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Streptomyces are common bacteria in temperate forest ecosystems, which inhabit various ecological niches such as plant rhizosphere and mycorrhizosphere, as well as mineralosphere. In these niches, they interact with many other bacterial genera and different symbiotic, pathogenic and saprotrophic fungi. We have initiated a study on interaction between two soil model bacteria strains Streptomyces ambofaciens ATCC23877 and Pseudomonas fluorescens BBc6R8. Cocultures experiments on different agar media have revealed that each bacteria affects the production of secondary metabolites in the other partner. Thus, P. fluorescens inhibits the ability of S. ambofaciens to produce kanamycin, a "ping-pong effect" was highlighted. On the other hand, on iron deficient medium, P. fluorescens is able to use the desferrioxamines and coelichelin produced by S. ambofaciens as xenosiderophores and does no longer produce its own siderophores, pyoverdin and enantio-pyochelin. In another way, during pairwise co-culture experiments, Pseudomonas fluorescens BBc6R8 was shown to prevent the production of the diffusible blue pigment antibiotic [gamma]-actinorhodin by Streptomyces coelicolor A3(2) M145 by acidifying the medium through the production of gluconic acid. Other fluorescent Pseudomonas strains and the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa PAO1 also prevented the [gamma]-actinorhodin production in a similar way. Altogether these results prompt us to propose some hypotheses on the ecological significance of these three interactions by replacing them in the soil ecosystem context, Les Streptomyces sont des bactéries communes des écosystèmes forestiers tempérés. Elles sont présentes au sein de différentes niches écologiques telles que la rhizosphère des plantes, la mycorhizosphère ou encore la minéralosphère. Dans ces niches, elles interagissent avec de nombreux autres genres bactériens et différents champignons symbiotiques, pathogènes et saprophytes. Nous avons entrepris une étude sur l'interaction entre deux souches bactériennes modèles du sol Streptomyces ambofaciens ATCC23877 et Pseudomonas fluorescens BBc6R8. Des expériences de cocultures sur différents milieux gélosés ont révélé que chaque souche bactérienne affecte la production de métabolites secondaires chez l'autre partenaire. Ainsi, P. fluorescens inhibe la capacité de S. ambofaciens à produire la kinamycine, un « effet ping-pong » a été mis en évidence. D'autre part, sur un milieu déficient en fer, P. fluorescens est capable d'utiliser les desferrioxamines et la coelicheline produites par S. ambofaciens en tant que xénosiderophores et ne produit alors plus ses propres sidérophores, la pyoverdine et l’énantio-pyochéline. Enfin, au cours des études d’interactions, P. fluorescens BBc6R8 s’est révélée capable d’inhiber la production du pigment bleu diffusible [gamma]-actinorhodine chez Streptomyces coelicolor A3(2) M145 en acidifiant le milieu par la production d’acide gluconique. L’ensemble de ces résultats nous permet de proposer différentes hypothèses sur l’importance écologique de ces trois interactions en les replaçant au sein du contexte de l’écosystème sol

Fertilizing matters (FM) can be hazardous to the environment during application, due to the potential presence of contaminants. The approval process involves demonstrating the safety of these matrices towards the environment, but there is no ecotoxicological test strategy to date. In this context, tests using the nematode C. elegans and the predatory mite H. aculeifer have been proposed in a battery of bioassays, as new model organisms for the ecotoxicological assessment of FM. The results obtained with C. elegans and H. aculeifer by direct and indirect approaches were compared and discussed in relation to those obtained for other terrestrial (plants and earthworms) and aquatic organisms (bacteria, algae, rotifers and crustaceans) in order to provide, in fine, a relevant test strategy to assess the environmental hazards of the agricultural use of FM, Les résultats obtenus au cours des travaux de thèse traitent dans une première partie de l’applicabilité et des limitations des bio-essais à l’étude des MF (problématiques telles que l’hydratation des échantillons, l’apport de nourriture, l’extraction des organismes de matrices complexes,…). D’autre part, la réponse des critères d’effet étudiés pour chacun des deux organismes (i.e. mortalité, croissance, et reproduction pour C. elegans ainsi que mortalité et reproduction pour H. aculeifer) a été renseignée après exposition à différentes substances chimiques préconisées en tant que substances de référence. La deuxième partie présente la sensibilité des organismes étudiés par rapport à des éléments contaminant (i.e. ETM) pouvant potentiellement être apportés au sol lors de l’épandage de MF. La dernière partie des résultats concerne l’évaluation de différentes MF par approche directe et indirecte, en utilisant les critères d’effet définis pour les deux organismes modèles. La discussion des travaux de thèse est axée en premier lieu sur la comparaison de la sensibilité des critères d’effet suivis chez les deux organismes modèles pour les différentes substances chimiques étudiées. Dans un second temps, la pertinence d’intégrer les organismes modèles C. elegans et H. aculeifer dans des batteries de bio-essais est discutée, cela afin de proposer, à terme, une stratégie expérimentale permettant une caractérisation a priori des dangers pour l’environnement liés à l’utilisation agricole des MF

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

Many terrestrial and freshwater forested ecosystems are affected by anthropogenic acidification, which can led to deleterious effects on biodiversity and ecosystem functioning. To counteract acidification, liming can be used to improve soil and water physicochemical characteristics in order to restore tree health and headwater stream functioning. In particular, liming has been shown to enhance leaf litter breakdown, which is a key ecosystem process in headwater streams. In this context, the aims of this study were, first to investigate if liming, through its effects on soil chemical characteristics, could induce changes on soil microbial communities, and second to identify what factors could be responsible, at the microbial level, of reduced leaf litter breakdown in acidified headwater streams. Results showed that moderate large-scale liming can induce sustainable changes in soil bacterial communities. Major taxonomic changes revealed notably that the ratio between Proteobacteria and Acidobacteria was higher in limed soils compared to their control counterparts, confirming that this ratio could be a microbial indicator of soil quality improvement. Results obtained in the second part of this work showed that sporulating aquatic hyphomycete diversity on leaves was strongly impaired in acidified streams, whereas fungal diversity investigated by molecular analyses was not depressed. The latter showed a lower proportion of aquatic hyphomycetes and a higher proportion of terrestrial fungi on leaves when exposed in an acidified stream compared to a circumneutral one. Microbial activity analyses bring out that Al may be an important factor that could reduce microbial leaf litter processing, this metal inducing notably a P limitation for microbial decomposers. These effects may in turn have repercussions on higher trophic levels and whole ecosystem functioning, De nombreux écosystèmes forestiers subissent les effets de l'acidification d'origine anthropique, à travers ses effets délétères sur la biodiversité et le fonctionnement de ces écosystèmes. Pour contrer ces effets, des amendements calco-magnésiens peuvent être utilisés pour améliorer les caractéristiques physico-chimiques des sols et des cours d'eau afin de restaurer l'état sanitaire des forêts et le fonctionnement des cours d'eau. En particulier, il a été démontré que les amendements, pouvaient permettre la reprise de la décomposition des litières, qui est un processus clé dans le fonctionnement des cours d'eau forestiers. Dans ce contexte, le premier objectif de cette étude était d'étudier si les amendements calco-magnésiens, à travers leurs effets sur les caractéristiques des sols, pouvaient induire des changements au sein des communautés microbiennes des sols. Le deuxième objectif était d'identifier quels facteurs pouvaient être responsables, à l'échelle microbienne, du ralentissement de la décomposition des litières dans les cours d'eau acidifiés. Les résultats ont montré que des amendements raisonnés et à grande échelle pouvaient avoir un effet durable sur les communautés bactériennes des sols. Les principaux changements taxonomiques ont notamment révélé que le ratio entre Proteobacteria et Acidobacteria était supérieur dans les sols amendés par rapport à leurs témoins, confirmant que ce ratio pouvait être un indicateur de l'amélioration de la qualité des sols. Les résultats obtenus dans la seconde partie de ce travail ont révélé que la diversité d'espèces sporulantes d'hyphomycètes aquatiques était fortement altérée dans les cours d'eau acidifiés, alors que la diversité fongique, analysée par méthodes moléculaires n'était pas affectée. Ces dernières ont révélé une plus faible proportion d'hyphomycètes aquatiques et une plus importante proportion de champignons d'origine terrestre sur les feuilles exposées dans un cours d'eau impacté. L'analyse des activités microbiennes a permis de mettre en évidence que l'aluminium était un facteur pouvant entrainer la diminution de la décomposition des feuilles, ce métal induisant notamment une limitation en phosphore pour les micro-organismes décomposeurs. Ces effets pourraient en retour avoir des répercussions sur les niveaux trophiques supérieurs et sur tout le fonctionnement de l'écosystème

Microbial diversity and its relation to decomposition activity were studied in forest soils. An optimized fingerprinting method of TGGE (temperature gradient gel electrophoresis) was used to determine the patterns mainly of fungal but also of bacterial communities during decomposition of different substrates (cellulose, wood, tree litters) in a native forest and four monocultures . The diversity data were compared to measurements of decomposition rate in the samples (plus cellulase activity, fungal biomass and C/N ). Further, effect of environmental variables (soil chemistry, moisture and temperature) to diversity was also targeted. Substitution of tree species caused changes in the composition of fungal and bacterial communities. Similarly, the communities were changing during the incubation period. However, any significant decrease of species richness was detected for any substrate or tree species. The differences in the decomposition rate did not seem to be influenced by a species loss or community change, but rather by a change in the microclimatic and nutrient conditions, influencing biotic interactions and/or species activity. Leaf-needle mixed litters sustained fungal diversity and increased the decomposition rate. During summer, species richness tended to decrease and common species were replaced by infrequent ones, able to tolerate dry conditions and to be very active.; Résumé : La diversité microbienne et sa relation à l'activité de décomposition ont été étudiées dans des sols forestiers. La méthode moléculaire de TGGE (électrophorèse sur gel à gradient de température) a été optimisée et utilisée pour établir des diagrammes des communautés fongiques et aussi bactériennes pendant la décomposition de divers matériaux (cellulose, bois, litière) en forêt native et dans quatre monocultures. La diversité a été comparée aux mesures de vitesse de décomposition des échantillons ainsi qu'à l' activité cellulolytique, la biomasse fongique et le C/N. L'effet de variables environnementales (propriétés chimiques, humidité et température) ont aussi été étudiées. La substitution d'espèces cause des changements de composition des communautés fongiques ou bactériennes. Les communautés changent aussi durant la période de décomposition. Pourtant, aucune diminution de la richesse en espèces n'est observée pour les substrats ou essences étudiés. Les différences de vitesse de décomposition ne sont pas liées à la disparition d' espèces ou à des changements de communautés, mais plutôt au changement de conditions microclimatiques et nutritionnelles, ayant des conséquences sur les interactions biotiques et/ou sur l'activité des espèces. Les litieres mixtes feuillus-résineux augmentent la diversité fongique ainsi que la vitesse de décomposition. Pendant l'été, la richesse des espèces diminue et les espèces communes sont remplacées par des espèces moins fréquentes, capables de tolérer des conditions sèches et restant très actives.

Unavailable, La présente étude a montré que les microorganismes sous culture de colza immobilisent moins de soufre que ceux sous culture d'orge. En revanche, ils présentent une activité arylsulfafuse par Unité de biomasse microbienne supérieure. Le sol sous friche génère un niveau supérieur de biomasse microbienne-S et d'activité arylsulfatase, illustrant le rétablissement de la fertilité du sol suite à une période de friche. Une étude plus fine a montré que les propriétés physiques et chimiques du sol, aussi bien que la qualité et la quantité des rhizodépôts, affectent profondément la dynamique du soufre. Concernant la comparaison de l'effet d'un précédent cultural sur la biodisponibilité en soufre pour la culture suivante, nous avons mis en évidence le rôle bénéfique d'un précédent colza sur la culture d'orge, non seulement dans la dynamique du soufre mais aussi dans la mise à disposition de composés carbonés et azotés facilement mobilisables.

Unavailable, L'utilisation intensive de produits phytosanitaires en agriculture a engendré une contamination importante du sol et des eaux superficielles et profondes. Parmi les solutions biologiques (biostimulation et bioaugmentation) envisagées pour diminuer ces contaminations, la rhizostimulation consiste à tirer profit du fait que la plante modifie considérablement les conditions notamment biologiques du sol sous l'influence de son système racinaire en favorisant l'installation et le développement de populations de micro-organismes. Celles-ci peuvent, le cas échéant, assurer la biodégradation des molécules xénobiotiques. Le travail a mis en évidence l'effet bénéfique produit par la culture d'une plante d'intérêt agronomique sur le maintien de la capacité de minéralisation de la microflore du sol vis à vis de certains herbicides (bentazone, diuron, isoproturoH et pendiméthaline) dégradés par co-métabolisme. Outre cet effet, nous avons montré que la culture pouvait favoriser l'apparition et la mise en place de la dégradation accélérée pour l'atrazine et le diclofop-méthyl. L'approche phénoménologique et moléculaire conduite pour appréhender l'effet biostimulant du maïs sur la biodégradation de l'atrazine a montré que la communauté bactérienne possédant le gène de dégradation atz C était fortement augmentée dans le sol rhizosphérique comparé au sol nu. Par contre, la technique RISA n'a pas permis de mettre en évidence de changement majeur dans la structure des communautés bactériennes du sol. Enfin, l'isolement de souches dégradantes a surtout révélé les limites des techniques traditionnelles et le fait que l'image de la diversité des communautés bactériennes obtenue n'est certainement pas un reflet réel de l'ensemble des communautés dégradantes présentes et du polymorphisme des gènes impliqués. Elle a toutefois permis l'isolement d'une souche dégradant l'atrazine (Nocardioides sp.) et d'une souche dégradant le diclofop-méthyl (Sinorhizobium BKIO).

Non disponible / Not available, L'objectif de notre travail a consisté à étudier le rôle structurant de la rhizosphère de maïs sur les communautés bactériennes telluriques, en relation avec la disponibilité en rhizodépôts. Nous avons caractérisé ces communautés par leur densité en bactéries cultivables, leurs aptitudes cataboliques Biolog® ainsi que leur profil génétique RISA (Ribosomal Intergenic Spacer Analysis). Dès 15 jours de croissance, nous constatons un effet structurant de la rhizosphère, se traduisant en particulier par une augmentation de la diversité catabolique. De plus, le degré de proximité au rhizoplan induit un gradient structurant, tant sur le plan métabolique que génétique. En revanche, le profil des structures bactériennes le long du système racinaire est irrégulier. Le temps influence plus fortement les structures bactériennes que la compartimentaion racinaire. Ces observations apparaissent corrélées à une variabilité spatio-temporelle de la rhizodéposition. Afin de confirmer le rôle des rhizodépôts dans l'influence structurale de la rhizosphère, nous avons procédé à divers enrichissements de sols rhizosphériques et non rhizosphériques en carbone organique hydrosoluble, sous la forme d'exsudats artificiels. : Ceux-ci soutiennent la prolifération bactérienne, augmentent les aptitudes cataboliques et : modifient la diversité génétique. Leur action structurante est fonction de leur concentration (20 et 100 [micro]g C.g-1sol) et de leur diversité moléculaire (C/N=20 et 40). Les exsudats naturels participent donc vraisemblablement à la structuration des communautés rhizobactériennes mais la question des conséquences d'une modification structurale de la microflore sur ses fonctions reste posée.

Not available, La distribution de la microflore dans un profil de sol ainsi que son comportement métabolique ont été caractérisés au cours de ce travail. L'installation d'un dispositif expérimental sur une parcelle cultivée de Bourgogne nous a permis de suivre les variations des facteurs physiques comme la température et la teneur en oxygène à différentes profondeurs dans le sol. Les fluctuations saisonnières de ces 2 facteurs permettent une activité microbienne aérobie jusqu'a une profondeur de 5 mètres. Nous avons mis en évidence que la microflore du sous-sol est à prédominance bactérienne. Le nombre de microorganismes aérobies est de 10^7 g-¹ sol et décroit à 10^5-10^6 g-¹ sol à partir de 60 centimètres de profondeur puis reste constant au-delà. Les mesures d'estimations de la teneur en carbone microbien (estimées par les méthodes biocidales et physiologiques) corroborent le résultat précédent. Nous avons aussi déterminé que le coefficient de conversion du carbone extrait par la méthode de fumigation-extraction en carbone microbien, Kec, variait avec la profondeur. Nos résultats montrent l'existence d'une activité microbienne aérobie diversifiée jusqu'à 5 mètres de profondeur. Toutefois, la vitesse de minéralisation des composés organiques (glucose, l'acétate, l'acide benzoïque) diminue avec la profondeur et cette diminution semble être liée à celle de la biomasse microbienne. La diminution de l'activité hétérotrophe de la microflore du sous-sol, à savoir une diminution des paramètres Vm et Km, met en évidence une adaptation des microorganismes aux conditions oligotrophes de leur environnement. Les études de dégradation des molécules xénobiotiques telles que le 2,4-D et l'atrazine dans le sous-sol montreraient la nature co-métabolique de la dégradation

Not available, La restauration des sols forestiers acides et leur dynamique sont abordées par l'étude des effets des formes et quantités d'amendements apportés, en interaction avec la qualité de l'humus. Le caco#3, caco#3+mgo et caso#4 sont apportés en surface avec des doses de 0, 0.56, 2.8 et 5.6 t/ha équivalent cao et les principaux résultats sont: le sol: la valeur du ph du sol est augmentée de 4 unités ph dans les couches de surface (a#1) et d'une unité ph en moyenne en profondeur (b) avec les amendements carbonates. La restauration a été rapide (moins de 7 mois) dans les premiers centimètres du sol avec une migration également de particules de carbonates (>40% du ca) de la litière vers la couche a#1#1 (-3 cm). La saturation n'est pas modifiée dans les couches inferieures du (b) (16 a 21 cm), sauf pour la forme sulfate où elle a augmente de 50% par rapport au témoin. Les mécanismes d'échanges de l'aluminium par le calcium expliquent ces changements sur les surfaces d'échange; la solution du sol: par rapport au témoin, la composition des eaux a été modifiée rapidement (2 mois) par le sulfate avec un enrichissement du flux d'aluminium et de calcium. L'effet des carbonates sur la solution, sous (b) (-21 cm), a été moins rapide (7 mois). Les analyses des eaux montrent une modification de la dynamique de l'azote. Dans le traitement carbonate le mécanisme reste le même et l'anion dominant est le nitrate. Dans le traitement caso#4, l'anion vecteur est le sulfate, 52% de l'azote d'azote est transporté hors du profil sous forme d'ammonium

Not available, La restauration des sols forestiers acides et leur dynamique sont abordées par l'étude des effets des formes et quantités d'amendements apportés, en interaction avec la qualité de l'humus. Le caco#3, caco#3+mgo et caso#4 sont apportés en surface avec des doses de 0, 0.56, 2.8 et 5.6 t/ha équivalent cao et les principaux résultats sont: le sol: la valeur du ph du sol est augmentée de 4 unités ph dans les couches de surface (a#1) et d'une unité ph en moyenne en profondeur (b) avec les amendements carbonates. La restauration a été rapide (moins de 7 mois) dans les premiers centimètres du sol avec une migration également de particules de carbonates (>40% du ca) de la litière vers la couche a#1#1 (-3 cm). La saturation n'est pas modifiée dans les couches inferieures du (b) (16 a 21 cm), sauf pour la forme sulfate où elle a augmente de 50% par rapport au témoin. Les mécanismes d'échanges de l'aluminium par le calcium expliquent ces changements sur les surfaces d'échange; la solution du sol: par rapport au témoin, la composition des eaux a été modifiée rapidement (2 mois) par le sulfate avec un enrichissement du flux d'aluminium et de calcium. L'effet des carbonates sur la solution, sous (b) (-21 cm), a été moins rapide (7 mois). Les analyses des eaux montrent une modification de la dynamique de l'azote. Dans le traitement carbonate le mécanisme reste le même et l'anion dominant est le nitrate. Dans le traitement caso#4, l'anion vecteur est le sulfate, 52% de l'azote d'azote est transporté hors du profil sous forme d'ammonium

Not available, Le 2,4-D est un herbicide dont la dégradation dans le sol est de nature biologique. Une approche cinétique a permis de préciser le rôle de la microflore du sol dans sa dégradation. Après avoir mis au point des techniques analytiques destinées au dosage de la quantité résiduelle de 2,4-D, à la mesure de l'incorporation du carbone xénobiotique par la population dégradante ainsi qu'à celle de son activité potentielle de minéralisation, il a été montré que: 1) tous les atomes de carbone de la molécule ne participent pas également à la synthèse de protoplasme; 2) il est possible de mesurer le gain carbone correspondant par une technique de fumigation-incubation associée à l'utilisation de produit marque au c14 sur le cycle aromatique; 3) la mesure combinée de l'incorporation biologique du carbone et celle des activités potentielles a révélé l'existence de trois populations microbiennes intervenant successivement dans la dégradation du 2,4-D dans le sol. Un modèle mathématique tenant compte de ces différents résultats est proposé pour décrire la dégradation du 2,4-D dans le sol