d’eau potable de Paris a permis d’apprécier la dynamique de ces communautés bactériennes selon trois méthodes différentes : la description de la communauté par metabarcoding, la culture de la flore hétérotrophe totale et la quantification par PCR de trois pathogènes opportunistes, Mycobacterium spp. L. pneumophila, et P. aeruginosa. Cette étude a mis en évidence une certaine diversité au sein des communautés bactériennes de l’eau potable malgré une prédominance des genres Hyphomicrobium et Phreatobacter. Les méthodes de culture et de PCR quantitative mettent également à jour l’importance écologique du genre Mycobacterium. L’intégration aux analyses des paramètres spatio-temporels et physico-chimiques de l’eau potable a permis de constater une relative stabilité des communautés bactériennes. Cependant, suite à d’importants évènements climatiques, des variations dans la structure des communautés sont visibles sans conséquence sur la qualité sanitaire de l’eau. Ces travaux suggèrent que l’utilisation en parallèle de différentes méthodologies, et notamment l’apport du metabarcoding, permet d’améliorer la connaissance sur le réseau de distribution d’eau potable et de mieux observer des changements fins, invisibles aux méthodes classiques.

Bacteria are an indivisible component of drinking water distribution systems which, by colonizing them, form complex communities. It is assumed that variations in the structure and composition of this microbiome could reflect a change in water quality related to different events (stagnation, biocorrosion, pressure change, etc.). A major sampling campaign was conducted within the Paris drinking water distribution systems allowing to assess the diversity and the dynamic of these bacterial communities using three different methods: description of the community by metabarcoding, heterotrophic plate count and quantification by PCR of three opportunistic pathogens, Mycobacterium spp. L. pneumophila, and P. aeruginosa. This study revealed some diversity within the drinking water bacterial communities. Culture and quantitative PCR methods also reveal the ecological importance of the Mycobacterium genus. The integration of spatio-temporal and physico-chemical parameters of drinking water into analyses has highlighted a relative stability of bacterial communities. However, variations in the structure of the communities are visible following important climatic events, without consequences on the sanitary quality of the water. Altogether, our work suggests that the use in parallel of different methodologies, particularly metabarcoding, has improved our knowledge of the bacterial communities within the Paris drinking water distribution systems and better observe subtle changes, invisible to conventional methods.; Les bactéries sont une composante indissociable des réseaux de distribution d’eau potable qui, en les colonisant, forment des communautés complexes. Il est émis l’hypothèse que des variations de structure et de composition de ce microbiome pourraient refléter des changements de la qualité de l’eau liés à différents phénomènes (stagnation, biocorrosion, changement de pression, ...). Une importante campagne de prélèvements menée sur le réseau d’eau potable de Paris a permis d’apprécier la dynamique de ces communautés bactériennes selon trois méthodes différentes : la description de la communauté par metabarcoding, la culture de la flore hétérotrophe totale et la quantification par PCR de trois pathogènes opportunistes, Mycobacterium spp. L. pneumophila, et P. aeruginosa. Cette étude a mis en évidence une certaine diversité au sein des communautés bactériennes de l’eau potable malgré une prédominance des genres Hyphomicrobium et Phreatobacter. Les méthodes de culture et de PCR quantitative mettent également à jour l’importance écologique du genre Mycobacterium. L’intégration aux analyses des paramètres spatio-temporels et physico-chimiques de l’eau potable a permis de constater une relative stabilité des communautés bactériennes. Cependant, suite à d’importants évènements climatiques, des variations dans la structure des communautés sont visibles sans conséquence sur la qualité sanitaire de l’eau. Ces travaux suggèrent que l’utilisation en parallèle de différentes méthodologies, et notamment l’apport du metabarcoding, permet d’améliorer la connaissance sur le réseau de distribution d’eau potable et de mieux observer des changements fins, invisibles aux méthodes classiques.

My thesis subject includes one of the global projects of the UMR UFC/CNRS 6249 Chrono-Environnement entitled "phytoremediation strategies based on the use of trees and associated microorganisms", which is based, among other things, on 2 research projects:•the PROLIPHYT project (Eco-Industry programme, 2013-2018, ADEME) entitled "Production of woody phytoremediants",•the PHYTOCHEM project (ANR CD2i, 2013-2018) entitled "Development of eco-innovative chemical processes to exploit biomasses from phytotechnologies".The general objectives are to improve the phytoremediation potential of a panel of woody species and to develop the microbial potential for assisted phytoremediation on contaminated soil. In addition to limiting the impact of pollutants, this strategy aims to promote the production of biomass on land abandoned and not exploitable by agriculture, while ensuring the biodiversity needed to restore an anthropogenic ecosystem.My thesis work is financed through a ministerial doctoral contract for disability (dyslexia). It is based on the rehabilitation of two industrial sediment storage areas, used until the 2000s. These two experimental sites (INOVYN site of Saint-Symphorien-sur-Saône in Côte-d'Or, CRISTAL site of Ochsenfeld in Alsace) present very particular physico-chemical characteristics which make them privileged places of study. The first is a former settling lagoon whose sediments enriched in Hg, Ba and As come from the treatment of wastewater from SOLVAY's Hg electrolysis process. The second is a lagoon consisting of a backfill in which the titanium dioxide extraction residues from the CRISTAL Thann Plant have been stored since the 1930s. In contrast to the first experimental site, there is a low abundance of flora which results in heterogeneous development of a main woody species, the birch.The natural and spontaneous recolonisation of plants, more particularly woody species on both sites, is undoubtedly the result of close collaboration with telluric microorganisms located near their root systems. We have thus chosen to work on 3 pioneer species that have naturally relocated to the two study sites: willow and poplar for the industrial wasteland of Tavaux and birch for the effluent treatment unit at the Ochsenfeld site.; Mon sujet de thèse intègre l’un des projets globaux de l’UMR UFC/CNRS 6249 Chrono-Environnement intitule « stratégies de phytoremédiation basées sur l’utilisation d’arbres et de microorganismes associés », qui s’appuie, entre autre, sur 2 projets de recherche :•le projet PROLIPHYT (programme Eco-Industrie, 2013-2018, ADEME) intitulé « PROduction de LIgneux PHYtoremédiants»,•le projet PHYTOCHEM (ANR CD2i, 2013-2018) intitulé « Développement de procédés chimiques éco-innovants pour valoriser les biomasses issues des phytotechnologies ».Les objectifs généraux sont d’améliorer le potentiel de phytoremédiation d’un panel d’espèces ligneuses et de développer le potentiel microbien pour une phytoremédiation aidée sur sol contaminé. En plus de limiter l’impact des polluants, cette stratégie vise à promouvoir la production de biomasse sur sols délaissés et non exploitables par l’agriculture, tout en assurant la biodiversité nécessaire à la restauration d’un écosystème anthropogénique.Mon travail de thèse est financé au travers un contrat doctoral ministériel handicap (dyslexie). Il s’appuie sur la réhabilitation de deux zones de stockage de sédiments industriels, utilisés jusque dans les années 2000. Ces deux sites expérimentaux (site INOVYN de St Symphorien-sur-Saône en Côte d’Or, site CRISTAL de l’Ochsenfeld en Alsace) présentent des caractéristiques physico-chimiques très particulières qui en font des lieux d’étude privilégiés. Le premier est une ancienne lagune de décantation dont les sédiments enrichis en Hg, Ba et As proviennent du traitement des eaux usées issues du procédé d’électrolyse à Hg de l’entreprise SOLVAY. Le second est une lagune constituée d’un remblai dans lequel ont été stockés depuis les années 1930, les résidus d’extraction du dioxyde de titane de l’Usine CRISTAL de Thann. A l’inverse du premier site expérimental, on observe une flore peu abondante qui se traduit par un développement hétérogène d’une espèce ligneuse principale, le bouleau.La recolonisation naturelle et spontanée de végétaux, plus particulièrement d’espèces ligneuses sur les deux sites est sans doute le résultat d’étroites collaborations avec des microorganismes telluriques situés aux abords de leur système racinaire. Nous avons ainsi choisi de travailler sur 3 espèces pionnières qui se sont naturellement réimplantées sur les deux sites d’études : le saule et le peuplier pour la friche industrielle de Tavaux et le bouleau pour l’unité de traitement des effluents du site de l’Ochsenfeld.

Investigations into life history of microorganisms that cause plant diseases have been limited mostly to contexts where they are in interaction with plants, and with cropped or otherwise managed vegetation. Therefore, knowledge about the diversity of plant pathogens, about potential reservoirs of inoculum and about the processes that contribute to their survival and adaptation is limited to these contexts. The agro-centric perspective of plant pathogen life histories is incoherent with respect to the capacity of many of them to persist as saprophytes on various substrates. In this context we have investigated the ubiquity of the broad host range necrotrophic fungus Botrytis cinerea, outside of agricultural settings and have determined if the populations in these natural habitats can be distinguished phenotypically and phylogenetically from populations isolated from diseased crops. Over a period of 5 years, we isolated B. cinerea from 235 samples of various substrates collected in France including rainfall, snowpack, river, and lake water, epilithic biofilms in mountain streams, leaf litter and plant debris, rock surfaces, bird feathers and healthy wild plants from outside of agricultural fields. All substrates except rock surfaces harbored B. cinerea leading us to establish a collection of purified strains that were compared to B. cinerea from diseased tomato, grapes and various other crops in France. Phylogenetic comparisons of 321 strains from crop plants and 100 strains from environmental substrates based on sequences of 9 microsatellite markers revealed that strains from crops and the environment could not be distinguished. Furthermore, the genetic diversity of strains outside of agriculture was just as broad as within agriculture. In tests to determine the aggressiveness of strains on tomato stems, the mean disease severity caused by strains from environmental substrates was statistically identical to the severity of disease caused by strains from tomato, but was significantly greater than the severity caused by strains from grape or other crops. Our results suggest that highly diverse populations of this plant pathogen persist outside of agriculture in association with substrates other than plants and that this part of their life history is compatible with its capacity to maintain its potential as plant pathogen.

Methods to ensure the health of crops owe their efficacy to the extent to which we understand the ecology and biology of environmental microorganisms and the conditions under which their interactions with plants lead to losses in crop quality or yield. However, in the pursuit of this knowledge, notions of the ecology of plant-pathogenic microorganisms have been reduced to a plant-centric and agro-centric focus. With increasing global change, i.e. changes that encompass not only climate, but also biodiversity, the geographical distribution of biomes, human demographic and socio-economic adaptations and land use, new plant health problems will emerge via a range of processes influenced by these changes. Hence, knowledge of the ecology of plant pathogens will play an increasingly important role in the anticipation and response to disease emergence. Here, we present our opinion on the major challenges facing the study of the ecology of plant-pathogenic bacteria. We argue that the discovery of markedly novel insights into the ecology of plant-pathogenic bacteria is most likely to happen within a framework of more extensive scales of space, time and biotic interactions than those that currently guide much of the research on these bacteria. This will set a context that is more propitious for the discovery of unsuspected drivers of the survival and diversification of plant-pathogenic bacteria and of the factors most critical for disease emergence, and will set the foundation for new approaches to the sustainable management of plant health. We describe the contextual background of, justification for and specific research questions with regard to the following challenges: Development of terminology to describe plant-bacterial relationships in terms of bacterial fitness. Definition of the full scope of the environments in which plant-pathogenic bacteria reside or survive. Delineation of pertinent phylogenetic contours of plant-pathogenic bacteria and naming of strains independent of their presumed life style. Assessment of how traits of plant-pathogenic bacteria evolve within the overall framework of their life history. Exploration of possible beneficial ecosystem services contributed to by plant-pathogenic bacteria.

BGPI : équipe 5; The structure of pathogen populations is an important driver of epidemics affecting crops and natural plant communities. Comparing the composition of two pathogen populations consisting of assemblages of genotypes or phenotypes is a crucial, recurrent question encountered in many studies in plant disease epidemiology. Determining if there is a significant difference between two sets of proportions is also a generic question for numerous biological fields. When samples are small and data are sparse, it is not straightforward to provide an accurate answer to this simple question because routine statistical tests may not be exactly calibrated. To tackle this issue, we built a computationally-intensive testing procedure, namely the Generalized Monte Carlo Plug-In test with Calibration (GMCPIC test), which is implemented in an R package available at http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.53996. A simulation study was carried out to assess the performance of the proposed methodology and to make a comparison with standard statistical tests. This study allows us to give advice on how to apply the proposed method, depending on the sample sizes. The proposed methodology was then applied to real datasets and the results of the analyses were discussed from an epidemiological perspective. The applications to real data sets deal with three topics in plant pathology: the reproduction of Magnaporthe oryzae, the spatial structure of Pseudomonas syringae, and the temporal recurrence of Puccinia triticina.

Nitrous oxide (N2O) is an important greenhouse gas (GHG) and the main ozone depleting substance. Agricultural soils are the main anthropogenic-induced source of this GHG. The concentration of N2O in the atmosphere is steadily increasing, but we still lack knowledge on the factors controlling its production and consumption in soils. The reduction of N2O to N2 by microorganisms harboring the N2O reductase gene (nosZ) is the only known biological process able to consume this GHG. Recent studies revealed a previously unknown clade of N2O-reducers which was shown to be important to the N2O sink capacity of soils. This thesis seeks to gain a greater understanding on the ecology of N2O-reducers in agricultural soils. A combination of laboratory incubation and field experiments were used to gain knowledge on the importance of N2O-producers and N2O-reducers to the soil N2O production. Additionally, the potential of agricultural practices to modify those microbial communities were assessed.We showed experimentally, in laboratory incubations, that the addition of a non-denitrifying strain Dyadobacter fermentans, which possesses the previously unaccounted N2O reductase NosZII, reduced N2O production in 1/3 of the tested soils. Remarkably, after addition of the nosZII strain, some soils became a N2O sink, as negative rates were recorded. This experiment provided unambiguous evidence that the overlooked non-denitrifying nosZII bacteria can contribute to N2O consumption in soil.Our evaluation of agricultural field experiments showed limited impact of agricultural practices on the microbial communities except for tillage management, and differences observed between an annual and a perennial cropping system. Increasing tillage management enhanced nosZII diversity. Higher diversity of the nosZII clade was also observed in the annual cropping system than in the perennial cropping system. Overall, the recently identified clade of N2O-reducers was more sensitive to environmental variables than the previously known clade (nosZI). The community structure of these two groups was explained by common and uncommon soil properties suggesting niche specialization between the two N2O-reducers.In an attempt to understand the relationship between the microbial communities and process rates, we assessed the potential denitrification and nitrification rates, and in situ N2O emissions. Potential N2O production and potential denitrification activity were used to calculate the denitrification end-product ratio. The diversity of nosZII was negatively related to the N2O:N2 ratio and explained the highest fraction of its variation (26%), while the potential N2O production and potential denitrification activity were mainly explained by the soil properties. To better evaluate the contribution of different factors to the in situ emissions, more than 70000 N2O measurements were subdivided into different ranges, from low to high rates. Interestingly, the low range of in situ N2O emissions was only related to soil pH, while the high ranges were also strongly related to the microbial communities. This result suggests that the “base-line” N2O emissions might be more regulated by soil edaphic conditions than by microorganisms, the lasts being more important for the high emissions ranges. Among the significant microbial variables, we found that the diversity of nosZII was negatively related to the high ranges of in situ N2O emissions.In conclusion, our results highlight the relevance of the second clade of N2O-reducers to the fate of N2O in soil. Our results also suggest niche differentiation between the two N2O-reducing clades with nosZII being more responsive to environmental variables. Agricultural practices showed limited impact on the two guilds. Further research is needed to test the niche specialization between the two groups, to disentangle their controlling factors, and to evaluate their potential for N2O mitigation.; Le protoxyde d’azote (N2O) est un gaz à effet de serre (GES) important et la principale substance attaquant la couche d'ozone. Les sols agricoles sont la principale source anthropique de ce GES. La concentration de N2O dans l'atmosphère est en constante augmentation, mais nous manquons de connaissances sur les facteurs contrôlant sa production et sa consommation dans les sols. La réduction du N2O en N2 par des microorganismes porteurs du gène codant pour la N2O réductase (nosZ) est le seul processus biologique capable de réduire ce GES. Des études récentes ont mis en évidence un clade précédemment inconnu de réducteurs du N2O qui interfère de manière significative avec la quantité de N2O produite dans les sols. Cette thèse a cherché à mieux comprendre l'écologie des réducteurs du N2O dans les sols agricoles.Une combinaison d'expériences d'incubation en laboratoire mais aussi d’expériences en plein champs a été utilisée pour essayer de mieux comprendre la production de N2O dans le sol, en analysant l’influence conjointe des producteurs et réducteurs de N2O. Nous avons aussi évalué l’impact des pratiques agricoles et leurs potentiels à modifier ces communautés microbiennes. Suite aux essais réalisés en laboratoire, nous avons montré que l'ajout d'une souche non-dénitrifiante Dyadobacter fermentans,possédant la N2O réductase NosZII, permettait de réduire la production de N2O dans 1/3 des sols testés. Certains sols sont même devenus consommateurs de N2O suite à l'ajout de la souche nosZII. Cette expérience a démontré la contribution des bactéries nosZII non-dénitrifiantes dans la consommation de N2O dans le sol.D’autre part, nos analyses en contexte agricole ont montré que les pratiques agricoles testées ont peu d’influence sur les communautés microbiennes considérées, les exceptions étant le travail du sol (labour), et le système de culture (annuel ou pérenne). L’intensifiant du travail du sol induit une augmentation de la diversité de nosZII. Nous observons le même phénomène dans le système de culture annuel comparé au système de culture pérenne. D’autres résultats nous permettent aussi d’affirmer que le clade récemment identifié de réducteurs du N2O est plus sensible aux variables environnementales que le clade précédemment connu (nosZI). Les variations de propriétés du sol, notamment pH et C:N structurent les communautés microbiennes appartenant à ces 2 clades indiquant une spécialisation de niche pour chacun de ces deux clades de N2O-réducteurs.Pour mieux comprendre les relations entre les communautés microbiennes et les processus impliqués, nous avons évalué les activités potentielles de dénitrification et de nitrification, et les émissions de N2O in situ. La production potentielle de N2O et l'activité potentielle de dénitrification ont été utilisées pour calculer le ratio de production de N2O (N2O:N2). La diversité du clade nosZII est négativement corrélée au ratio N2O:N2, et explique à elle seule la plus grande part de variance observée du ratio N2O:N2. Les variations de production potentielle de N2O et d'activité potentielle de dénitrification sont elles expliquées principalement par les variations de propriétés du sol. Afin de mieux évaluer la contribution des différents facteurs édaphiques et microbiologiques aux variations d’émission in situ de N2O, 70000 mesures ont été subdivisées en différentes gammes d’émission de N2O, d‘émissions dites de base à des émissions élevées. Fait intéressant, les variations d’émissions in situ de N2O dites de base sont seulement liées à des variations du pH du sol, alors que les variations d’émissions dites élevées sont également fortement associées aux variations de diversité des communautés microbiennes. Parmi les variables microbiennes importantes, nous avons constaté que la diversité des nosZII est négativement liée aux émissions de N2O in situ dites élevées.En conclusion, nos résultats mettent en évidence l’importance du clade nosZII pour le cycle du N2O dans le sol (...).

International audience

International audience; Soilless cultures were originally developed to control soilborne diseases. Soilless cultures provide several advantages for growers such as greater production of crops, reduced energy consumption, better control of growth and independence of soil quality. However, diseases specific to hydroponics have been reported. For instance, zoospore-producing microorganisms such as Pythium and Phytophthora spp. are particularly well adapted to aquatic environments. Their growth in soilless substrates is favoured by the recirculation of the nutrient solution. These pathogenic microorganisms are usually controlled by disinfection methods but such methods are only effective as a preventive measure. Contrary to biofiltration, active treatments such as UV, heat and ozonisation have the disadvantage of eliminating not only the harmful microorganisms but also the beneficial indigenous microorganisms. Here, we review microbial populations that colonise ecological niches of hydroponic greenhouse systems. Three topics are discussed: (1) the general microflora; (2) the pathogenic microflora that are typical to hydroponic systems; and (3) the non-pathogenic and possibly beneficial microflora, and their use in the control of plant diseases in soilless greenhouse systems. Technical, economic and environmental concerns are forcing the adoption of new sustainable methods such as the use of microbial antagonists. Thus, increased attention is now focused on the role of natural microflora in suppressing certain diseases. Managing disease suppression in hydroponics represents a promising way of controlling pathogens. Three main strategies can be used: (1) increasing the level of suppressiveness by the addition of antagonistic microorganisms; (2) using a mix of microorganisms with complementary ecological traits and antagonistic abilities, combined with disinfection techniques; and (3) amending substrates to favour the development of a suppressive microflora. Increasing our knowledge on beneficial microflora, their ecology and treatments that influence their composition will help to commercialise new, ready-to-use substrates microbiologically optimised to protect plants in sustainable management systems.

National audience; Blights and cankers of fruit trees caused by Pseudomonas syringae generate significant economic losses worldwide. Given the epiphytic lifestyle of P. syringae orchard ground covers represent a potential source of inoculum of P. syringae for fruit trees. They also represent a reservoir of bacterial diversity that could be beneficial for plant health via natural antagonistic and competitive interactions within the microbial flora. This microbial reservoir could be exploited for the development of ecological engineering practices, specifically the management of ground covers to reduce their negative impact on plant health and in particular as a source of pathogenic strains of P. syringae. Within the species P. syringae there is a very high genetic variability, and strains are distributed into 13 phylogroups (Berge et al., 2014) with very marked differences in pathogenicity among some of these phylogroups. Until now the only method for phylogenetic identification was the sequencing of specific and conserved genes. We have now replaced this with a PCR-based method allowing fast and accurate identification of 9 of the 13 current phylogroups (Borschinger et al., submitted). Here we will present the results of an exploratory study of P. syringae populations hosted by different compartments from 4 kiwifruit and 3 apricot orchards located in the southwest of France. The analysis of the phylogenetic structure of the P. syringae populations isolated from samples of ground cover, buds, leaves, twigs, irrigation water and soil, indicates a very large inter- and intra-orchard variability. Populations are largely constituted by an assembly of strains belonging to different phylogroups. Similarities between the phylogenetic structures of populations, and genetic similarities between strains, from different samples suggests a connection between these different compartments.

National audience; Anticipating emerging plant infectious diseases (PIDs) and mitigating their impacts on host health are major socio-economic challenges. Accumulating evidence is demonstrating that PID emergence is mediated by multiple processes, including changes specific to micro-organisms, their biotic and abiotic environment and their dissemination both within and outside of agricultural systems. Management of emerging PIDs could benefit from the One Health concept that has greatly facilitated the understanding and management of emerging diseases of humans and animals due to its comprehensive integration of the ecology and biology of pathogens, and land-use considerations. The complex ecology of the bacterial plant pathogen Pseudomonas syringae provides a unique opportunity for developing such an approach for PIDs. This bacteria resides in a wide range of crop and non-crop plants, aquatic environments and in soil organic matter; and its dissemination is linked to the water cycle. P. syringae currently represents a complex of 13 genetic lineages of strains for which molecular tools of detection are available, allowing the analysis of P. syringae population structure. Phenotypic traits are highly variable and are involved in different stages of P. syringae life cycle as an epiphyte, saprophyte, pathogen and biological ice nucleator, an important property that underlies P. synringae role in rain and snow precipitation. For such a ubiquitous micro-organism as P. syringae, strategies of complete eradication are unrealistic. We will present a framework to assess how P. syringae abundance and communities can be regulated in crops in order to limit the emergence and dissemination of pathogenic strains while preserving the beneficial role of this bacteria in atmospheric processes. Specifically, we will test hypotheses on the role of i) trade-offs between phenotypic traits to explain the evolution of aggressiveness, and of ii) biotic (e.g. abundance and diversity of plant communities reservoirs of microbial diversification such as plant ground covers in fruit tree orchards) and abiotic environmental factors in pathogen emergence.

Many bacterial pathogens are well characterized but, in some cases, little is known about the populations from which they emerged. This limits understanding of the molecular mechanisms underlying disease. The crop pathogen Pseudomonas syringae sensu lato has been widely isolated from the environment, including wild plants and components of the water cycle, and causes disease in several economically important crops. Here, we compared genome sequences of 45 P. syringae crop pathogen outbreak strains with 69 closely related environmental isolates. Phylogenetic reconstruction revealed that crop pathogens emerged many times independently from environmental populations. Unexpectedly, differences in gene content between environmental populations and outbreak strains were minimal with most virulence genes present in both. However, a genome-wide association study identified a small number of genes, including the type III effector genes hopQ1 and hopD1, to be associated with crop pathogens, but not with environmental populations, suggesting that this small group of genes may play an important role in crop disease emergence. Intriguingly, genome-wide analysis of homologous recombination revealed that the locus Psyr 0346, predicted to encode a protein that confers antibiotic resistance, has been frequently exchanged among lineages and thus may contribute to pathogen fitness. Finally, we found that isolates from diseased crops and from components of the water cycle, collected during the same crop disease epidemic, form a single population. This provides the strongest evidence yet that precipitation and irrigation water are an overlooked inoculum source for disease epidemics caused by P. syringae.

Cocoa and coffee are the most traded agricultural commodities in the world. They undergo many post-harvest transformations in producing countries (tropical) before being exported. Post-harvest processes differ from one country to another and from one production site to another. The technological transformation of cocoa on commercial beans and of coffee to green coffee requires a primary process handling. These practices play a crucial role in global and organoleptic quality of the products that will be processed. Our work hypothesis isthat different post-harvest processing applied to coffee and cocoa have an influence on the structure of microbial communities. The main objective was to measure this effect by performing a global analysis of microbial ecology using a molecular biology tool (PCR-DGGE, PCR amplification coupled to denaturing gradient gel electrophoresis). This technique allows variations in microbial communities to be detected and the main microbial species to be identified by sequencing.Our approach permitted to discriminate treatments, and the geographical origin of Cameroonian and Indonesian coffees. Notably, we showed that geographical origin and coffee species have a minor impact on the structure of the microbial communities when compared to the type of process used (wet or dry).By applying the approach to cocoa, we could link the global analysis of microbial ecology (PCR-DGGE) to the analysis of volatile compounds (SPME-GC-MS) to discriminate the different post-harvest treatments. Micro-fermentation were carried out with strains isolated from cocoa (L. fermentum, A. pasteurianus, P. kudriavzevii and P. mashurica) in order to identify the origin of the volatile compounds detected in the fermented cocoa. This study contributed to to show that fermentation combined with a short storage duration before fermentation is the best method to obtain cocoa beans with more desirable aromatic compounds. The statistical analysis was used to combine the results of the two types of analyzes (microbial ecology and aromatic compounds) and get relations between the detected microbial species and volatile compounds. The identified aromatic profiles prompted us to consider the use of the tested microbial strains as starter culture for cocoa fermentation.; Le cacao et le café sont les produits agricoles les plus échangés dans le monde. Ils subissent de nombreuses transformations post-récolte au niveau des pays producteurs (tropicaux) avant d'être exportés. Les procédés de traitements post-récolte diffèrent d'un pays à l'autre voire d'un agriculteur à l'autre. La transformation technologique du cacao en fèves marchandes et des grains de café en café vert nécessite un processus primaire de manutention. Ces pratiques participent et influencent, en général, la qualité marchande et organoleptique des produits destinés à la transformation. Notre hypothèse de travail est que les différents procédés de transformation post-récolte appliqués sur le café et le cacao ont une influence sur la structure des communautés microbiennes. L'objectif principal était de pouvoir mesurer cet effet en réalisant l'analyse globale des communautés microbienne en utilisant un outil de biologie moléculaire, la PCR-DGGE (Amplification par PCR couplée à l'électrophorèse sur gel en gradient dénaturant). Cette technique a été associée au séquençage afin d'identifier les espèces microbiennes majoritaires. Cette étude a montré que les communautés microbiennes associées aux grains de café et aux fèves de cacao varient au cours des différentes étapes pour chaque type de traitement post-récolte appliqué.Notre approche a permis de discriminer les voies de traitements, et l'origine géographique du café Camerounais et Indonésien. Notamment, nous avons montré que l'origine géographique et l'espèce de café utilisée ont un impact sur l'écologie microbienne du café moins important par rapport à celui du procédé. L'application au cacao nous a permis de relier l'analyse globale de l'écologie microbienne (DGGE) à l'analyse des composés volatils (SPME-GC-MS) afin de discriminer les différents traitements post-récolte. Des micro-fermentations ont été réalisées avec des souches microbiennes isolées du cacao (L. fermentum, A. pasteurianus, P. kudriavzevii et P. mashurica) dans le but d‘identifier l'origine des composés volatils détectés sur le cacao fermenté. Notre étude a contribué à montrer que la fermentation combinée à une courte durée de stockage avant fermentation est le procédé qui permet d'obtenir des fèves contenant plus de composés aromatiques désirables sur le cacao. Une analyse statistique a permis de combiner les résultats des deux types d'analyses (écologie microbienne et composés aromatiques) et de créer des relations entre les espèces détectées et les composés volatils présents. Les profils aromatiques identifiés ont permis d'envisager l'utilisation des souches testées comme starters de culture pour la fermentation du cacao.

The anaerobic digestion process leads to the production of biomethane, a versatile renewable energy vector. The dynamics and interactions between specific microbial groups are currently considered as key research subjects towards the improvement of the anaerobic digestion (AD) process. Indeed, deeper knowledge of the ecology of AD, the dynamics of the microbial populations and their structure could provide valuable information regarding unexplained and unpredictable failures or malfunctioning of the anaerobic digestion process. The aim of this work was to characterize the microbial communities involved in the AD process, and to study their responses due to the change of operational parameters such as an increase of the organic loading rate, the reactor type (completely stirred tank reactor vs anaerobic baffled reactor), or the start-up phase of a farm reactor with a shift from psychrophilic to mesophilic temperature range. While we observed the installation of similar microbial populations between replicated reactors under stable conditions, best adapted to biogas production, the microbial communities started to diverge once the operational parameters changed. Indeed, due to deterministic environment, most of bacteria and archaea showed redundant functional adaptation to the changing environmental conditions. However, some dominant bacterial populations were also resistant in terms of presence and abundance to the environmental change. The specific microbial communities established in our studied reactors showed also discrepancies in terms of biogas yields. Furthermore, correlations between the bacterial, archaeal and eukaryotic communities were pointed out, indicating the putative influence of eukaryotes on the anaerobic digestion process and the establishment of the other microbes having crucial functions during the anaerobic biomass digestion. Interestingly, shifts inside the anaerobic microbial community due to the gradual change of operational parameters, were detected prior to any biogas production inhibition, giving the opportunity for the development of potential early microbial indicators for assessing the AD process status and improving the microbial management of anaerobic reactors, Le processus de digestion anaérobie conduit à la production de biométhane, un vecteur flexible d’énergie renouvelable. L’amélioration du rendement de ce processus est souvent évoquée comme dépendante de la compréhension approfondie de la structure et de la dynamique des communautés microbiennes qui y sont impliquées. L’objectif de la thèse a été de caractériser les communautés microbiennes impliquées dans le processus de digestion anaérobie et de déterminer l’influence de facteurs opérationnels sur leurs dynamiques. Nous nous sommes en particulier intéressés à l’augmentation du taux de charge organique, le type de digesteurs anaérobies (réacteur continu perpétuellement mélangé vs réacteur anaérobie à chicane), mais aussi à la phase de démarrage d’un digesteur de ferme avec une montée en température. En absence de conditions contraignantes, nous avons observé l’installation de populations méthanogènes les mieux adaptées à la production de biogaz dans les réacteurs étudiés et la mise en place de communautés microbiennes similaires entre réacteurs réplicats. Cependant, des changements au niveau opérationnel ont conduit au développement de communautés divergentes en termes de structure. En effet, en présence d’un environnement déterministe, la plupart des bactéries et archées impliquées en digestion anaérobie ont montré une redondance fonctionnelle à la perturbation. Toutefois, certaines populations bactériennes dominantes ont également pu montrer des phénomènes de résistance, en termes de présence et d’abondance, à l’évolution des conditions environnementales. Au cours de nos études, les différentes communautés s’installant dans les digesteurs étudiés ont également montré des aptitudes variables pour la production de biogaz. De plus, des corrélations entre les communautés bactériennes, archées et eucaryotes ont aussi été démontrées, soulignant le rôle non négligeable des eucaryotes dans le processus de digestion anaérobie et l’installation de communautés microbiennes dominantes et spécifiques à la production de biogaz. Ainsi, les changements au sein de la communauté microbienne résultant de la modification progressive de facteurs opérationnels, et ce bien avant l’apparition des premiers symptômes d’inhibition de la production de biogaz, pourraient permettre le développement d’indicateurs microbiens de l’état du processus de digestion anaérobie et donc la mise en place d’une gestion microbiologique raisonnée des digesteurs anaérobies

National audience

The overall objective of this thesis was to study the microbial mechanisms involved in the evolution of the structure and the properties of the natural rubber from Hevea brasiliensis during the maturation of latex and cup-coagula. For this, three levels of analyses were performed on maturation experiments under controlled conditions: dry rubber structure and properties, biochemistry and microbial flora. After a methodology development phase aiming at (i) optimizing maturation conditions in a controlled chamber and (ii) defining suitable DNA extraction methods, samples of serum and dry rubber coagulum were produced at different times and under different maturation treatments varying three parameters: the presence of microorganisms, the presence of oxygen, and the latex coagulation method. Dry rubber analyses concerned macrostructure (P0, P30 and PRI) and mesostructure (Mw, Mn and total gel). The microbial flora was analyzed using several complementary methods: plate-counts, total DNA determination, cloning / sequencing and 454 pyrosequencing. The objective was to assess microbial diversity on field and in latex, and to follow the dynamics of their evolution during maturation in a controlled environment. Various biochemical investigations were performed on latex, serum and dry rubber (nitrogen content, proteins, lipids, sugars, quebrachitol, organic acids). The results were then analyzed for correlations to propose mechanisms linking changes in dry rubber properties, latex and coagula biochemistry, and their evolution under the action of microorganisms and enzymes. Some ideas for improving technical routes in the process are also proposed.; L'objectif général de cette thèse était d'étudier les mécanismes microbiens intervenant dans l'évolution de la structure et des propriétés du caoutchouc naturel produit à partir du latex d'Hevea brasiliensis lors de la maturation du latex et des coagula de tasse. Pour cela, trois niveaux d'analyses ont été réalisés sur des expériences de maturation en conditions contrôlées : analyse de la structure et des propriétés du caoutchouc sec, analyse des flores microbiennes et analyses biochimiques. Après une phase de mises au point méthodologiques permettant notamment d'optimiser les conditions de maturation en chambre contrôlée et de définir une méthode d'extraction d'ADN adaptée au latex et au sérum de coagulum, des échantillons de caoutchouc sec et de sérum ont été produits à différents temps de maturation et selon différents traitements faisant varier trois paramètres : la présence de microorganismes, la présence d'oxygène, et le mode de coagulation du latex. Les analyses sur caoutchouc sec se sont portées sur la macrostructure (P0, P30 et PRI) et sur la mésostructure (Mw, Mn et gel total). L'analyse des flores microbiennes s'est appuyée sur plusieurs méthodologies complémentaires : comptages sur boîtes, dosage de l'ADN total, clonage/séquençage et pyroséquençage 454. L'objectif était d'évaluer la diversité des flores sur plantation et dans le latex ainsi que de suivre la dynamique de leur évolution au cours de la maturation en milieu contrôlé. Diverses analyses biochimiques ont réalisées sur latex, sérum et caoutchouc sec (taux d'azote, protéines, lipides, sucres, québrachitol, acides organiques). Les résultats obtenus ont ensuite été analysés en vue d'établir des corrélations et de proposer des mécanismes reliant l'évolution des propriétés du caoutchouc sec à celle de la biochimie du latex et des coagula et de leur évolution sous l'action des microorganismes et des enzymes, et de proposer quelques pistes en vue de l'amélioration des itinéraires techniques dans la filière.

The overall objective of this thesis was to study the microbial mechanisms involved in the evolution of the structure and the properties of the natural rubber from Hevea brasiliensis during the maturation of latex and cup-coagula. For this, three levels of analyses were performed on maturation experiments under controlled conditions: dry rubber structure and properties, biochemistry and microbial flora. After a methodology development phase aiming at (i) optimizing maturation conditions in a controlled chamber and (ii) defining suitable DNA extraction methods, samples of serum and dry rubber coagulum were produced at different times and under different maturation treatments varying three parameters: the presence of microorganisms, the presence of oxygen, and the latex coagulation method. Dry rubber analyses concerned macrostructure (P0, P30 and PRI) and mesostructure (Mw, Mn and total gel). The microbial flora was analyzed using several complementary methods: plate-counts, total DNA determination, cloning / sequencing and 454 pyrosequencing. The objective was to assess microbial diversity on field and in latex, and to follow the dynamics of their evolution during maturation in a controlled environment. Various biochemical investigations were performed on latex, serum and dry rubber (nitrogen content, proteins, lipids, sugars, quebrachitol, organic acids). The results were then analyzed for correlations to propose mechanisms linking changes in dry rubber properties, latex and coagula biochemistry, and their evolution under the action of microorganisms and enzymes. Some ideas for improving technical routes in the process are also proposed.; L'objectif général de cette thèse était d'étudier les mécanismes microbiens intervenant dans l'évolution de la structure et des propriétés du caoutchouc naturel produit à partir du latex d'Hevea brasiliensis lors de la maturation du latex et des coagula de tasse. Pour cela, trois niveaux d'analyses ont été réalisés sur des expériences de maturation en conditions contrôlées : analyse de la structure et des propriétés du caoutchouc sec, analyse des flores microbiennes et analyses biochimiques. Après une phase de mises au point méthodologiques permettant notamment d'optimiser les conditions de maturation en chambre contrôlée et de définir une méthode d'extraction d'ADN adaptée au latex et au sérum de coagulum, des échantillons de caoutchouc sec et de sérum ont été produits à différents temps de maturation et selon différents traitements faisant varier trois paramètres : la présence de microorganismes, la présence d'oxygène, et le mode de coagulation du latex. Les analyses sur caoutchouc sec se sont portées sur la macrostructure (P0, P30 et PRI) et sur la mésostructure (Mw, Mn et gel total). L'analyse des flores microbiennes s'est appuyée sur plusieurs méthodologies complémentaires : comptages sur boîtes, dosage de l'ADN total, clonage/séquençage et pyroséquençage 454. L'objectif était d'évaluer la diversité des flores sur plantation et dans le latex ainsi que de suivre la dynamique de leur évolution au cours de la maturation en milieu contrôlé. Diverses analyses biochimiques ont réalisées sur latex, sérum et caoutchouc sec (taux d'azote, protéines, lipides, sucres, québrachitol, acides organiques). Les résultats obtenus ont ensuite été analysés en vue d'établir des corrélations et de proposer des mécanismes reliant l'évolution des propriétés du caoutchouc sec à celle de la biochimie du latex et des coagula et de leur évolution sous l'action des microorganismes et des enzymes, et de proposer quelques pistes en vue de l'amélioration des itinéraires techniques dans la filière.

National audience

International audience; The Pseudomonas syringae complex is composed of numerous genetic lineages of strains from both agricultural and environmental habitats including habitats closely linked to the water cycle. The new insights from the discovery of this bacterial species in habitats outside of agricultural contexts per se have led to the revelation of a wide diversity of strains in this complex beyond what was known from agricultural contexts. Here, through Multi Locus Sequence Typing (MLST) of 216 strains, we identified 23 clades within 13 phylogroups among which the seven previously described P. syringae phylogroups were included. The phylogeny of the core genome of 29 strains representing nine phylogroups was similar to the phylogeny obtained with MLST thereby confirming the robustness of MLST-phylogroups. We show that phenotypic traits rarely provide a satisfactory means for classification of strains even if some combinations are highly probable in some phylogroups. We demonstrate that the citrate synthase (cts) housekeeping gene can accurately predict the phylogenetic affiliation for more than 97% of strains tested. We propose a list of cts sequences to be used as a simple tool for quickly and precisely classifying new strains. Finally, our analysis leads to predictions about the diversity of P. syringae that is yet to be discovered. We present here an expandable framework mainly based on cts genetic analysis into which more diversity can be integrated.

Impact of different fertilization practices on soil, grape and wine quality. 1. International Symposium on Grapevine Roots

Les sols forestiers sont des habitats hétérogènes, véritables réservoirs de microorganismes. Parmi ces microorganismes, les eucaryotes filamenteux (champignons et oomycètes) sont très divers et jouent un rôle important dans le fonctionnement et la durabilité des écosystèmes forestiers. Leur diversité et leur répartition spatiale à différentes échelles sont encore peu connues et les facteurs qui sous-tendent cette dispersion sont encore peu étudiés. Aussi, les objectifs étaient (i) d'exploiter le séquençage haut-débit pour des études d'écologie microbienne à large échelle et valider son application aux communautés d'oomycètes pathogènes en milieu forestier, (ii) de décrire ces communautés microbiennes, en termes de diversité et de structure, à différentes échelles spatiales (locale, régionale et continentale), (iii) de caractériser les variables biotiques et abiotiques structurant ces communautés et (iv) d'évaluer la réponse éventuelle des communautés aux variations climatiques. Une première étude pilote à l'échelle de la parcelle a été suivi de deux études à grande échelle spatiale le long de gradients environnementaux. Des gradients d'altitude et un gradient latitudinal, à l'échelle continentale, ont été utilisés comme gradient climatique. L'étude préliminaire a donc validé l'utilisation du pyroséquençage pour les communautés fongiques, et en particulier pour les espèces ectomycorhiziennes, et apporté des éléments pour établir une méthodologie d'échantillonnage couplée à cette technique. L'application de ces outils moléculaires à l'étude des communautés oomycètes pathogènes reste à optimiser. Les résultats obtenus sur les communautés fongiques telluriques suggèrent que dans l'hypothèse d'un réchauffement climatique, la richesse fongique ne serait pas directement affectée mais la composition des communautés le serait. La composition des communautés fongiques est également fortement liée au pH du sol. Ces résultats sont à affiner en étudiant plus en détail divers groupes taxonomiques et écologiques en lien avec des variables climatiques plus précises. Par ailleurs, de nombreuses perspectives sont envisageables pour améliorer la détection des oomycètes dans les sols forestiers, qui reste un challenge en écologie microbienne, Forest soils are heterogeneous habitats full of microorganisms. In particular, the filamentous eukaryotes (fungi and oomycetes) exhibit a huge diversity and play essential functions in the dynamic and sustainable growth of the forest ecosystem. However, their diversity and their distribution are poorly known; thus, so are the structuring factors of these microbial communities. The main goals were: (i) use a high-throughput pyrosequencing to study soil microbial communities at a broad geographical scale, and particularly to validate its use for the study of soil forest pathogenic oomycete communities, (ii) study the diversity and structure of fungal and pathogenic oomycetes communities at several spatial scales, (iii) identify possible climatic and edaphic variables structuring these communities and (iv) estimate the possible response of these microbial communities to climatic variation. A pilot study was undertaken at the stand scale. Then, two additional studies were carried out along environmental gradients at the regional and continental scales. The use of the pyrosequencing technique was found appropriate for the fungal communities, but difficulties arose in studying the pathogenic oomycete community. At the stand scale, results suggested the soil to be a valuable substitute for the roots to access the ectomycorrhizal richness and composition using pyrosequencing. The results along the broad scale gradients suggested that fungal richness may not be affected by climate warming but that the composition would be. Moreover, our work indicated that soil pH is a major factor explaining fungal community composition. The main conclusions are still to be confirmed and deeper knowledge of the response of different fungal phylum, or family, would be required. The detection and thus the diversity estimation of the pathogenic oomycetes in forest soil remains a current challenge.

L'implication des tours aéro-réfrigérantes dites « ouvertes », dans les cas de légionellose, demeure à l'heure actuel un problème de santé public malgré la multitude de composés biocides disponibles qui, parfois, sont écotoxiques et appliqués à de forte concentrations. L'efficacité de la majorité de ces biocides est étudiée vis-à-vis des formes planctoniques des microorganismes. Cette étude s'intéresse à la mise au point de deux procédés de traitement du risque Legionella pneumophila : H2O2/UV et ClO2, avec la prise en compte particulière des communautés microbiennes fixées et notamment des protozoaires qui constituent l'hôte naturel de cette bactérie. La démarche expérimentale adoptée pour l'étude de l'efficacité de ces traitements, s'est appuyée sur des biofilms environnementaux naturellement contaminés par des légionelles et issus d'une source thermale. La caractérisation des légionelles isolées des biofilms de cette source montre le maintien du sérogroupe 1 de L. pneumophila et l'apparition de deux autres sérogroupes non reportés dans des études précédentes (sg10 et sg12), avec toutefois une prédominance du sérogroupe 12. Quel que soit le sérogroupe, ces souches environnementales se sont avérées plus virulentes vis-à-vis de l'amibe Acantamoeba castellanii, que les souches cliniques de Lp1 répertoriées. A l'état planctonique elles se sont également avérées très sensibles aux traitements H2O2/UV et UV seul. A l'échelle expérimentale, les deux traitements, H2O2/UV et ClO2, montrent une performance élevée vis-à-vis des biofilms. L'étude a particulièrement mis en évidence le rôle du facteur trophique et de l'adaptation des bactéries au stress oxydatif dans la performance des traitements mais aussi dans l'apparition de la reviviscence. L'application des traitements à des installations en vraie grandeur a permis de conforter les résultats expérimentaux et de mettre l'accent, dans le contexte des sites étudiés, sur les limites de leur efficacité et sur la nécessité d'ajustements des doses appliquées (concentrations des biocides, flux d'irradiation UV, mode d'application) aux particularités des contextes industriels., Cooling towers are considered as one of the major sources of Legionella pneumophila, the causal agent of Legionnaires' disease. Despite the high number of commercial disinfectants dedicated to it, the Legionella threat is still rising especially in connection with cooling towers. The efficacy of most disinfectants is demonstrated on planktonic bacteria while very few studies have been devoted to their effects on biofilms. The main objective of the study was to optimize two treatments dedicated to the control of biofilms in cooling towers, H2O2/UV and ClO2, so as to reduce the risk associated to Legionella pneumophila while minimizing environmental damages. Their efficacy was studied against environmental biofilms developed in a hot sulphur spring where presence of L. pneumophila is permanent. Their analysis revealed the occurrence of Lp serogroups 1 (Lp1) and of two serogroups not reported in previous studies that were oriented toward water samples, though (Lp10 and Lp12). The environmental strains we isolated display a higher cytotoxicity and virulence towards the amoeba Acantamoeba castellanii than those of known Lp1 epidemic strains and a higher sensitivity to UV and H2O2/UV. In the experimental part of the study, ClO2 and H2O2/UV display a high efficacy against biofilms. Furthermore the study showed the role of trophic parameters and of bacterial adaptation to oxidative stress on the performance of the treatments but also on biofilms regrowth. The experiments performed at the industrial scale corroborate the results gained at the pilot scale and focus on the relationships between the dose and the effectiveness of each treatment. Our results suggest the possibility to apply the process to an industrial scale with necessary adjustments about doses and injection modalities to the context of the considered sites.

Methane, a major greenhouse gas, is produced and consumed mainly by the metabolic activity of microorganisms affiliated to the domains Archaea and Bacteria. In order to understand the biogeochemical cycling of methane, it is essential to identify all the biological actors involved, as well as environmental factors modulating their activity. Freshwater lakes are a major source of methane because environmental conditions occurring in these ecosystems favor methanogenesis over other terminal processes of anaerobic degradation of organic matter. In this thesis, studies of communities involved in the biogeochemical cycling of methane were carried out in the water column and anoxic sediment of Lake Pavin (Auvergne), the unique French meromictic lake. This ecosystem has been selected as study site due to the high concentrations of methane in its deep water layer which contrast with the very low emission of this gas in the atmosphere. These geochemical observations suggest an intense activity of production and consumption of methane, providing an appropriate framework for studying the communities involved. Molecular approaches to characterize the spatial structure, composition, activity areas and factors (bottom-up and top-down) potentially involved in the regulation of methanogens and methanotrophs were, in this work, systematically associated to cultural and microcalorimetric approaches to acquire data on the physiology of microorganisms involved in the methane cycle. The results show that methanogens are distributed throughout the permanent anoxic water column (monimolimnion) and mainly in the superficial layer of the sediment situated under the monimolimnion. This metabolic group, mainly represented by species affiliated to Methanosaetaceae and Methanoregulaceae, is particularly active in the benthic zone which would be the main source of methane in this ecosystem. A new species of methanogen, Methanobacterium lacus, was isolated from these sediments and described. It enhances to the small number of methanogenic species isolated to date from freshwater lakes. The ecophysiological study of this strain suggests that the temperature could partly explain the low representation of Methanobacteriales in this ecosystem. A part of the methane appears to be directly consumed in the anoxic zone (pelagic and benthic). The existence of this process of anaerobic oxidation, supported by microcalorimetric approaches, could be in deep sediments, dependent on archaeal candidate lineages whose physiology remains enigmatic. The gradual replacement of methanogens by two archaeal candidate lineages (MBG-D and MCG) along the sedimentary profile suggests that they live in contrasted niche. The putative regulation of the archaeal communities by virus was analyzed. This study has reported the first observations of archaeovirus-like particles in a non-extreme environment (in term of temperature, pH and salinity) and virus-like particles which might represent new viral families. An intense viral activity in these sediments is suggested by i) the important number of visibly infected cells and ii) the concomitant change of the viral and prokaryotic communities with depth. While a fraction of methane is probably oxidized anaerobically, the consumption of this metabolite is mainly dependent on the activity of aerobic methanotrophs dominated by species affiliated to the genus Methylobacter, one of the main types of methanotrophs found in freshwater environments.These methanotrophs have a large area of activity, extending around both sides of the red/ox interface in the water column. This wide distribution may partly explain the low quantity of methane released by the Lake Pavin. (...); Le méthane, un des principaux gaz à effet de serre, est majoritairement produit et consommé par l'activité métabolique de microorganismes affiliés aux domaines des Archaea et des Bacteria. Afin d’appréhender le cycle biogéochimique du méthane, il est essentiel d’identifier l’ensemble des acteurs impliqués dans ce dernier ainsi que les facteurs environnementaux modulant leurs activités. Les lacs d’eau douce constituent une source importante de méthane, car, dans ces écosystèmes, les conditions environnementales favorisent la méthanogenèse au détriment d’autres processus terminaux de la dégradation anaérobie de la matière organique. Au cours de cette thèse, les études sur les communautés impliquées dans le cycle biogéochimique du méthane ont été conduites dans la colonne d’eau et les sédiments anoxiques du Lac Pavin (Auvergne), unique lac méromictique de France. Cet écosystème a été choisi comme site d'étude en raison des fortes concentrations en méthane présentes dans sa couche d'eau profonde qui contrastent avec les faibles émissions de ce gaz vers l'atmosphère. Ces observations géochimiques suggèrent une intense activité de production et de consommation du méthane, offrant un cadre pertinent pour l’étude des communautés ciblées. Les approches moléculaires visant à caractériser la structure spatiale, la composition, les zones d'activité et les facteurs (ascendants et descendants) potentiellement impliqués dans la régulation des communautés de méthanogènes et de méthanotrophes ont été, au cours de ce travail, systématiquement associées à des approches culturales et microcalorimétriques afin d’acquérir des données sur la physiologie des microorganismes impliqués dans le cycle du méthane. Les résultats obtenus mettent en évidence que les communautés de méthanogènes sont distribuées sur l’ensemble de la colonne d’eau anoxique et dans la strate superficielle des sédiments profonds. Ce groupe métabolique, essentiellement représenté par des espèces affiliées aux Methanosaetaceae et aux Methanoregulaceae, est particulièrement actif dans la zone benthique qui constituerait la source principale de méthane dans cet écosystème. Une nouvelle espèce méthanogène, Methanobacterium lacus, a été isolée de ces sédiments et décrite, et vient enrichir le faible nombre d'espèces méthanogènes isolées à ce jour à partir des lacs d'eau douce. L'étude écophysiologique de cette souche suggère que la température pourrait en partie expliquer la faible représentativité des Methanobacteriales dans cet écosystème. Une partie du méthane semble être directement consommée dans la zone anoxique (pélagique et benthique). L’existence de ce processus d’oxydation anaérobie, soutenu par les approches microcalorimétriques, pourrait être, dans les sédiments profonds, sous la dépendance de lignées candidates archéennes dont la physiologie reste encore énigmatique. Le remplacement progressif des méthanogènes par 2 lignées candidates d'archaea (MBG-D et MCG) le long du profil sédimentaire suggère qu'elle se développe dans des niche contrastées. La régulation putative des communautés archéennes par les virus a été analysée. Cette étude est la première à rapporter la présence de particules virales de type "archaeovirus" dans un environnement non-extrême (en termes de température, pH et salinité) ainsi que des particules virales pouvant représentées de nouvelles familles de virus. Une activité virale intense est suggérée dans ces sédiments par le nombre important de cellules infectées, comparativement à d'autres sédiments, et par le changement concomitant de la structure de la communauté virale et procaryotique avec la profondeur. Bien qu’une partie du méthane soit probablement oxydée en anaérobiose, la consommation de ce métabolite est principalement dépendante de l’activité de méthanotrophes aérobies dominées par des espèces affiliées au genre Methylobacter, un des principaux genres de méthanotrophes rencontré en milieu d’eau douce. (...)

The increasing eutrophication of aquatic ecosystems promotes the development of cyanobacteria, among which Microcystis is the most widespread in temperate regions. The ability of this cyanobacterium to produce a potent hepatotoxin, called the microcystin, represent a serious threat for both natural life and human health. Thus, understanding the factors determining the toxicity of Microcystis blooms is a major challenge of actual research. In this context, the main goal of this work was to study the temporal variability and the potential implication of Microcystis toxicity, at the scale of its annual life cycle. For that, it was necessary to consider more particularly, the least known parts of the cycle : the benthic survival phase, and the transition between the benthic and the planktonic phases, through the benthic recruitment and the sedimentation processes. Then, we studied the toxic potential of Microcystis populations through complementary approaches conducted at different spatio-temporal scales, by considering the genes controlling the synthesis of the microcystin, their transcription and the concentrations of microcystin. In parallel, the genetic structure of Microcystis populations was characterized in both benthic and planktonic compartments. By considering systematically the benthic life stage, we were first able to improve our knowledge on this phase of Microcystis development cycle. Thus, Microcystis is able to survive several years in deep sediments, without the population‟s toxic potential or genetic structure being degraded. On the other hand, at the sediment surface, the toxic potential and the genetic structure of the populations vary, in a similar range to what observed in the water column. Furthermore, this work also shed the light on the influence of benthic-pelagic transitions in the variability of the genetic structure and the toxic potential of the populations of Microcystis. Indeed, a genetic selection occurs during the benthic recruitment and the sedimentation processes. Although such a selection does not seem to rely on the toxic potential of the genotypes, it can greatly modify the toxic potential of both benthic and planktonic sub-populations of Microcystis., L‟eutrophisation croissante des écosystèmes aquatiques favorise le développement des cyanobactéries, parmi lesquelles Microcystis est la plus représentée dans les régions tempérées. La capacité de Microcystis à produire une puissante hépatotoxine, la microcystine, est à l‟origine de diverses perturbations écologiques, et de nombreuses nuisances sanitaires. La compréhension des facteurs déterminant la toxicité des efflorescences de Microcystis constitue, de fait, un enjeu majeur des recherches actuelles. Dans ce contexte, l‟objectif premier de ce travail de thèse était d‟étudier la variabilité temporelle et l‟implication potentielle de la toxicité de Microcystis à l‟échelle de son cycle de développement annuel. Pour cela, il était nécessaire de considérer, en particulier, les parties les moins connues du cycle de développement : la phase de survie benthique, et les transitions entre les phases benthique et planctonique, via les processus de recrutement et de sédimentation. Nous avons alors étudié le potentiel toxique des populations de Microcystis grâce à des approches complémentaires menées à différentes échelles spatio-temporelles, en considérant à la fois les gènes impliqués dans la synthèse de microcystines, leur transcription et les concentrations en microcystines. Cette étude s‟est appuyée, en parallèle, sur la caractérisation de la structure génétique des populations de Microcystis dans les compartiments benthique et planctonique. La prise en compte systématique de la phase de vie benthique a tout d‟abord permis d‟améliorer nos connaissances sur cette phase du cycle de développement de Microcystis. Ainsi, Microcystis peut survivre plusieurs années en profondeur dans les sédiments, sans que les populations ne perdent leur potentiel toxique, ou que leur structure génétique soit altérée. En revanche, en surface des sédiments, le potentiel toxique et la structure génétique des populations sont variables, de manière similaire à ce qui peut être observé dans la colonne d‟eau. Enfin, ces travaux ont également mis en évidence l‟influence des phases de transition entre l‟eau et les sédiments dans la variabilité du potentiel toxique et de la structure génétique des populations de Microcystis. Les processus de recrutement benthique et de sédimentation occasionnent, en effet, une sélection génétique, qui, bien que paraissant indépendante du potentiel toxique des génotypes, peut grandement affecter le potentiel toxique des sous-populations benthiques et planctoniques de Microcystis.

communication orale invitée; absent

Methane, a major greenhouse gas, is produced and consumed mainly by the metabolic activity of microorganisms affiliated to the domains Archaea and Bacteria. In order to understand the biogeochemical cycling of methane, it is essential to identify all the biological actors involved, as well as environmental factors modulating their activity. Freshwater lakes are a major source of methane because environmental conditions occurring in these ecosystems favor methanogenesis over other terminal processes of anaerobic degradation of organic matter. In this thesis, studies of communities involved in the biogeochemical cycling of methane were carried out in the water column and anoxic sediment of Lake Pavin (Auvergne), the unique French meromictic lake. This ecosystem has been selected as study site due to the high concentrations of methane in its deep water layer which contrast with the very low emission of this gas in the atmosphere. These geochemical observations suggest an intense activity of production and consumption of methane, providing an appropriate framework for studying the communities involved. Molecular approaches to characterize the spatial structure, composition, activity areas and factors (bottom-up and top-down) potentially involved in the regulation of methanogens and methanotrophs were, in this work, systematically associated to cultural and microcalorimetric approaches to acquire data on the physiology of microorganisms involved in the methane cycle. The results show that methanogens are distributed throughout the permanent anoxic water column (monimolimnion) and mainly in the superficial layer of the sediment situated under the monimolimnion. This metabolic group, mainly represented by species affiliated to Methanosaetaceae and Methanoregulaceae, is particularly active in the benthic zone which would be the main source of methane in this ecosystem. A new species of methanogen, Methanobacterium lacus, was isolated from these sediments and described. It enhances to the small number of methanogenic species isolated to date from freshwater lakes. The ecophysiological study of this strain suggests that the temperature could partly explain the low representation of Methanobacteriales in this ecosystem. A part of the methane appears to be directly consumed in the anoxic zone (pelagic and benthic). The existence of this process of anaerobic oxidation, supported by microcalorimetric approaches, could be in deep sediments, dependent on archaeal candidate lineages whose physiology remains enigmatic. The gradual replacement of methanogens by two archaeal candidate lineages (MBG-D and MCG) along the sedimentary profile suggests that they live in contrasted niche. The putative regulation of the archaeal communities by virus was analyzed. This study has reported the first observations of archaeovirus-like particles in a non-extreme environment (in term of temperature, pH and salinity) and virus-like particles which might represent new viral families. An intense viral activity in these sediments is suggested by i) the important number of visibly infected cells and ii) the concomitant change of the viral and prokaryotic communities with depth. While a fraction of methane is probably oxidized anaerobically, the consumption of this metabolite is mainly dependent on the activity of aerobic methanotrophs dominated by species affiliated to the genus Methylobacter, one of the main types of methanotrophs found in freshwater environments.These methanotrophs have a large area of activity, extending around both sides of the red/ox interface in the water column. This wide distribution may partly explain the low quantity of methane released by the Lake Pavin. (...), Le méthane, un des principaux gaz à effet de serre, est majoritairement produit et consommé par l'activité métabolique de microorganismes affiliés aux domaines des Archaea et des Bacteria. Afin d’appréhender le cycle biogéochimique du méthane, il est essentiel d’identifier l’ensemble des acteurs impliqués dans ce dernier ainsi que les facteurs environnementaux modulant leurs activités. Les lacs d’eau douce constituent une source importante de méthane, car, dans ces écosystèmes, les conditions environnementales favorisent la méthanogenèse au détriment d’autres processus terminaux de la dégradation anaérobie de la matière organique. Au cours de cette thèse, les études sur les communautés impliquées dans le cycle biogéochimique du méthane ont été conduites dans la colonne d’eau et les sédiments anoxiques du Lac Pavin (Auvergne), unique lac méromictique de France. Cet écosystème a été choisi comme site d'étude en raison des fortes concentrations en méthane présentes dans sa couche d'eau profonde qui contrastent avec les faibles émissions de ce gaz vers l'atmosphère. Ces observations géochimiques suggèrent une intense activité de production et de consommation du méthane, offrant un cadre pertinent pour l’étude des communautés ciblées. Les approches moléculaires visant à caractériser la structure spatiale, la composition, les zones d'activité et les facteurs (ascendants et descendants) potentiellement impliqués dans la régulation des communautés de méthanogènes et de méthanotrophes ont été, au cours de ce travail, systématiquement associées à des approches culturales et microcalorimétriques afin d’acquérir des données sur la physiologie des microorganismes impliqués dans le cycle du méthane. Les résultats obtenus mettent en évidence que les communautés de méthanogènes sont distribuées sur l’ensemble de la colonne d’eau anoxique et dans la strate superficielle des sédiments profonds. Ce groupe métabolique, essentiellement représenté par des espèces affiliées aux Methanosaetaceae et aux Methanoregulaceae, est particulièrement actif dans la zone benthique qui constituerait la source principale de méthane dans cet écosystème. Une nouvelle espèce méthanogène, Methanobacterium lacus, a été isolée de ces sédiments et décrite, et vient enrichir le faible nombre d'espèces méthanogènes isolées à ce jour à partir des lacs d'eau douce. L'étude écophysiologique de cette souche suggère que la température pourrait en partie expliquer la faible représentativité des Methanobacteriales dans cet écosystème. Une partie du méthane semble être directement consommée dans la zone anoxique (pélagique et benthique). L’existence de ce processus d’oxydation anaérobie, soutenu par les approches microcalorimétriques, pourrait être, dans les sédiments profonds, sous la dépendance de lignées candidates archéennes dont la physiologie reste encore énigmatique. Le remplacement progressif des méthanogènes par 2 lignées candidates d'archaea (MBG-D et MCG) le long du profil sédimentaire suggère qu'elle se développe dans des niche contrastées. La régulation putative des communautés archéennes par les virus a été analysée. Cette étude est la première à rapporter la présence de particules virales de type "archaeovirus" dans un environnement non-extrême (en termes de température, pH et salinité) ainsi que des particules virales pouvant représentées de nouvelles familles de virus. Une activité virale intense est suggérée dans ces sédiments par le nombre important de cellules infectées, comparativement à d'autres sédiments, et par le changement concomitant de la structure de la communauté virale et procaryotique avec la profondeur. Bien qu’une partie du méthane soit probablement oxydée en anaérobiose, la consommation de ce métabolite est principalement dépendante de l’activité de méthanotrophes aérobies dominées par des espèces affiliées au genre Methylobacter, un des principaux genres de méthanotrophes rencontré en milieu d’eau douce. (...)

absent

International audience; Microbial biogeography is the study of the distribution of microbial diversity on large scales of space and time. This science aims at understanding biodiversity regulation and its link with ecosystem biological functioning, goods and services such as maintenance of productivity, of soil and atmospheric quality, and of soil health. Although the initial concept dates from the early 20th century (Beijerinck (1913) De infusies en de ontdekking der backterien, in: Jaarboek van de Knoniklijke Akademie van Wetenschappen, Muller, Amsterdam), only recently have an increasing number of studies have investigated the biogeographical patterns of soil microbial diversity. A such delay is due to the constraints of the microbial models, the need to develop relevant molecular and bioinformatic tools to assess microbial diversity, and the non-availability of an adequate sampling strategy. Consequently, the conclusions from microbial ecology studies have rarely been generally applicable and even the fundamental power-laws differ because the taxa-area relationship and the influence of global and distal parameters on the spatial distribution of microbial communities have not been examined. In this article we define and discuss the scientific, technical and operational limits and outcomes resulting from soil microbial biogeography together with the technical and logistical feasibility. The main results are that microbial communities are not stochastically distributed on a wide scale and that biogeographical patterns are more influenced by local parameters such as soil type and land use than by distal ones, e.g. climate and geomorphology, contrary to plants and animals. We then present the European soil biological survey network, focusing on the French national initiative and the "ECOMIC-RMQS" project. The objective of the ECOMIC-RMQS project is to characterise the density and diversity of bacterial communities in all soils in the RMQS library in order to assess, for the first time, not only microbial biogeography across the whole of France but also the impact of land use on soil biodiversity (Réseau de Mesures de la Qualité des Sols = French Soil Quality Monitoring Network, 2200 soils covering all the French territory with a systematic grid of sampling). The scientific, technical and logistical outputs are examined with a view to the future prospects needed to develop this scientific domain and its applications in sustainable land use.

absent

The production of nitrous oxide (N2O) from agricultural soils by denitrification forms a major part of the global emission of this important greenhouse gas. Due to a lack of the nosZ gene encoding the nitrous oxide reductase, some denitrifying bacteria are not able to reduce N2O to N2. Until now, factors influencing the proportion of denitrifying bacteria having this truncated pathway are not well understood. Under a changing climate, namely increasing concentrations of CO2 in the atmosphere, plant growth and exudation as well as soil moisture will be influenced which probably also affects conditions for denitrifying bacteria in soil. We investigated in the present study N2O production rates as well as densities of functional genes (narG, napA, nirK, nirS and nosZ) encoding reductases involved in the denitrification process in different soil depths of an oilseed rape field under both, ambient and elevated CO2 concentrations (Mini-FACE Experiment) during the growing season 2007. Gas samples were collected in soil air sampling probes installed at three different soil depths (5, 15 and 30 cm). Soil samples were collected at three depths (0-10, 10-20 and 20-30 cm) on sixdates during the season 2007. Soil temperature, precipitation and soil moisture content were monitored in the field. N2O concentrations in soil were highest in deeper soil layers under moist and high nitrate conditions. Total amounts of DNA as well as functional gene densities of denitrifying bacteria changed during the vegetation period with lower values when soil was dry. Effects of soil depth dominated over those of elevated atmospheric CO2 concentrations. However, during some periods throughout oilseed rape growth altered ratios of nosZ to napA indicate temporal changes in the soil bacterial denitrifier community.

communication orale invitée; We will present a synthesis of the results of our study aiming at evaluating the impact of the cultivation of different maize genotypes (Monumental, DKC3420, DK315, DKC5143, DKC5783) and of corresponding Bt-maize genotypes tolerant to the pyrale production (Mon810, TXP138-F, DKc3946, DK5018, DKc5783Bt), on soil microflora. This analysis has been conducted on three compartments: the soil, the rhizosphere (defined as the soil in contact with the root) and the root (colonisation by arbuscular mycorrhizal fungi).This study has been performed in a greenhouse experiment settled to estimate the impact produced by the cultivation of the different maize genotypes on: (i) global microbial indicators, such as the structure of soil bacterial and fungal communities and (ii) functional microbial communities responsible for denitrification (narG), degradation of pesticides (herbicide atrazine, atzC) and arbuscular mycorhizal symbiosis.This integrated approach allowed the estimation of the impact of the cultivation of Bt-maize genotypes relative to that produced by the cultivation of different genotypes of maize on the structure and the functioning of soil microbial communities, notably those promoting plant growth and health which are key elements of soil fertility.

International audience; We present a reliable PCR-based method to avoid the biases related to identification based on the conventional phenotypes currently used in the identification of Pseudomonas syringae sensu lato, a ubiquitous environmental bacterium including plant pathogens. We identified a DNA target suitable for this purpose by applying a comparative genomic pipeline to Pseudomonas genomes. We designed primers and developed PCR conditions that led to a clean and strong PCR product from 97% of the 185 strains of P. syringae strains tested and gave a clear negative result for the 31 non-P. syringae strains tested. The sensitivity of standard PCR was determined with pure strains to be 10(6) bacteria mL(-1) or 0.4 ng of DNA μL(-1). Sensitivity could be improved with the touchdown method. The new PCR-assisted isolation of P. syringae was efficient when deployed on an environmental sample of river water as compared to the isolation based on phenotypes. This innovation eliminates the need for extensive expertise in isolating P. syringae colonies, was simpler, faster and very reliable. It will facilitate discovery of more diversity of P. syringae and research on emergence, dispersion, and evolution to understand the varied functions of this environmental bacterium.

Intérêts du développement de la recherche sur les rhizobactéries