Dissertationen zum Thema „Diversité Symbiotique“

Les appendices péricardiques des Nautiloides (origine cambrienne ~500 MA) cumulent les trois processus liés à la fonction d’excrétion (filtration, réabsorption, sécrétion). Les bactéries symbiotiques abritées dans ces organes chez deux espèces de Nautiloides : Nautilus macromphalus (Nouvelle-Calédonie) et Nautilus pompilius (Philippines et Vanuatu) ont été caractérisées par différentes approches (séquençage de l’ARNr 16S, CARD-FISH, TEM). L’analyse phylogénétique a permis de proposer l’hypothèse nouvelle d’une «double symbiose» spécifique impliquant deux groupes bactériens (beta protéobactéries et spirochètes) présents chez tous les spécimens dans les trois zones géographiques étudiées. L’hybridation de sondes spécifiques in situ a révélé une distribution des symbiotes en étroite liaison avec l’ultrastructure fonctionnelle de l’organe hôte. De plus, l’incubation isotopique du complexe symbiotique supporte l’hypothèse d’une contribution des symbiotes dans le métabolisme azoté de l’hôte.

Qu’est-ce qu’un individu ? Cette question est un prérequis pour toutes les études en génétique des populations et en biologie évolutive, mais elle est loin d’être naïve dès que l’on prend en compte les relations symbiotiques. Les interactions entre un hôte et ses micro-organismes symbiotiques peuvent conditionner le développement, la reproduction, les capacités adaptatives de l’holobiote qu’ils constituent et donc la trajectoire évolutive de l’espèce. Comprendre ces interactions, c’est appréhender la complexité des interactions symbiotiques et donc caractériser ces différents partenaires et élucider l’implication de chaque partenaire dans le fonctionnement de l’holobiote. Chez les Cnidaires, comme l’anémone de mer Anemonia viridis, les hôtes animaux peuvent établir une symbiose mutualiste avec des Dinoflagellés photosynthétiques de la famille des Symbiodiniacées (avec un seul clade de Symbiodiniacées pour A. viridis). Cette anémone de mer tempérée présente différents morphes caractérisés par la couleur des tentacules. Afin de comprendre la nature de cette diversité phénotypique et mesurer la diversité symbiotique associée chez A. viridis, nous avons génotypé des anémones de Manche et de Méditerranée à l’aide de séquençage RAD (pour l’hôte animal) et de marqueurs ciblés, ITS2 et microsatellites (pour les symbiotes). Nos études ont permis de mettre en évidence l’existence de plusieurs lignées génétiques différenciées en sympatrie chez l’hôte animal, mais qui ne sont pas congruentes avec la différenciation morphologique. La composition des populations de symbiotes in hospite quant à elle n’est pas corrélée avec ces lignées hôtes mais structurées par l’origine géographique des anémones. Ces résultats révèlent qu’A. viridis telle que décrite à l’heure actuelle correspond un complexe d’espèces qui, en plus d’hériter verticalement leurs symbiotes, semblent capables également de les acquérir horizontalement. Cette symbiose dynamique implique que la sélection puisse agir indépendamment aussi bien sur la composition symbiotique que sur l’hôte ; et fait d’A. viridis un excellent modèle pour comprendre les capacités adaptatives d’un holobiote
What is an individual ? This apparently naive question is actually the first step of studies of population genetics and evolutionary biology, but is non-trivial in symbiotic organisms. The interaction among a host and its symbiotic micro-organisms can influence the development, the reproduction and the adaptative capacities of the holobiont and the evolutives trajectories of species. If we want to understand these interactions, we have to decipher the complexity of symbiotic interactions by characterizing the different partners and to measure the role of each partner in the proper functioning of the holobiont. In Anemonia viridis (as in many other Cnidarians), the animal hosts can live in mutualistic symbiosis with photosynthetic Dinoflagellates belonging to the Symbiodiniaceae family (with one Symbiodiniaceae clade for A. viridis). This anemone displays different colour morphs. To understand the origin of the phenotypic diversity but also to measure the associated symbiotic diversity, we genotyped sea anemones from English Channel and Mediterranean Sea with RAD sequencing (for the animal host) and targeted markers, the ITS2 and microsatellite markers (for the symbionts). Our studies revealed several sympatric host genetic lineages which were not congruent with the morphological differentiation. In addition, the symbiotic diversity was not correlated with host genetic lineages but with the sampling location of sea anemones. These results revealed that A. viridis is actually a species complex with both intergenerational vertical transmission and probably an additional horizontal acquisition of Symbiodiniaceae. Because A. viridis shows a dynamic symbiosis, selection can act independently on both the symbiotic composition and the host. This makes A. viridis an interesting laboratory model to understand adaptative capacities in an holobiont

L'objectif de cette thèse est l'étude de la diversité génétique au sein de 136 lignées appartenant à 10 populations naturelles tunisiennes de M. Truncatula. Ces populations proviennent de différentes conditions pédoclimatiques représentatives du territoire tunisien. La première partie consiste à une analyse à l'échelle moléculaire par l'utilisation de 18 microsatellites répartis sur les différents groupes de liaison. Cela a permis de structurer les populations selon un axe nord / sud séparé par la dorsale tunisienne. Le paramètre pluviométrie est le principal facteur influençant cette structuration. De même l'utilisation de marqueurs morphologiques a permis d'approfondir la caractérisation des populations et de la comparer à celle obtenue par les microsatellites. Dans une seconde partie, on a poursuivi l'analyse de la diversité par l'étude de la variabilité de croissance d'un certain nombre de lignées, sous alimentation azotée et en symbiose avec différentes souches de Rhizobium, en absence ou en présence de stress salin. A partir de cette analyse, on a pu sélectionner des couples de lignées contrastants pour leur réponse au sel dans ces deux conditions étudiées qui nous ont permis d'identifier des critères de tolérance au sel. La dernière partie concerne une analyse quantitative visant essentiellement à identifier des marqueurs impliqués dans la tolérance à la salinité chez le partenaire végétal. On a utilisé la descendance d'un croisement disponible au laboratoire entre deux lignées de référence Jemalong et F83005. 5. . .
The objective of this thesis is to study genetic diversity within 136 lines belonging to Tunisian 10 natural populations of M. Truncatula. These populations come from different soil and climatic conditions, representative of the Tunisian territory. The first part consists of an analysis at the molecular level by the use of 18 microsatellites spread over different linkage groups. That helped to structure populations depending to a north / south axis separated by the Tunisian Dorsale. The parameter rainfall is the most important factor influencing this structure. Similarly, using morphological markers, we tried to deepen the characterization of populations and to make comparison with that obtained by microsatellites. In the second part, we continued the analysis of the diversity by the study of the variability of a number of lines under nitrogen assimilation or in symbiosis with different strains of Rhizobium, in the presence or absence of salt stress. Based on this analysis, it was possible to select pairs of contrasting lines for their response to salt in those two conditions studied, which have enabled us to identify criteria for salt tolerance. The last part involves a quantitative analysis which aimed primarily to identify markers involved in salt tolerance in the plant partner. . .

Les rhizobia sont des bactéries du sol capables d'établir une symbiose fixatrice d'azote avec des légumineuses. Le séquençage et l'analyse phylogénétique du gène de nodulation nodA d'une collection de rhizobia taxonomiquement et symbiotiquement divers a permis d'établir l'existence d'une étroite corrélation entre la séquence protéique NodA et la présence de trois substitutions particulières des FNs. Nous avons développé une méthode de prédiction de la présence de ces substitutions basée sur l'analyse phylogénétique et statistique de la séquence NodA. La caractérisation du gène nodA parmi des souches de Burkholderia et Ralstonia isolées de nodules de légumineuses nous a conduit à démontrer l'existence de véritables rhizobium au sein des béta-protéobactéries, révélant ainsi l'étonnante diversité taxonomique des rhizobia. La construction de filtres ADN dédiés à leur identification et à leur caractérisation symbiotique a été entreprise à partir d'une collection de gènes nod spécifiques aux rhizobia.

Les bactéries du genre Bradyrhizobium forment des symbioses fixatrices d'azote avec des légumineuses. En Côte d'Ivoire, des cultures mixtes sont pratiquées en agriculture associant le niébé, le soja, l'arachide et le maïs. Ce travail de thèse décrit la diversité génétique et fonctionnelle des symbiotes des légumineuses trouvées dans ces cultures mixtes, et leurs effets PGPR sur le maïs. Dans un premier temps nous avons développé une analyse phylogénétique Multi-Loci (sur 9 gènes) sur une collection d'isolats d'Aeschynomene de référence afin de détecter les marqueurs les plus informatifs pour la classification dans Bradyrhizobium. Les 3 marqueurs glnB, dnaK et recA congruents entre eux et avec les données taxonomiques, ont été retenus pour étudier la diversité génétique d'une collection d'isolats provenant de cultures mixtes céréales-légumineuses en Côte d'Ivoire. Les capacités symbiotiques des isolats ont été étudiées en détails, révélant une diversité des spectres d'hôtes sur niébé, arachide et soja, et des degrés d'efficience variables. Des souches efficientes sur les trois légumineuses présentent également un effet stimulateur (PGPR) sur la croissance de deux variétés de maïs traditionnelles de Côte d'Ivoire, illustrant une interaction tripartite. L'examen microscopique avec des bactéries marquées GUS et GFP a révélé le statut d'endophytes du maïs de plusieurs souches, dont des déterminants de l'effet PGPR (synthèse de sidérophores, pectinase, cellulase etc) ont été détectés. Ces souches constituent un nouveau modèle d'étude pour la recherche fondamentale, avec des applications possibles pour l'agriculture en Afrique
Bacteria of the genus Bradyrhizobium fix nitrogen in symbiosis with legumes. In Côte d'Ivoire, mixed-cropping systems associating cowpea, groundnut, soybean and maize are practiced in agriculture. The aim of this PhD was to describe the genetic and functional diversity of legume symbionts found in these mixed-cropping systems, and their PGPR effects on maize. First we developed a Multi-Locus Sequence Analysis (on 9 conserved genes) on a collection of reference strains (from Aeschynomene) to detect most informative genes for Bradyrhizobium classification. Three gene-loci dnaK, glnB and recA congruent among each other and with previous taxonomic data, were chosen to study the genetic diversity of two collections of strains derived from mixed cereal/legume crops in Côte d'Ivoire and from soybean in India. Symbiotic properties of isolates from Côte d'Ivoire were analyzed in detail, revealing a large functional diversity in terms of plant host range (cowpea, groundnut and soybean) with variable efficiency according to strains. Several efficient strains on legumes also showed plant growth promotion (PGP) on traditional maize varieties from Côte d'Ivoire, demonstrating tripartite rhizobium-legume-cereal interactions. Microscopic observation using GUS and GFP-labeled bacteria evidenced the endophytic status of several strains on maize. Some of the known characteristics of PGP effect were found in several strains (siderophores, ammonium production, pectinase, cellulase). These strains are promising models in fundamental research and could have beneficial applications for agriculture in Africa

L’anémone de mer symbiotique Anemonia viridis possède cinq morphes définis à l’aide de critères morphologiques. Premièrement, le statut taxonomique de trois des morphes d’A. viridis (var. rufescens, rustica et smaragdina) a été précisé à l’aide de marqueurs moléculaires basés sur des gènes de stress et des marqueurs RAD. Nous avons pu déterminer que ces trois morphes ne formaient qu’une seule espèce et mis en évidence quatre lignées génétiques indépendantes sur base de la géographie (trois en mer Méditerranée, une dans la Manche). Par l’utilisation des variations des séquences ITS2, nous n’avons pu détecter aucune implication du symbiote (Symbiodinium sp.) dans la différenciation des morphes, mais nous avons révélé une composition en symbiotes divergente entre les lignées génétiques indépendantes de l’hôte animal. Par ailleurs, A. viridis se développe dans des environnements particulièrement contrastés, faisant d’elle un modèle d’étude idéal pour l’étude de l’adaptation locale chez les Cnidaires. Par conséquent, l’adaptation locale chez A. viridis a été testée en comparant des populations venant de sites aux conditions environnementales contrastées (surface vs. profondeur et lagune vs. mer). Une recherche de loci outliers sur des marqueurs RAD et des marqueurs de gènes de stress n’a toutefois révélé aucun gène candidat dans l’adaptation locale par rapport aux conditions environnementales testées. Ce travail a donc permis de définir A. viridis comme un organisme extrêmement plastique capable de posséder un fort polymorphisme intrinsèque et de s’acclimater à des habitats contrastés
The symbiotic sea anemone Anemonia viridis has five morphs described using morphological traits. First, the taxonomical status of three of the morphs of A. viridis (var. rufescens, rustica and smaragdina) was studied using stress gene markers and RAD markers. We revealed that the three morphs were not different species, but that A. viridis was split into four polymorphic independent genetic lineages based on geographical origin (three in the Mediterranean Sea, one in the English Channel). Using ITS2 sequence variation, we could not detect any implication of the symbiont (Symbiodinium sp) in the morph differentiation, but we revealed a divergence in symbiont composition among the geographic independent lineages of the animal host. If no effect of the symbiont was detected, a variable distribution of the ITS2 variants based on geography was revealed. Moreover, A. viridis lives in highly contrasted environments, making it an ideal species to study local adaptation. Thus, local adaptation was tested on A. viridis by comparing populations coming from contrasted environments (shallow vs. deep and lagoon vs. sea). Using RAD and stress genes markers in a search for outlier loci, we revealed no candidate adaptive genes under our environmental conditions. In conclusion, Anemonia viridis seems to be a very plastic organism, with a high intrinsic polymorphism and a high acclimation potential

Aedes albopictus et Aedes aegypti sont des moustiques vecteurs d’arbovirus tels que le virus de la dengue et le virus du chikungunya. En plus des virus transmis, les moustiques hébergent également des bactéries dont certaines affectent la biologie des hôtes. Par exemple, la bactérie Wolbachia infecte naturellement Aedes albopictus. Comme chez la plupart des insectes, cette bactérie est un parasite qui manipule la reproduction du moustique et peut également interagir avec certains pathogènes, modifiant ainsi la transmission du pathogène par le moustique hôte. Hors Wolbachia, peu d’études ont été consacrées à l’étude des populations bactériennes hébergées par les moustiques du genre Aedes et aux interactions entre ces populations bactériennes et les arbovirus transmis. Dans ce contexte, le travail de cette thèse a consisté à caractériser la diversité des communautés bactériennes des moustiques du genre Aedes et à explorer l’interférence possible entre le compartiment bactérien et le virus chikungunya. L’utilisation de techniques telles que les isolements bactériens, l’amplification par PCR, la DGGE et l’hybridation in situ ont permis de détecter et localiser certaines bactéries présentes chez des populations naturelles et de laboratoires d’Aedes. Ces populations appartiennent aux Alpha, Beta et Gammaprotéobactéries ainsi qu’aux Firmicutes. L’étude de la dynamique des communautés bactériennes symbiotiques et de l’infection par le virus chikungunya chez Aedes albopictus par PCR quantitative et puces taxonomiques a révélé l’existence d’interactions entre les différents partenaires de ce système vectoriel
Aedes albopictus and Aedes aegypti transmit a large number of arboviruses, including dengue and chikungunya. In addition to viruses, mosquitoes harbour other symbionts that are able to affect its biology. For instance, the bacterium Wolbachia infects naturally Aedes albopictus. As for many insects, this bacterium is an obligate parasite that manipulates the host reproduction and can also interact with pathogens, modifying the transmission of the pathogens by the mosquitoes. Except Wolbachia, little is known about the bacteria associated with Aedes mosquitoes. First, we detected and localized bacteria in field-caught and laboratory populations of Aedes, using culture and non-culture methods including PCR, DGGE and in situ hybridization. The bacterial populations belonged to Alpha, Beta and Gammaproteobacteria as well as to Firmicutes. Then, the effects of chikungunya infection on Wolbachia and total bacterial community were measured using quantitative PCR and taxonomic microarrays. Results showed interactions between the different partners in this vectorial system

Deux légumineuses (Anthyllis vulneraria et Lotus corniculatus) adaptées aux métaux lourds constituent un matériel d’intérêt pour la phytostabilisation de sites miniers. Leur fonction de fixatrices biologiques d’azote grâce à leur symbiose avec des bactéries symbiotiques permet l’établissement efficace d’une couverture végétale durable limitant la dispersion des métaux dans l’environnement. Nos objectifs ont été d’étudier les effets des métaux lourds et de la plante hôte sur les populations symbiotiques naturellement associées à ces légumineuses en analysant (i) les populations symbiotiques associées à A. vulneraria sur 8 sites contaminés ou non (ii) les populations de rhizobia associées à L. corniculatus qui ont été comparées à celles d’Anthyllis. La distribution des souches de Mesorhizobium isolées de nodosités d’A. vulneraria et provenant de plusieurs sites contaminés ou non dépend des fortes teneurs en métaux lourds des sols qui sélectionnent fortement les souches symbiotiques résistantes et influencent leur composition taxonomique. Les souches appartenant à l’espèce M. metallidurans ont été retrouvées seulement dans les sites fortement contaminés. Deux nouvelles espèces potentielles et résistantes aux métaux semblent exister chacune sur un site minier distinct. L’une d’elle est proche de M. ciceri et de M. loti et tous ses membres présentent la particularité de ne pas posséder de gène cadA, un gène impliqué dans la tolérance aux métaux chez M. metallidurans. Par contre, les sites non contaminés révèlent une diversité taxonomique différente avec la présence de nouvelles espèces de Mesorhizobium sensibles aux métaux lourds. Quatre de ces nouvelles espèces ont été définies. A. vulneraria et L. corniculatus partagent la même diversité taxonomique dans les sites contaminés testés. Par contre, les propriétés symbiotiques des souches varient selon la plante hôte utilisée pour le piégeage. Les souches appartiennent soit au symbiovar (sv.) anthyllidis soit au sv. loti selon le site géographique d’origine et ceci indépendamment des teneurs en métaux lourds dans le sol. A. vulneraria s’associe avec les souches possédant les sv. anthyllidis ou sv. loti. En revanche, L. corniculatus ne s’associe qu’avec des souches du sv. loti. Dans tous les sols qu’ils soient contaminés ou non, A. vulneraria nodule préférentiellement avec le sv. anthyllidis. En conclusion, A. vulneraria et L. corniculatus établissent des symbioses avec les mêmes espèces de Mesorhizobium et s’associent préférentiellement avec un sv. Les taxons retrouvés dépendent fortement des sites d’isolement, ce qui pourrait traduire des adaptations particulières aux conditions environnementales. L’utilisation des ressources biologiques locales est une stratégie que nous recommandons pour la végétalisation d’anciens sites miniers
Two legumes (Anthyllis vulneraria and Lotus corniculatus) adapted to heavy metals form an interesting material for phytostabilisation strategy in mining sites. As biological nitrogen fixators, these legumes associated with compatible symbiotic bacteria provide an efficient establishment of a sustainable cover vegetation limiting metal dispersion in the environment. Our objectives were to study the effects of heavy metals and the host plant on symbiotic populations naturally associated with these legumes by analyzing (i) symbiotic populations associated with A. vulneraria on 8 contaminated and uncontaminated sites (ii) rhizobial populations associated with L. corniculatus that were compared with those of Anthyllis. The distribution of mesorhizobial strains isolated from A. vulneraria root-nodules from several contaminated and uncontaminated sites depends on high levels of heavy metals in soils by selecting highly resistant strains and impacting the taxonomic composition. Strains belonging to M. metallidurans were only found in highly contaminated sites. Two new potential metal-tolerant species were detected in two distinct mines. One of them was closely related to M. ciceri and M. loti and its members had the feature of not -possessing the cadA gene, a gene involved in metal-tolerance among M. metallidurans strains. By contrast, uncontaminated sites revealed a different taxonomic diversity with new species sensitive to heavy metals. Four of these new species were defined. A. vulneraria and L. corniculatus share the same taxonomic diversity in the contaminated sites tested. By contrast, symbiotic properties of the strains vary depending on the host plant used for trapping. Strains belong either to symbiovar (sv.) anthyllidis or to sv. loti according to geographic origins and independently of heavy metal levels in soils. A. vulneraria associated with strains of sv. anthyllidis or sv. loti. In contrast, L. corniculatus only associated with strains of sv. loti. In contaminated or uncontaminated soils, A. vulneraria was preferentially nodulated by sv. anthyllidis. In conclusion, A. vulneraria and L. corniculatus established symbiotic relationships with the same taxonomic groups of Mesorhizobium but associated with different symbiovars. The finding of taxonomic groups strongly depends on geographical sites, suggesting special adaptations to environmental conditions. Use of local biological resources is the strategy we recommend for revegetation of old mines

Acacia mangium Willd. est une légumineuse ligneuse introduite dans de nombreux pays tropicaux à partir de son aire d'origine (Australie), avec ou sans inoculations volontaires par des rhizobiums sélectionnés. Des campagnes d'échantillonnage des bactéries symbiotiques fixatrices d'azote ont été réalisées dans sa zone d'origine à différentes époques (1986, 2007 et 2009) et dans trois zones d'introduction (Brésil, Sénégal et Malaisie). Après isolement et test de nodulation homologue, la diversité de plus de 500 souches a été analysée sur un gène de ménage (recA) et un gène symbiotique (nodA). Nous avons confirmé qu'A. mangium était essentiellement nodulé par des Bradyrhizobium. La comparaison des communautés symbiotiques issues de la zone d'origine et des zones d'introduction montre une importante diversité dans la région d'origine et une diversité plus réduite dans les zones d'introduction. En Australie, quelques génotypes sont majoritaires et persistent durant 20 ans. Une structuration phylogéographique et un isolement par la distance à une échelle mondiale ont été mis en évidence pour le gène symbiotique nodA. Enfin, lorsque A. mangium a été introduit conjointement avec une souche sélectionnée, le devenir de cet inoculum est variable en fonction des essais d'introduction. De plus, nous mettons en évidence des phénomènes de transfert du gène symbiotique nodA entre une souche introduite et les bactéries autochtones. Les résultats acquis nous permettent d'émettre des recommandations en termes de sauvegarde de la biodiversité microbienne symbiotique en zone naturelle, et sur la pertinence de procéder à des inoculations lors de la mise en place de plantations d'A. mangium
From Australia, its native area and since three decades, the legume tree Acacia mangium Willd. has been introduced in many tropical countries, sometimes with selected rhizobium strains. A. mangium symbiotic nodule bacteria have been sampled in Australia at different times (1986, 2007, 2009), as well as in countries where it was introduced for inoculation trials (Brazil, Senegal and Malaysia). More than 500 isolates were obtained and checked for homologous nodulation. They were then characterized on the housekeeping recA and symbiotic nodA genes. We demonstrated through this study that A. mangium was almost always nodulated by Bradyrhizobium. Phylogenies of the obtained sequences were made, showing a high level of bacterial diversity in the native area, and a much more reduced diversity in introduced areas. In Australia, some genotypes were predominant and persist over 20 years. A phylogeographic structuration and isolation by distance at a global scale were demonstrated for the nodA symbiotic gene. Among introduced areas, the main result was the unsystematic occurrence of inoculated strains. We highlighted horizontal nodA symbiotic gene transfer between inoculated and indigenous bacterial strains. These data allow to make recommendations in terms of microbial diversity conservation in natural areas and on the need for inoculation of A. mangium in forestry practices

Au sein des sols forestiers, la richesse taxonomique et le rôle des microorganismes eucaryotes (en grande partie des champignons) restent encore largement méconnus. L’espèce d’arbre est un des facteurs qui structurent les communautés de ces microorganismes. Nous avons étudié l’impact de l’essence forestière (hêtre et épicéa) sur la diversité taxonomique et fonctionnelle de ces communautés par une approche métatranscriptomique et une approche biochimique (focalisée sur les champignons ectomycorhiziens). Nous avons montré un effet de la séquence étudiée (ADNr 18S, ADNc) sur la distribution taxonomique des communautés et développé un nouveau marqueur moléculaire mitochondrial pour l’étude des communautés de champignons métaboliquement actifs. L’identification de gènes d’intérêt écologique et industriel par séquençage systématique des banques métatranscriptomiques ainsi que l’identification fonctionnelle d’une nouvelle famille de transporteursmembranaires montrent l’intérêt de l’approche métatranscriptomique. L’approche biochimique a consisté en un dosage à haut débit, sur des extrémités racinaires ectomycorhizés, d’activités enzymatiques liées à la dégradation de la matière organique et à la mobilisation de l’azote et du phosphore du sol. L’ensemble de ces approches a permis de montrer un impact de l’essence forestière sur la nature des espèces présentes plutôt que sur la richesse taxonomique et une préférence d’hôte de certains groupes fongiques ectomycorhiziens. L’approche biochimique a montré une redondance fonctionnelle importante pour certaines activités enzymatiques tandis qu’une autre activité enzymatique était spécifique d’un groupe taxonomique fongique
In forest soils, taxonomic richness and functional diversity of eukaryotic microorganisms (mainly Fungi) remain largely unknowned. Tree species is one of the main factors that structure eukaryotic microbial communities. We have studied the impact of tree species (beech and spruce) on taxonomic and functional diversity of these communities by using a metatranscriptomic approach and a biochemical one focusing on ectomycorrhizal fungi. We showed an effet of different sequences (18S rDNA, cDNA) on taxonomic composition of eukaryotic microbial communities and we developped anew mitochondrial molecular marker for the study of metabolically active fungal communities. Identification of ecologically and industrially important genes by the shotgun sequencing of metatranscriptomic libraries and also identification of a new family of transmembrane transporter demonstrate the great potential of the metatranscriptomic approach. The biochemical approachconsisted in a multiple enzymatic test carried out on ectomycorrhizal roots, of enzyme activities linked to organic matter degradation and phosphorus and nitrogen mobilization. All these approaches revealed an impact of tree species on the microbial species composition but not on taxonomic richness and also host preference for some ectomycorrhizal taxonomic groups. The biochemical approach showed a high functional redundancy for some enzyme activities while one activity was very specific of an ectomycorrhizal taxonomic group

Les deux espèces bactériennes, Sinorhizobium meliloti et S. Medicae forment une symbiose efficace avec Medicago truncatula, tout en présentant un polymorphisme de fixation d'azote. Nous n'avons pas pu confirmer dans ce modèle l'existence de mécanismes de sanction des symbiotes non-fixateurs décrits théoriquement et expérimentalement chez d'autres couples symbiotiques. Les deux espèces bactériennes pourraient alors être maintenues en sympatrie avec la même plante-hôte du fait d'avantages sélectifs différents : S. Meliloti serait plus compétitrice pour la nodulation de la plante, alors que S. Medicae présenterait un plus fort potentiel de fixation. Essentiellement du fait de son fort taux de recombinaison, S. Medicae est l'espèce présentant le plus de diversité génotypique. A l'échelle du bassin méditerranéen S. Medicae a une structure panmictique se rapprochant d'une métapopulation, expliquant le profil phylogéographique décelé sur cette espèce. Sa forte expansion démographique pourrait également suggérer une spécialisation symbiotique en cours. S. Meliloti a une structure génétique épidémique, avec de probables adaptations locales, mais qui n'ont pas pu être décelées. Aucun isolement par la distance ne permet d'expliquer la répartition spatiale de la diversité bactérienne, tant intra- que interspécifique. Cependant, certains paramètres physico-chimiques du sol, ainsi que le couvert végétal, même à l'échelle de la lignée, ont une influence sur la structuration de la diversité bactérienne. Des manipulations d'évolution expérimentale ont été entreprises pour évaluer l'impact de la plante-hôte sur la capacité mutationnelle de ces bactéries symbiotiques associées
The two bacterial species, Sinorhizobium meliloti and S. Medicae form an efficient symbiosis with Medicago truncatula, while presenting a polymorphism for nitrogen fixation. We could not confirm in this biological model the existence of mechanisms of sanctions against non-fixing symbionts, theoretically and experimentally described for other symbiotic couples. Both bacterial species might then be maintained in sympatry with the same plant-host because of different selective advantages: S. Meliloti would be more competitive for plant nodulation, while S. Medicae would present a better potential of fixation. Mostly because of its strong rate of recombination, S. Medicae is the species presenting the more genotypic diversity. At the scale of the Mediterranean basin, S. Medicae show a panmictic structure converging towards a metapopulation structuration, explaining the phylogeographic pattern revealed on this species. Its strong demographic expansion could also suggest an ongoing symbiotic specialization. S. Meliloti displays an epidemic genetic structure, with possible local adaptations that however could not be proven. Lack of isolation by distance could not help in explaining the spatial distribution of the bacterial diversity, both at an intra- and interspecific scale. However, several physical and chemical soil parameters, as well as the plant cover, even on the scale of the fixed line, have an influence on the structuration of the bacterial diversity. Bacterial artificial evolution experiments were initiated to estimate the impact of the plant-host on the mutational process of these associated symbiotic bacteria

Les fortes teneurs en éléments traces métalliques (ETMs) présents dans les déblais miniers entraînent généralement une forte réduction de la diversité végétale et microbienne. Selon les caractéristiques physico-chimiques des sols, la nature des métaux, leur concentration et leur spéciation, seules certaines espèces végétales et microbiennes ont développé des mécanismes particuliers et se sont adaptées à la présence d'ETMs. C'est le cas d'Anthyllis vulneraria et d'Hedysarum coronarium, deux Fabacées qui sont présentes sur d'anciennes mines de Zn/ Pb respectivement au sud de la France et au nord de la Tunisie. L'étude de l'absorption du Zn chez quatre sous-espèces d'A. vulneraria a montré que seule la sous-espèce carpatica présente sur l'ancienne mine Zn/Pb des Avinières, peut croître en présence de teneurs élevées en Zn et accumule des quantités élevées de ce métal sans montrer de symptômes de toxicité. Les données obtenues ont révélé qu'A. vulneraria sous espèce carpatica est une plante hypertolérante et accumulatrice de Zn. L'inoculation d'A. vulneraria avec ses bactéries symbiotiques fixatrices d'azote, Mesorhizobium metallidurans STM2683 (souche métallicole) et Mesorhizobium sp. STM2682 (souche non métallicole), a induit une diminution très significative de la teneur en Zn dans la plante. Par contre, seule la souche métallicole a montré un effet protecteur vis-à-vis des sous espèces sensibles d'A. vulneraria lorsque celles-ci sont exposées à une concentration modérée en Zn. La diversité phylogénétique et phénotypique des bactéries symbiotiques fixatrices d'azote associées à H. coronarium isolées du substrat de l'ancienne mine de Zn/Pb de Fej El Hdoum et du sol d'une parcelle agricole à El Krib a mis en évidence (i) l'appartenance de tous les isolats étudiés au genre Rhizobium, (ii) l'existence de différents niveaux de tolérance au Cd et l'absence de tolérance au Zn pour les isolats issus du substrat de Fej El Hdoum (iii) le lien étroit entre la présence de la plante hôte, H. coronarium et de sa bactérie symbiotique fixatrice d'azote sur un site donné. Ainsi, compte tenu des contraintes imposées par la présence des ETMs, l'utilisation de Fabacées en première séquence de végétation pour favoriser l'entrée d'azote et faciliter l'installation d'une couverture végétale stable et pérenne à même de phytostabliser les déblais miniers, rend indispensable la sélection des associations les mieux adaptées aux conditions environnementales locales
High contents of trace metals present in waste rock mining causes a significant reduction in plant and microbial diversity. According to soil physico-chemical characteristics, metal nature, concentration and speciation, only some plant and strain species have developed specific mechanisms to cope with trace metal toxicity. This is the case of Anthyllis vulneraria and Hedysarum coronarium, two Fabaceae that are present on Zn / Pb ancient mines respectively in southern France and northern Tunisia. The Zn absorption study in four subspecies of A. vulneraria showed that only the carpatica subspecies, present on the Zn / Pb ancient mine of Les Avinières, can grow with high Zn concentrations and accumulate high levels of this metal without showing toxicity symptoms. Thus, A. vulneraria subsp. carpatica should be considered as a Zn-hypertolerant and accumulator plant. Inoculation of A. vulneraria with a nitrogen-fixing symbiotic bacterium, Mesorhizobium metallidurans STM2683 (metallicolous strain) or Mesorhizobium sp. STM2682 (non- metallicolous strain), induced a significant decrease of Zn content in the plant. However, only the metallicolous strain showed a protective effect for sensitive A. vulneraria subspecies when symbiotic plants were exposed to a moderate Zn concentration. Phenotypic and phylogenetic diversity of nitrogen-fixing symbiotic bacteria associated with H. coronarium isolated from the Zn / Pb ancient mine of Fej El Hdoum and an agricultural parcel of El Krib highlighted (i) that all studied isolates belong to the genus of Rhizobium, (ii) the existence of different Cd tolerance levels and the absence of Zn tolerance for isolates from the Fej El Hdoum substrate (iii) the close link between the presence of the host plant, H. coronarium and their symbiotic nitrogen-fixing bacteria on a given site. Thus, given the constraints imposed by heavy metals, the use of Fabaceae in a first sequence of vegetation to promote nitrogen entrance and facilitate the installation of a sustainable plant cover able to phytostabilise waste rock mining, necessitates the selection of the best adapted associations to local environmental conditions

Les symbioses impliquant des bactéries méthanotrophes et sulfoxydantes se rencontrent chez de nombreux mytilidés des écosystèmes marins profonds à base chimiosynthétiques pour lesquels elles jouent un rôle majeur dans la nutrition et l’adaptation à leur environnement. Ce travail de thèse a consisté à adapter et développer différentes approches basées sur le FISH (Fluorescent in situ hybrization), la microscopie et l’analyse d’images. Ces techniques ont permis l’identification de 6 types de bactéries symbiotiques sur une même coupe de filaments branchiaux de l’éspèce Idas sp. Et l’étude ultrastructurale de cette symbiose. Une technique fiable de quantification de chaque type de symbiontes présent dans les bactériocytes de certains mytilidés a confirmé l’existence de variations des populations symbiotiques de l’espèce Bathymodiolus azoricus en fonction de certaines conditions environnementales, établissant la capacité des symbiontes à s’adapter rapidement aux variations du milieu.

L'objectif de cette étude était d'estimer l'effet potentiel des transferts horizontaux de plasmides sur la structure des populations naturelles de rhizobium symbiotes du haricot, et d'identifier des marqueurs permettant de caractériser et de suivre les plasmides dans ces populations. Douze plasmides symbiotiques (psyms) transférables ont été identifies au sein d'un échantillon d'isolats symbiotes du haricot. Cinq de ces psyms appartenant à cinq espèces ont été marques avec le transposon tn5 et croises avec une trentaine de souches réceptrices de notre échantillon. Des transferts ont été observés à des fréquences variant de 10 5 à 2 10 9. L'ensemble de ces transferts menait a des associations psym-espèce plus diverses que celles caractérisées au sein de populations naturelles. L'analyse des profils plasmidiques de nombreux transconjugants a permis d'observer l'existence d'interactions entre plasmides menant à des réarrangements de plasmides transférés et/ou de plasmides résidents des souches réceptrices ainsi qu'à des cotransferts de plasmides des souches donatrices. L'ensemble de ces résultats indique l'existence d'un potentiel de transfert important de gènes plasmidiques entre rhizobia symbiotes du haricot. Afin de caracteriser les plasmides de notre échantillon, nous avons étudié par pcr/rflp la diversité de séquences repC d'origines de réplication de plasmides amplifiées par des amorces rc1/rc3. Nous avons pu confirmer la large distribution de ces séquences au sein de rhizobia symbiotes du haricot et observer des séquences repC présentant des caractéristiques communes dans des souches d'espèces différentes, suggérant la possibilité de transferts horizontaux de gènes de réplication entre rhizobia symbiotes du haricot. Une étude phylogénétique de 12 séquences repC caractérisées dans notre échantillon a permis d'identifier trois groupes repC nouveaux que des amorces spécifiques permettent de détecter et de suivre au sein des populations naturelles.

La specificite de la symbiose fixatrice d'azote entre les rhizobia et les legumineuses est surtout determinee par la structure des facteurs nod, molecules lipo-oligosaccharidiques dont la production par la bacterie est induite par la plante-hote. Les rhizobia isoles des genres acacia et sesbania appartiennent a plusieurs groupes taxonomiques, dont les especes sinorhizobium saheli et sinorhizobium teranga, et le groupe genomique u. Nous avons tout d'abord montre sur une collection de souches appartenant a ces differents groupes taxonomiques qu'independamment de leur position taxonomique, toutes les souches isolees d'un meme genre vegetal partageaient le meme spectre d'hote, different pour les isolats de sesbania et ceux d'acacia. A partir de cette collection de souches, nous avons etudie la diversite des principaux determinants moleculaires de la nodulation. Seule l'analyse en chromatographie sur couche mince des facteurs nod produits par des souches surproductrices permet de distinguer rapidement, en fonction des profils obtenus, les souches appartenant a l'un ou l'autre des deux groupes de nodulation. La determination de la structure chimique des facteurs nod produits par ces souches a permis de confirmer la correlation entre spectre d'hote et structure des facteurs nod. La principale difference entre les souches des deux groupes de nodulation se situe a l'extremite reductrice des molecules produites, en partie sulfatee pour les souches nodulant acacia, et portant un groupement arabinose et un groupement fucose pour les souches nodulant sesbania. Cette double glycosylation est tout a fait originale, meme si la presence d'un arabinose a deja ete decrit pour les facteurs nod produits par azorhizobium caulinodans, espece isolee de nodules caulinaires de sesbania rostrata. L'analyse detaillee des proprietes symbiotiques comparees de representants des genres sinorhizobium et azorhizobium nous a permis de conclure que malgre un spectre d'hote identique et la production de facteurs nod de structures tres proches, ces deux genres possedent des proprietes symbiotiques qui leur sont propres. Le genre azorhizobium est particulierement adapte a la nodulation caulinaire et ne forme de nodules fixateurs que sur sesbania rostrata, tandis que les souches de sinorhizobium nodulant sesbania sont capables de fixer l'azote en symbiose avec les differentes especes de sesbania testees

Les invasions biologiques ont des conséquences écologiques telles que l'émergence de pathogènes et de ravageurs. Les populations invasives font face à de nouvelles conditions biotiques et abiotiques qu'elles doivent surmonter. Ces invasions biologiques sont des systèmes modèles pour étudier l'évolution sur de courtes échelles de temps car elles nécessitent une adaptation rapide qui fait intervenir différents processus (sélection naturelle, dérive, plasticité phénotypique). Du fait des introductions multiples et de l'hybridation, une augmentation de la variabilité génétique nucléaire peut-être observée dans ces populations, support d'une réponse adaptative plus rapide. De plus, chez les insectes, les symbiotes peuvent jouer un rôle important dans l'adaptation, contribution encore largement inconnue. Le ravageur de culture Bemisia tabaci est un complexe d'espèces dont les barrières reproductives sont peu connues et dont les différentes entités --- les cytotypes --- présentent des cortèges symbiotiques qui leur sont spécifiques. Grâce à une description de la dynamique spatio-temporelle de ces cytotypes, en contexte invasif en France et plus largement dans le bassin méditerranéen, nous avons constaté la présence simultanée de deux de ces entités et nous nous sommes interrogés sur un éventuel remplacement ou une coexistence. Cette situation originale nous a permis de tester leurs limites reproductives grâce à des microsatellites et des tests comportementaux, ainsi que la possibilité de transferts horizontaux de bactéries. Transferts que nous avons tenté de reproduire en laboratoire. Nous avons aussi développé des marqueurs RADSeq pour de futures analyses génomiques
Biological invasions have ecological consequences such as the emergence of pathogens and pests. Invasive populations face new biotic and abiotic conditions that they have to overcome.These biological invasions are model systems to study the evolution over short time scales because they require rapid adaptation that involves different processes (natural selection, drift, phenotypic plasticity).Because multiple introductions and hybridization, an increase in the nuclear genetic variability may be observed in these populations, supporting a faster adaptive response.Moreover, in insects, symbionts can play an important role in adaptation, a contribution largely unknown yet.Bemisia tabaci crop pest is a complex of species whose reproductive barriers are poorly known and whose different entities --- the cytotypes --- have symbiotic associations specific to them.Through a spatio-temporal dynamics description of these cytotypes in invasive context in France and more widely in the Mediterranean bassin, we found the simultaneous presence of both of these entities and we wondered about a possible replacement or coexistence.This peculiar situation has allowed us to test their reproductive boundaries with microsatellites and behavioral tests, as well as the possibility of horizontal transfer of bacteria. Transfers that we tried to reproduce in the laboratory. We have also developed RADSeq markers for future genomic analyzes