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poster; Dynamique des communautés algales et bactériennes durant la colonisation de lagunes ouvertes : lien avec la communauté aéroportée. 7. Colloque AFEM

Le fichier annexe contient le livre des résumés; La diversité des capacités métaboliques des micro-organismes explique leur importance dans l'atténuation des polluants dans l'environnement. De nombreux travaux ont permis de comprendre l'impact de ces polluants sur les communautés microbiennes et les réponses de ces dernières jusqu’à l'identification des voies métaboliques, des gènes impliqués et des paramètres de l'environnement qui régulent ces activités. Sur ces bases, destraitements à l'échelle industrielle existent aujourd'hui et ont démontré leur efficacité, leur rentabilité et leur intérêt en terme de développement durable. Ces techniques de traitement ex situ ou, plus encore, de réhabilitation in situ (sols, aquifères, sédiments) sont encore pour certaines à mettre en place ou à améliorer du point de vue des procédés mis en oeuvre. Cette session se propose d'explorer ces procédés, depuis ceux qui sont opérationnels jusqu'à ceux qui en sont encore à l'étape de transition entre laboratoire et exploitation.

National audience; La méthanisation représente une des voies de transformation des déchets organiques en matière fertilisante (digestat) et en biogaz utilisable à des fins énergétiques. Bien que la filière de méthanisation représente un atout environnemental majeur, le digestat peut présenter un risque sanitaire à cause d’éventuelle présence de microorganismes pathogènes apportés par les intrants d’origine urbaine ou agricole. La méthanisation étant relativement peu hygiénisante, des phénomènes de recroissance de bactéries pathogènes lors du stockage ont été décrits dans la littérature. De ce fait, la présence potentielle de pathogènes dans les digestats complique leur valorisation en tant que matière fertilisante lors d’un retour au sol. Dans un contexte de valorisation des digestats en agronomie, l’objectif de cette étude est d’analyser les paramètres abiotiques et biotiques qui conditionnent la survie des pathogènes lors du stockage des digestats. Neuf digestats ont été collectés en sortie de méthaniseurs agricoles, représentatifs de la filière française. Les digestats ont été inoculés avec trois bactéries pathogènes présentes dans les effluents d’élevage (Salmonella Derby, Listeria monocytogenes et Campylobacter coli) dont les teneurs ont été suivies par culture et qPCR, en microcosmes dans des conditions simulant le stockage. La survie en microcosme a été analysée au regard de la biodisponibilité de la matière organique et l’activité microbienne des digestats. Les résultats obtenus montrent que l’accessibilité au substrat et l’activité de la microflore semblent affecter la survie des pathogènes dans nos conditions expérimentales. Les résultats obtenus permettent de caractériser les facteurs propres à chaque digestat conduisant à un environnement favorable à la réduction des risques microbiologiques.

Free-living amoebae are unicellular eukaryotes whose ecology in drinking water networks remains poorly understood. They may represent a public health concern, because of their ability to favour the presence of potentially pathogenic bacteria, among which are mycobacteria. A sampling scheme based on Paris drinking water network allowed identifying the diversity of both freeliving amoebae and their bacterial microbiome, using ribosomal RNA targeted pyrosequencing. These analyses indicated the major presence of Acanthamoeba, Vermamoeba, Echinamoeba and Protacanthamoeba genera. The microbiome was highly diverse and dominated by Pseudomonas, Stenotrophomonas, Bradyrhizobium, Sphingomonas and Pseudoxanthomonas. The coupling of physicochemical parameters to this analysis allowed underlining the importance of water origin, temperature, pH and chlorine concentration in shaping amoebal populations. Also an original endosymbiosis between V. vermiformis and a bacterium of the TM6 phylum was described. Free-living amoebae were frequently co-isolated with mycobacteria in the water network, mainly M. llatzerense and M. chelonae species. Infection experiments on A. castellanii illustrated the capacity of these species to resist and grow in presence of amoebae. Through genomics and transcriptomics approaches, several virulence factors, conserved between M. llatzerense, M. chelonae and M. tuberculosis were identified, and found to be upregulated during infection experiments. These results suggest their involvement in mycobacterial resistance to amoebal predation. Altogether, this work helped to better understand the ecology of free-living amoebae and their microbiome in drinking water networks, as well as the role of free-living amoebae in the survival and persistence of mycobacteria in such environments.; Les amibes libres sont des microorganismes unicellulaires eucaryotes dont l'écologie au sein des réseaux d'eau potable est mal connue. Les amibes libres représentent un enjeu de santé publique, du fait de leur capacité à favoriser la présence de bactéries potentiellement pathogènes, parmi lesquelles des mycobactéries. Une campagne de prélèvement menée sur le réseau d'eau potable de Paris a permis d'évaluer la diversité des amibes libres et de leur microbiome bactérien, par pyroséquençage ciblant les gènes ribosomaux (16S et 18S). Ces analyses ont suggéré la prédominance des genres Acanthamoeba, Vermamoeba, Echinamoeba et Protacanthamoeba. Le microbiome des amibes a révélé une grande diversité bactérienne, dominée par Pseudomonas, Stenotrophomonas, Bradyrhizobium, Sphingomonas et Pseudoxanthomonas. L'intégration des paramètres physicochimiques a permis de suggérer l'importance de l'origine de l'eau, la température, le pH et la concentration en chlore dans la dynamique des populations amibiennes. Une endosymbiose originale entre V. vermiformis et des bactéries du phylum TM6 a également été mise en évidence. Les amibes ont été fréquemment co-isolées avec des mycobactéries dans le réseau, principalement les espèces M. llatzerense et M. chelonae. Des expériences d'infection chez A. castellanii ont permis d'observer la capacité de ces mycobactéries à survivre et croitre en présence d'amibes. Par génomique comparative et analyses transcriptomiques, plusieurs facteurs de virulence, conservés entre M. llatzerense, M. chelonae et M. tuberculosis, ont été identifiés et sont surexprimés au cours de l'infection. Ces données suggérent leur implication dans la résistance à la prédation amibienne. L'ensemble de ces travaux a permis d'améliorer la connaissance des populations amibiennes et de leur microbiome au sein du réseau d'eau potable, apportant des éléments supplémentaires concernant leur implication dans la survie et la persistance des mycobactéries.

Potentially toxic cyanobacteria blooms often occur in eutrophic aquatic ecosystems. While many studies have been published on their ecology and toxicity, few have investigated the interactions between cyanobacteria and their associated chimiotrophic bacteria within the phycosphere. This latter is the subject of this thesis. Using both natural ecosystems and laboratory approaches, we show that the structure and composition of bacterial communities (BC) associated with cyanobacteria are different from those that are not under the direct influence of the cyanobacteria. These associated communities are dominated by bacteria that have a high affinity for organic matter (OM) and are composed of specialist species that are always found in association with cyanobacteria and generalist species that can grow in any OM rich environments. Our results also revealed that the associated BC differs structurally and functionally between diazotrophic and non- diazotrophic cyanobacteria. We also specifically investigated the bacteria involved in the nitrogen cycle knowing that this element, with phosphorus, is often limiting for the growth of cyanobacteria. Our results show that several essential steps in this cycle appear to be rather done by the BC that is not under the direct influence of cyanobacteria, which suggests the existence of a decoupling between the MO and nitrogen cycles between associated and non-associated BC., Les écosystèmes aquatiques eutrophes sont souvent perturbés par des proliférations de cyanobactéries potentiellement toxiques. Si de nombreux travaux ont été publiés sur leur écologie et leur toxicité, peu d'entre eux concernent leurs interactions avec les bactéries chimiotrophes qui leur sont associées au sein de la phycosphère, ce qui a motivé cette thèse. Par des travaux réalisés sur des écosystèmes naturels et des approches en laboratoire, nous montrons que les communautés bactériennes (CB) associées aux cyanobactéries ont une structure et une composition différentes de celles qui ne subissent pas leur influence directe. Ces communautés associées sont dominées par des bactéries ayant une forte affinité pour la matière organique (MO) et réunissant des espèces spécialistes toujours retrouvées en association avec des cyanobactéries et des espèces généralistes capables de se développer dans tous les environnements riches en MO. Nos travaux ont aussi révélé que les CB présentent des différences structurelles et fonctionnelles selon le genre de cyanobactéries auquel elles sont associées, et notamment selon leur capacité à fixer ou non l'azote atmosphérique. Enfin, un focus particulier a été porté sur les bactéries impliquées dans le cycle de l'azote sachant que cet élément est avec le phosphore, souvent limitant pour la croissance des cyanobactéries. Nos résultats montrent que plusieurs étapes essentielles de ce cycle semblent être plutôt effectuées par la CB qui n'est pas sous l'influence directe des cyanobactéries ce qui suggère l'existence d'un découplage dans l'exploitation de la MO et dans le cycle de l'azote entre CB associées et non associées aux cyanobactéries.

International audience; L’objectif de mon stage est précisément de simuler l’évolution de la concentration en bactérieset en substrat présents dans un certain volume. Et ce, à l’aide de trois principaux systèmesd’équations différentielles (une équation pour la concentration en substrat et une équation partype de bactéries représenté) à étudier.Le modèle le plus simpliste représente un milieu de culture clos contenant les nutriments et desbactéries à des concentrations initiales données.Puis, le deuxième système prend en considération un taux de mortalité des bactéries.Le dernier modèle est le chémostat : toujours des bactéries placées dans un milieu de cultureconcentré et alimenté en substrat, dont le volume est maintenu constant par une sortie (évacuantdonc des nutriments mais aussi des bactéries).Une étude mathématique et numérique est très utile pour caractériser et représenter ces systèmesà l’aide de Scilab.En pratique dans un premier temps, une simulation numérique me permet de représentergraphiquement des expériences telles que celles décrites précédemment. Je peux ensuite fairedes observations d’ordre biologique puis les justifier mathématiquement : étude des équilibres,stabilité et attractivité de ceux-ci, monotonies des courbes des concentrations des bactéries etdu substrat selon le temps, grandeurs invariantes dans certains cas par exemple.Mon travail durant ce stage peut être décomposé en deux parties : une partie ne prenant encompte qu’une seule espèce de bactéries et une autre où plusieurs espèces sont en compétition

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.

Microbially mediated arsenic release from Holocene and Pleistocene Cambodian aquifer sediments was investigated using microcosm experiments and substrate amendments. In the Holocene sediment, the metabolically active bacteria, including arsenate-respiring bacteria, were determined by DNA stable-isotope probing. After incubation with 13C-acetate and 13C-lactate, active bacterial community in the Holocene sediment was dominated by different Geobacter spp.-related 16S rRNA sequences. Substrate addition also resulted in the enrichment of sequences related to the arsenate-respiring Sulfurospirillum spp. 13C-acetate selected for ArrA related to Geobacter spp. whereas 13C-lactate selected for ArrA which were not closely related to any cultivated organism. Incubation of the Pleistocene sediment with lactate favoured a 16S rRNA-phylotype related to the sulphate-reducing Desulfovibrio oxamicusDSM1925, whereas the ArrA sequences clustered with environmental sequences distinct from those identified in the Holocene sediment. Whereas limited As(III) release was observed in Pleistocene sediment after lactate addition, no arsenic mobilization occurred from Holocene sediments, probably because of the initial reduced state of As, as determined by X-ray Absorption Near Edge Structure. Our findings demonstrate that in the presence of reactive organic carbon, As(III) mobilization can occur in Pleistocene sediments, having implications for future strategies that aim to reduce arsenic contamination in drinking waters by using aquifers containing Pleistocene sediments.

The reconstruction of the routes of invasions is one of the major challenges of invasion biology. The Ascomycete Mycophaerella fijiensis, causal agent of the Black Leaf Streak Disease of banana, stemming from South-East Asia, has started invading the American continent in 1972 and is now present in all American banana-producing regions. In a previous population genetics study at a global scale we suspected that the American invasion could have resulted from multiple introductions and admixture. In the present study, we aimed at statistically testing this hypothesis using Bayesian scenario choice based on Approximate Bayesian Computation and at inferring the demo-genetic characteristics of this introduction. To do so, we have confronted seven scenarios of disease introduction to previously acquired data consisting of molecular genotyping at 21 microsatellite markers of six American populations, two South-East Asian populations and one Oceanian population. We were able to firmly demonstrate a contribution of Oceania to this invasion. The admixture scenario received a high posterior probability (about 0.7). Parameter inferences suggest equilibrated contributions of Oceania and South-East Asia to the American invasion. The source and current invasive populations seem to have high effective population sizes (of the order of 104). Invasive populations went through a drastic bottleneck of the order of one hundred individuals for about 5 years (50 generations). Altogether these results are very congruent with historical data and are compatible with the assumption that the invasion started from fungal strains accidentally imported on infected banana plants brought back into Honduras from diverse origins in a collection built for the purpose of plant breeding., Introductions multiples et mélange à l’origine de l’expansion continentale du champignon pathogène du bananier Mycophaerella fijiensis en Amérique centrale : un test statistique utilisant le calcul bayésien approché. — La reconstruction des histoires d’invasions est l’un des principaux défis de la biologie des invasions. L’ascomycète Mycophaerella fijiensis, agent causal de la maladie des raies noires des bananiers, en provenance d’Asie du Sud-Est, a commencé à envahir le continent américain en 1972 et est aujourd’hui présent dans toutes les régions productrices de bananes d’Amérique. Dans une précédente étude de la structure génétique des populations à l’échelle mondiale, nous supposions que l’invasion américaine pourrait avoir résulté d’introductions multiples et de mélange. Ici, nous avons cherché (i) à tester statistiquement cette hypothèse, et (ii) à inférer les caractéristiques démo-génétiques de cette introduction, en utilisant une technique de choix de scénario par calcul bayésien approché (ABC). Pour ce faire, nous avons confronté sept scénarios d’introduction de la maladie à des données précédemment acquises de génotypage à 21 locus microsatellites de six populations américaines, deux populations d’Asie du Sud-Est et une population océanienne. Nous avons pu démontrer fermement une contribution de l’Océanie à cette invasion, le scénario de mélange ayant reçu une probabilité a posteriori élevée (environ 0,7). Les populations sources semblent avoir des tailles efficaces élevées (de l’ordre de 104). Les populations envahissantes ont subi un goulot d’étranglement fort, de l’ordre d’une centaine d’individus pendant environ 5 ans (50 générations). Au total, ces résultats sont cohérents avec les données historiques et sont compatibles avec l’hypothèse que l’invasion ait commencé à partir de souches fongiques importées accidentellement via des plants de bananiers ramenés de provenances diverses au Honduras dans une collection visant l’amélioration variétale., Robert Stéphanie,Zapater Marie-Françoise,Carlier Jean,Abadie Catherine,Ravigné Virginie. Multiple introductions and admixture at the origin of the continental spread of the fungal banana pathogen Mycosphaerella fijiensis in central america : a statistical test using approximate bayesian computation. In: Revue d'Écologie (La Terre et La Vie), supplément n°12, 2015. Les invasions biologiques et leur gestion au carrefour des sciences naturelles et des sciences humaines et sociales. Colloque organisé à Rennes (Université de Rennes 1) du 20 au 22 octobre 2014. pp. 127-138.

Free-living amoebae are unicellular eukaryotes whose ecology in drinking water networks remains poorly understood. They may represent a public health concern, because of their ability to favour the presence of potentially pathogenic bacteria, among which are mycobacteria. A sampling scheme based on Paris drinking water network allowed identifying the diversity of both freeliving amoebae and their bacterial microbiome, using ribosomal RNA targeted pyrosequencing. These analyses indicated the major presence of Acanthamoeba, Vermamoeba, Echinamoeba and Protacanthamoeba genera. The microbiome was highly diverse and dominated by Pseudomonas, Stenotrophomonas, Bradyrhizobium, Sphingomonas and Pseudoxanthomonas. The coupling of physicochemical parameters to this analysis allowed underlining the importance of water origin, temperature, pH and chlorine concentration in shaping amoebal populations. Also an original endosymbiosis between V. vermiformis and a bacterium of the TM6 phylum was described. Free-living amoebae were frequently co-isolated with mycobacteria in the water network, mainly M. llatzerense and M. chelonae species. Infection experiments on A. castellanii illustrated the capacity of these species to resist and grow in presence of amoebae. Through genomics and transcriptomics approaches, several virulence factors, conserved between M. llatzerense, M. chelonae and M. tuberculosis were identified, and found to be upregulated during infection experiments. These results suggest their involvement in mycobacterial resistance to amoebal predation. Altogether, this work helped to better understand the ecology of free-living amoebae and their microbiome in drinking water networks, as well as the role of free-living amoebae in the survival and persistence of mycobacteria in such environments., Les amibes libres sont des microorganismes unicellulaires eucaryotes dont l'écologie au sein des réseaux d'eau potable est mal connue. Les amibes libres représentent un enjeu de santé publique, du fait de leur capacité à favoriser la présence de bactéries potentiellement pathogènes, parmi lesquelles des mycobactéries. Une campagne de prélèvement menée sur le réseau d'eau potable de Paris a permis d'évaluer la diversité des amibes libres et de leur microbiome bactérien, par pyroséquençage ciblant les gènes ribosomaux (16S et 18S). Ces analyses ont suggéré la prédominance des genres Acanthamoeba, Vermamoeba, Echinamoeba et Protacanthamoeba. Le microbiome des amibes a révélé une grande diversité bactérienne, dominée par Pseudomonas, Stenotrophomonas, Bradyrhizobium, Sphingomonas et Pseudoxanthomonas. L'intégration des paramètres physicochimiques a permis de suggérer l'importance de l'origine de l'eau, la température, le pH et la concentration en chlore dans la dynamique des populations amibiennes. Une endosymbiose originale entre V. vermiformis et des bactéries du phylum TM6 a également été mise en évidence. Les amibes ont été fréquemment co-isolées avec des mycobactéries dans le réseau, principalement les espèces M. llatzerense et M. chelonae. Des expériences d'infection chez A. castellanii ont permis d'observer la capacité de ces mycobactéries à survivre et croitre en présence d'amibes. Par génomique comparative et analyses transcriptomiques, plusieurs facteurs de virulence, conservés entre M. llatzerense, M. chelonae et M. tuberculosis, ont été identifiés et sont surexprimés au cours de l'infection. Ces données suggérent leur implication dans la résistance à la prédation amibienne. L'ensemble de ces travaux a permis d'améliorer la connaissance des populations amibiennes et de leur microbiome au sein du réseau d'eau potable, apportant des éléments supplémentaires concernant leur implication dans la survie et la persistance des mycobactéries.

Understanding ecology of pathogens like Pseudomonas syringae is central to addressing the complexity of disease emergence and pathogen evolution and to develop effective and sustainable methods of control. An indispensable prerequisite is a classification tool that represents as much of the diversity as possible and delimits accurately the boundaries. By adopting an intensive sampling strategy from several continents and multiple substrates within and beyond agricultural zones we made reliable phylogroup delimitation through multi-locus sequence typing (MLST). We identified 23 clades of P. syringae within 13 phylogroups among which the seven previously described were included. The robustness of MLST-phylogroups was confirmed by the phylogeny of the core genome of representative strains. We demonstrated that the citrate synthase (cts) housekeeping gene can accurately predict phylogenetic affiliation for more than 97 % of more than 700 strains and we proposed a list of cts sequences to be used as a simple tool for quickly and precisely classifying new strains. We therefore proposed an expandable framework mainly based on a broad database and cts genetic analysis into which more diversity can be integrated. Phenotypic traits rarely provided means for classification even if some combinations were highly probable in some phylogroups. However, by clarifying the classification of strains from a wide range of habitats and describing the genotypic and phenotypic profiles of the different phylogroups, we revealed a fascinating diversity of life histories and adapative strategies deployed within the P. syringae complex. This has led us to also develop specific genetic markers, one allowing the assignment of strains to the P. syringae complex at large and others to the individual phylogroups. Using these markers in simple, rapid, reliable and cheap multiplex PCR will allow a medium throughput screen of P. syringae strains leading to easy assessment of population structure in a wide range of samples.

The bacterium Pseudomonas syringae has been historically recognized as an important plant pathogen. However, the description of its ecology is moving away from that of a ubiquitous epiphytic plant pathogen to one of a multifaceted bacterium sans frontières that can survive in various ecosystems linked to the water cycle. Discovery of the aquatic facet of its ecology has led to a vision of its life history that integrates temporal scales spanning billions of years; and spatial scales traversing catchment basins, continents and the whole planet. Phenotypic and molecular characterization of about 800 strains from a wide range of substrates revealed a diversity of traits and abilities, including subverting the attacks and defense responses of the cohabitants of the various environments they occupy and setting off major environmental processes (e.g. rain and snowfall) that influence climate. This new ecological perspective has also yielded insights into epidemiological phenomena linked to disease emergence and into potential conflicts between its beneficial role in climate processes and its negative impact on the health of crops. Overall, it sets the stage for the integration of more comprehensive contexts of ecology and evolutionary history to elucidate the selective pressures that have shaped the biology of P. syringae into a highly diversified metapopulation of strains. We will present our current approach at elucidating the ecology and evolutionary history of this bacterial species and we will solicit discussions to further assess the drivers of its evolution.

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

International audience; Every year the knowledge about the microbial ecology of anaerobic digestion increases but despite that, the inoculation step of anaerobic digesters still remains empirical. Anaerobic digestion remains a microbial process without any microbial engineering. In this review we try to understand why putting in practice this knowledge remains difficult by identifying bottlenecks of this unsuccessful story.

Background The Bacillus cereus Group consists of closely-related bacteria, including pathogenic or harmless strains, and whose species can be positioned along the seven phylogenetic groups of Guinebretière et al. (I–VII). They exhibit different growth-temperature ranges, through thermotolerant to psychrotolerant thermotypes. Among these, B. cytotoxicus is an atypical thermotolerant and food-poisoning agent affiliated to group VII whose thermotolerance contrasts with the mesophilic and psychrotolerant thermotypes associated to the remaining groups I–VI. To understand the role of fatty acid (FA) composition in these variable thermotypes (i.e. growth behavior vs temperatures), we report specific features differentiating the FA pattern of B. cytotoxicus (group VII) from its counterparts (groups I–VI). Findings The FA pattern of thermotolerant group VII (B. cytotoxicus) displayed several specific features. Most notably, we identified a high ratio of the branched-chain FAs iso-C15/iso-C13 (i15/i13) and the absence of the unsaturated FA (UFA) C16:1(5) consistent with the absence of ∆5 desaturase DesA. Conversely, phylogenetic groups II–VI were characterized by lower i15/i13 ratios and variable proportions of C16:1(5) depending on thermotype, and presence of the DesA desaturase. In mesophilic group I, thermotype seemed to be related to an atypically high amount of C16:1(10) that may involve ∆10 desaturase DesB. Conclusion The levels of i15/i13 ratio, C16:1(5) and C16:1(10) UFAs were related to growth temperature variations recorded between thermotypes and/or phylogenetic groups. These FA are likely to play a role in membrane fluidity and may account for the differences in temperature tolerance observed in B. cereus Group strains. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s13104-015-1288-4) contains supplementary material, which is available to authorized users.

The behaviour of the sporulating soil-dwellingBacillus cereus sensu lato(B. cereus sl) which includes foodborne pathogenic strains has been extensively studied in relation to its various animal hosts. The aim of this environmental study was to investigate the water compartments (rain and soil water, as well as groundwater) closely linked to the primaryB. cereus slreservoir, for which available data are limited.B. cereus slwas present, primarily as spores, in all of the tested compartments of an agricultural site, including water from rain to groundwater through soil. During rain events, leachates collected after transfer through the soil eventually reached the groundwater and were loaded withB. cereus sl. In groundwater samples, newly introduced spores of aB. cereusmodel strain were able to germinate, and vegetative cells arising from this event were detected for up to 50 days. This firstB. cereus slinvestigation in the various types of interrelated environments suggests that the consideration of the aquatic compartment linked to soil and to climatic events should provide a better understanding ofB. cereus slecology and thus be relevant for a more accurate risk assessment of food poisoning caused byB. cereus slpathogenic strains.

Pas de clé UT; The large bacterial genus Bacillus is widely distributed in the environment and is able to colonize highly diverse niches. Some Bacillus species harbor pathogenic characteristics. The fatty acid (FA) composition is among the essential criteria used to define Bacillus species. Some elements of the FA pattern composition are common to Bacillus species, whereas others are specific and can be categorized in relation to the ecological niches of the species. Bacillus species are able to modify their FA patterns to adapt to a wide range of environmental changes, including changes in the growth medium, temperature, food processing conditions, and pH. Like many other Gram-positive bacteria, Bacillus strains display a well-defined FA synthesis II system that is equilibrated with a FA degradation pathway and regulated to efficiently respond to the needs of the cell. Like endogenous FAs, exogenous FAs may positively or negatively affect the survival of Bacillus vegetative cells and the spore germination ability in a given environment. Some of these exogenous FAs may provide a powerful strategy for preserving food against contamination by the Bacillus pathogenic strains responsible for foodborne illness.

Soil is the support of agricultural production. It performs many functions essential to the provision of ecosystem services necessary for the well-being of our societies. Soil physicochemical and biological properties have been altered by the development of intensive agriculture while it is a non-renewable resource, revealing the need to develop new management practices suitable for the sustainability of soil quality. This also marked the entry into the “Agroecology” era, which promotes the development of new agricultural systems optimizing services provided by biodiversity to reduce the use of inputs and energy use. To achieve this aim, the development of a range of indicators to assess the impact of agricultural practices on the biological quality of the soil is essential.This thesis, which aims to contribute to the development of microbial bio-indicators of soil quality, is a part of this agroecological context. The choice to work on microbial communities is fully justified because they are (i) present with a high abundance and diversity in all environments, (ii) heavily involved in biological functioning and the soil ecosystem services, (iii) they respond very sensitive to changes in environmental conditions in terms of biomass, diversity and activity. They therefore have significant potential in terms of bio-indicators of development.This work has focused specifically on the evaluation of two complementary bioindicators: (i) the microbial molecular biomass and (ii) the microbial taxonomic diversity. In a first part we tested the robustness of these two bioindicators by assessing the biases associated with each of the procedure technical steps used for their measurement. We then used these bioindicators in different agricultural contexts to assess their sensitivity. A first work has followed the rehabilitation of microbial patrimony of a polluted soil irrigated for a hundred years by sewage, by implanting a bioenergy crop. A second application has focused on the impact of different agricultural practices on microbial communities depending on the intensity of tillage (tillage vs. reduced tillage), management of crop residues (export vs. restitution), and the crop type (annual vs. perennial).Results highlighted that microbial molecular biomass and microbial taxonomic diversity achieved by high throughput sequencing are both robust and sensitive bioindicators to describe the microbiological quality of agricultural soils in very different contexts. Both bioindicators allow evidencing soil disturbances but also the positive impact of innovative practices. They may therefore represent powerful tools for the assessment of agricultural systems, helping to improve their long term management, allowing a sustainable use of resources provided by soils., Le sol représente le support de la production agricole. A l’interface avec les autres compartiments de la biosphère, il remplit de nombreuses fonctions essentielles à la fourniture de services écosystémiques nécessaires au bien-être de nos sociétés. C’est aussi une ressource non renouvelable dont les propriétés physicochimiques et biologiques ont été altérées par le développement de l’agriculture intensive. La prise de conscience actuelle de cet état de fait a révélé la nécessité de définir de nouveaux modes de gestion adaptés à la préservation et à l’utilisation durable des sols. Elle a ainsi marqué l’entrée dans l’ère de l’agroécologie qui prône un modèle de production optimisant notamment les services rendus par la biodiversité afin de réduire le recours aux intrants et à l’utilisation d’énergie. Pour atteindre cet objectif, le développement d’une gamme d’indicateurs permettant d’évaluer les pratiques/systèmes agricoles en rendant compte de la qualité biologique du sol est donc indispensable. Cette thèse, dont l’objectif est de contribuer au développement de bioindicateurs microbiens de la qualité du sol, s’inscrit dans ce contexte agroécologique. Le choix de travailler sur les communautés microbiennes se justifie pleinement dans cette problématique car elles sont (i) présentes avec une forte densité et diversité dans tous les environnements, (ii) fortement impliquées dans le fonctionnement biologique et les services rendus par le sol, et (iii) elles répondent de façon très sensible aux changements des conditions environnementales en termes de modification de biomasse, de structure/diversité et d’activité. Elles offrent donc un potentiel important en termes de développement de bioindicateurs. Ce travail a porté plus précisément sur l’évaluation de deux indicateurs complémentaires : (i) la biomasse moléculaire microbienne et (ii) la diversité taxonomique microbienne. Dans une première partie nous avons éprouvé la robustesse de ces deux indicateurs en évaluant les biais associés à chacune des étapes techniques des procédures mises en œuvre pour leur mesure. Nous avons ensuite utilisé ces deux indicateurs dans différents contextes agronomiques pour évaluer leur pertinence. Un premier travail a ainsi consisté à suivre la réhabilitation du patrimoine microbien, par l’implantation d’une culture à vocation énergétique, d’un sol pollué irrigué pendant une centaine d’années par des eaux usées. Une seconde application a porté sur l’étude de l’impact de différentes pratiques agricoles sur les communautés microbiennes selon l’intensité du travail du sol (labour vs. travail réduit), la gestion des résidus de culture (export vs. restitution), et le type de culture (annuelle vs. pérenne).Les résultats montrent que la biomasse moléculaire microbienne et la diversité taxonomique obtenue par séquençage massif sont deux bioindicateurs robustes et sensibles pour décrire la qualité microbiologique des sols agricoles dans des contextes très variés. Ces deux indicateurs permettent de mettre en évidence aussi bien des perturbations des sols que l’impact positif de pratiques innovantes. Ils peuvent donc représenter des outils performants pour l’évaluation des systèmes agricoles, aidant à une amélioration de leur mode de gestion et, à long terme, permettant une utilisation durable des ressources fournies par ces sols.

National audience

This study aimed to evaluate molecular microbial markers associated with cocoa fermentation and drying steps. The dynamics of microbial populations were analyzed during postharvest processing (fermentation and sun drying) of cocoa from Ivory Coast. The variations in bacterial and yeast communities structure were monitored by a molecular technique (PCR-DGGE) using 16S rRNA and 26S rRNA profiles. Dominant microbial species were determined by sequencing. Our results showed that treatments of cocoa generated great variations in the microbial ecology in terms of number of species detected. The bacterial ecology quickly underwent dramatical changes during the fermentation step after two days. The dominance of Enterobacteria was first observed and then accompanied by Lactic acid bacteria and at the latest stages by acetic acid bacteria. Furthermore, Hanseniaspora opuntiae yeast species predominated during cocoa bean fermentation and drying processes. In addition, two bacterial species were only identified during the drying step of fermented cocoa beans and are potential candidates for biological markers of this process. (Resume d'auteur)

In june 2014, various integrative tools were applied and tested in rivers of differentiated agricultural catchments to evaluate their interest and limits to assess the impact of agricultural practices on surface water contamination by pesticides. In fact, these tools can relieve deficiencies of grab sampling which is classically used in the monitoring networks established to answer the WFD requirements. Especially, passive samplers can provide a more representative information due to their integrative measurement over the duration of the sampler's immersion. Biomonitoring tools (caged gammarids, study of native microbial communities) can inform on the global effect of contaminants. The results of their combined implementation show the high coherence of chemical and biological tools responses. Especially, they were able to reflect the spatial (gradient up to downstream) and temporal variability (flood event) of the contamination by pesticides and to highlight existing biological impacts which was consistent with the agro-pedo-climatical context of each studied catchment. Their sensitivity, reactivity and integration capacity make these tools relevant and promising to better assess agricultural pesticide impact on surface water in addition to grab sampling.; Durant le mois de juin 2014 des outils intégratifs d'évaluation in-situ de la contamination de l'eau en pesticides et de ses effets biologiques ont été déployés et testés dans des rivières de bassins versants agricoles aux contextes agro-pédo-climatiques différenciés, afin de mieux cerner leurs intérêts et limites pour évaluer l'impact des pratiques phytosanitaires sur les cours d'eau. Dans ce sens, ces outils permettent de pallier certaines limites de l'échantillonnage ponctuel plus classiquement réalisé dans le cadre des réseaux de surveillance de la qualité chimique et écologique des masses d'eau. En particulier, les échantillonneurs passifs, en fournissant une concentration intégrée sur la durée de leur immersion, livrent une information plus représentative de la qualité moyenne du milieu vis-à-vis des substances phytosanitaires et améliorent donc l'interprétation des résultats en termes d'évolution spatiale ou temporelle de la contamination, en lien avec l'évolution des pratiques agricoles. Les outils biologiques (gammares encagés, étude des communautés microbiennes autochtones) renseignent plus largement sur les effets toxiques des substances en présence sur les organismes aquatiques. Les suivis réalisés ont prouvé l'aptitude de ces outils chimiques et biologiques à discriminer des typologies de pression différentes (contextes polyculture/viticulture), à rendre compte de la variabilité spatiale (gradient amont/aval, hiérarchisation de sous-bassins versants) et temporelle (effet des crues) de la contamination par les pesticides. De plus, les outils biologiques déployés ont permis de conforter ou de nuancer le suivi chimique apportant ainsi des éléments de diagnostic importants quant à l'estimation d'impacts globaux ou plus spécifiques aux pesticides sur la qualité biologique des milieux aquatiques. L'intérêt d'envisager leur utilisation pour améliorer les diagnostics de la contamination et évaluer l'efficacité de plans d'action est mis en avant.

Microbial communities inhabiting marine subsurface sediments were described up to 1922 mbsf (meters below the sea floor) andcould represent 0.6% of the total biomass. This microbial diversity, remaining elusive to cultivation, comprises groups specific to subsurface environments and groups of generalists found in contrasted habitats, all belonging to the 3 domains of life (Bacteria,Eukarya and Archaea). Although playing a major role in global geochemical cycles, the microbial ecology of the subseafloor remains largely unknown. The hostile conditions of subsurface sediments contrast with the descriptions of microbial activity andviability in the subseafloor. In this context, many questions related to the microbial physiology and the lifestyles of buried communities remain to be answered. The objective of this thesis was to better understand which adaptive strategies could be deployed by subseafloor microbial communities and to characterize their physiological potential. In that aim, 3 approaches were used.(1) A cultural approach enabled describing 2 novel sedimentary bacterial species (Halomonas lionensis, a versatile generalist and Phaeobacter leonis a typical marine bacterium). The survival of these 2 species to subseafloor conditions and of the subsurface bacteria Sunxiuqinia faeciviva, isolated at 247 mbsf, was then studied. (2) Using a structural and comparative genomic approach, the physiological plasticity of H. lionensis was investigated. (3) Finally, the functional potential of the microbial communities buried at 31 and 136 mbsf in the Canterbury Basin was analyzed, by studying the 2 corresponding metagenomes. Cultural and genomics results showed that H. lionensis and S. faeciviva are more resistant to subsurface constrains than P. leonis and, in the case of H. lionensis, this may involve various physiological properties, maybe explaining thee cological success of the genus Halomonas. Metagenomic data showed that the functional and the phylogenetic diversity of the subseafloor are distinct from the ones from surface environments and highlighted the importance of metabolic pathways like fermentation, methanogenesis and β-oxidation. Genes of ecological and evolutionary interests enabled speculating about lifestyles of buried microorganisms and analyses of genomic fragments highlighted recombination events of still uncultivated microbial groups, Les communautés microbiennes de sédiments de subsurface ont été décrites jusqu’à 1922 mbsf (meters below the seafloor) et pourraient représenter 0,6% de la biomasse totale. Largement incultivées, ces communautés comprennent des groupes endémiques aux environnements de subsurface et des généralistes retrouvés dans des environnements contrastés, appartenant aux 3 domaines du vivant (Bacteria, Eukarya and Archaea). Bien que jouant un rôle majeur dans les grands cycles géochimiques, l’écologie microbienne des sédiments de subsurface reste peu connue. Les conditions hostiles de ces sédiments contrastent avec la présence d’activité et de viabilité microbiennes. Dans ce contexte, de nombreuses questions sur les modes de vie et les métabolismes des microorganismes enfouis demeurent. L’objectif de cette thèse était de mieux comprendre quelles stratégies adaptatives pouvaient être mises en place par les communautés microbiennes de subsurface et de caractériser leur potentiel physiologique. Pour cela, 3 approches ont été utilisées.(1) Une approche culturale a permis de décrire 2 nouvelles espèces bactériennes sédimentaires (Halomonas lionensis, ungénéraliste versatile, et Phaeobacter leonis, une bactérie marine typique). L’étude de la résistance aux conditions de subsurface de ces deux espèces et de la bactérie Sunxiuqinia faeciviva, isolée à 247 mbsf, a ensuite été étudiée. (2) Par une étude de génomique comparée et structurale, la plasticité physiologique de H. lionensis a été analysée. (3) Enfin, le potentiel fonctionnel de communautés microbiennes enfouies à 31 et 136 mbsf dans le bassin de Canterbury a été étudié, en analysant les 2métagénomes correspondants. Les résultats culturaux et génomiques montrent que H. lionensis et S. faeciviva résistent mieux aux stress de subsurface que P. leonis et, dans le cas de H. lionensis, ceci impliquerait des propriétés physiologiques variées pouvant expliquer le succès écologique du genre Halomonas. Les données de métagénomique indiquent que les diversités phylogénétique et fonctionnelle de subsurface du bassin de Canterbury sont distinctes de celles d’environnements de surface et suggèrent que des métabolismes comme la fermentation, la méthanogenèse ou la β-oxydation pourraient être importants. La présence de gènes d’importance écologique et évolutive a permis d’émettre des hypothèses sur les modes de vie de ces microorganismes et des évènements de recombinaison génomique de groupes toujours incultivés ont aussi pu être décrits

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

Rapport de stage de 2ème année de BTS EA (Plateforme) SPE (Mélanie) GenoSol

[Departement_IRSTEA]Territoires [TR1_IRSTEA]SEDYVIN; Little is known about how spatial and environmental patterns structure soil microbial activities. We investigated, on 47 soil samples collected in Mediterranean forests, the net and interaction effects of climatic-geographic and edaphic variables as well as vegetation cover and composition on soil microbial community-level physiological profiles (CLPPs) assessed by MicrorespTM. The effects of these variables were also analysed on CLPP response to an experimental drought treatment. CLPPs were shown to be mainly driven by climate-plant-soil and plant-soil interactions; even after drought treatment, there was a decrease in microbial activity but no change in CLPPs. Our findings highlight the robustness of these relationships, which need to be assessed within different ecosystems considering various spatial scales to reliably predict climate change effects on terrestrial ecosystems

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

Deoxynivalenol (DON) is one of the most prevalent mycotoxins present in cereal crops worldwide. Able to withstand the transformation process undergone by grains, DON can be found as contaminant in raw materials (cereals) and in processed food for humans (pasta, bread, beer) and animals (grains) at concentrations upper the control limits. Despite research efforts to characterize various aspects of the impact of DON contamination, the microbiological effects of DON were not documented in humans. The French agency for food, environmental and occupational health and safety (Anses), as part of its mission to protect the consumer, wanted to assess the impact of DON contamination on the Human Gut Microbiota (HGM). In this study, we first evaluated the kinetics of DON in pigs and rats, and then we assessed the impact of an oral subchronic exposure of deoxynivalenol on the composition of HGM in a human microbiota-associated rats model. DON is a contaminant rapidly distributed and eliminated. In gut, DON leads to significant changes in some of the main bacterial groups of the HGM. This study provides additional data to analyze the risk exposure of DON in humans and shows the interest of these animal models in studies dealing with particular scenarios of DON exposure., Le déoxynivalénol (DON) est une mycotoxine qui contamine la plupart des cultures de céréales dans toutes les régions du monde. Capable de résister aux procédés de transformation subies par les céréales, le DON peut se retrouver alors, à l'état de contaminants dans les matières premières (céréales) ainsi que dans les denrées alimentaires transformées destinées à l'Homme (pâtes, pain, bières) et à l'animal (granulés) à des concentrations supérieures aux limites règlementaires. Malgré les efforts de recherche pour caractériser les multiples aspects de l’impact d’une contamination par le DON, les effets bactériologiques de cette mycotoxine n’étaient pas encore documentés chez l’Homme. L'Agence Nationale de Sécurité Sanitaire (Anses), dans le cadre de sa mission de protection du consommateur, a donc souhaité évaluer l'impact d'une contamination au DON sur le microbiote intestinal humain (MIH). Dans cette étude, nous avons d’abord évalué la cinétique du DON chez le porc et chez le rat, puis nous avons utilisé un modèle de rats à flore humanisée pour évaluer l'impact d'une exposition sub-chronique de la mycotoxine sur la composition du MIH. Le DON est un contaminant rapidement distribué et éliminé. Au sein du tractus digestif, il entraine des changements bactériologiques significatifs chez certains principaux groupes bactériens composant le MIH. Cette étude apporte des données complémentaires à l’analyse du risque lié à l’exposition du DON chez l’Homme et montre l’intérêt des modèles animaux étudiés dans des scénarii particuliers d’exposition au DON.

Approches in silico et métagénomique pour caractériser le role du microbiome associé aux nematodes entomopathogènes. Colloque de Génomique Environnementale Rennes 2013

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; 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

IV Sessione – Gestione del suolo nelle politiche agro-alimentari; Conservazione delle risorse genetiche microbiche associate a produzioni agricole tipiche. La centralità del suolo nel sistema agrario e forestale

The photoheterotrophy is the capacity to use both organic substrates and light energy. The aerobic anoxygenic phototrophic bacteria (AAPB), the proteorhodopsin-containing bacteria (PRB) and the picocyanobacteria (Synechococcus) practice it. Increases in organic carbon exported by rivers and in exposure of sea surface to solar radiations are intensifying in Arctic. Hence, this study area is particulary interesting to understand the role of these bacteria in carbon and light uses. Using multiple approaches in absolute quantification, cultural and molecular diversities, our study is the first to characterize at high resolution scale the photoheterotrophs in the Arctic Ocean. Picocyanobacteria were only detectable in the Mackenzie estuary whereas AAPB and PRB were present throughout the Beaufort Sea. AAPs were strongly linked with river inputs contrasting to PRB, principally oligotrophs. Both distributions of AAPB and PRB exhibited different patterns of those of bacterioplankton suggesting an ecological advantage of the photoheterotrophy in these waters. The AAPB community was dominated by a new Betaproteobacterial clade and Rhodobacterales. Alphaproteobacteria, especially the SAR11 group and SAR116 endemic clades, dominated the PR community. The majority of PRB groups actively expressed the PR suggesting probable benefits. Together, our data highlight the photoheterotrophy is common in Arctic Ocean and suggest that his role could be different depending on the environmental conditions encountered.; La photohétérotrophie est la capacité d'utiliser des substrats organiques et de capturer l'énergie lumineuse. Elle est pratiquée par les bactéries phototrophes anoxygéniques aérobies (BPAA), les bactéries contenant de la protéorhodopsine (BPR) et les picocyanobactéries (Synechococcus). Les augmentations de l'export fluvial de carbone organique et de l'exposition de l'océan aux radiations solaires s'intensifient en Arctique, rendant cette région intéressante pour étudier la place des photohétérotrophes dans l'utilisation du carbone et de la lumière. Par l'utilisation de multiples approches de quantification absolue, de diversité culturale et moléculaire, notre étude est la première à caractériser à haute résolution les photohétérotrophes dans l'Océan Arctique. Les picocyanobactéries n'ont été détectées que dans l'estuaire du Mackenzie alors que BPAA et B-PR étaient présentes en mer de Beaufort. La communauté PAA était liée aux apports fluviaux contrairement à celle des B-PR principalement oligotrophe. Les distributions de ces communautés présentaient des patrons différents de celles du bactérioplancton suggérant un avantage écologique de la photohétérotrophie dans ces eaux. La communauté PAA était dominée par un clade nouveau de Betaproteobacteria et par les Rhodobacterales. Les Alphaproteobacteria, notamment des SAR11 et des clades endémiques de SAR116, dominaient la communauté de BPR. La majorité des BPR exprimait activement la PR suggérant de potentiels bénéfices. L'ensemble de nos résultats montre que la photohétérotrophie est répandue dans l'Océan Arctique et suggère que son rôle pourrait être différent en fonction des conditions environnementales rencontrées.

Diseases transmitted between wildlife and livestock may have significant impacts on local farmers’ health, livestock health and productivity, overall national economies, and conservation initiatives, such as Transfrontier Conservation Areas in Southern Africa. However, little is known on local farmers’ awareness of the potential risks, and how they perceive the role played by wildlife in the epidemiology of these diseases. We investigated the knowledge base regarding livestock diseases of local cattle owners living at the periphery of conservation areas within the Great Limpopo TFCA and the Kavango-Zambezi TFCA in Zimbabwe, using free-listing and semi-structured questionnaires during dipping sessions. The results suggest that information related to cattle diseases circulates widely between cattle farmers, including between different socio-cultural groups, using English and vernacular languages. Most respondents had an accurate perception of the epidemiology of diseases affecting their livestock, and their perception of the potential role played by wildlife species was usually in agreement with current state of veterinary knowledge. However, we found significant variations in the cultural importance of livestock diseases between sites, and owners’ perceptions were not directly related with the local abundance of wildlife. As the establishment of TFCAs will potentially increase the risk of Transboundary Animal Diseases, we recommend an increased participation of communities at a local level in the prioritisation of livestock diseases control and surveillance, including zoonoses.

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.

National audience; Human, animal and plant viral diseases have greatly benefited from recent metagenomics developments. Viral metagenomics is a culture-independent approach used to investigate the complete viral genetic populations of a sample. During the last decade, metagenomics concepts and techniques that were first used by ecologists progressively spread into the scientific field of viral pathology. The sample, which was first for ecologists a fraction of ecosystem, became for pathologists an organism that hosts millions of microbes and viruses. This new approach, providing without a priori high resolution qualitative and quantitative data on the viral diversity, is now revolutionizing the way pathologists decipher viral diseases. This review describes the very last improvements of the high throughput next generation sequencing methods and discusses the applications of viral metagenomics in viral pathology, including discovery of novel viruses, viral surveillance and diagnostic, large-scale molecular epidemiology, and viral evolution.; L’étude des maladies virales humaines, animales et végétales a récemment bénéficié du développement de la métagénomique en écologie. Cette approche, dite sans a priori, consiste à décrire le génome viral total, ou virome, d’une fraction d’un écosystème sans tenir compte de cibles moléculaires déjà connues. Les premiers résultats de la métagénomique en pathologie virale ont été obtenus très localement au niveau d’un tissu ou d’un organe. Ils ont débouché sur la découverte de nouveaux virus et ont permis des avancées sur le plan du diagnostic, de l’épidémiologie moléculaire et de l’évolution virale. Ces travaux sont d’une grande pertinence pour réévaluer des concepts en pathologie et, notamment, le rôle biologique des virus dans un organisme. Ils révèlent la nécessité d’actualiser les méthodes de diagnostic.