Letteratura scientifica selezionata sul tema "Stress biotiques et abiotiques"

Les mycorhizes arbusculaires constituent la symbiose végétale la plus répandue à l’échelle planétaire. Les champignons concernés, regroupés dans le phylum Glomeromycota et distribués sur l’ensemble des écosystèmes, colonisent la majorité des plantes terrestres. Aux avantages bien connus des mycorhizes sur la croissance végétale, s’ajoutent plusieurs bénéfices, notamment pour la survie des plantes, leur biodiversité, l’impact sur la microflore du sol et le potentiel d’agent de réduction des stress tant abiotiques que biotiques. Devant une telle panoplie d’avantages pour les plantes et l’environnement, on pourrait croire que les mycorhizes représentent une panacée à plusieurs problèmes liés à la production et à la protection des végétaux. Le complexe « plante-mycorhize-parasite-environnement » constitue la norme à maintenir ou à retrouver pour assurer la durabilité de l’environnement. Le fonctionnement des mycorhizes comme agent de lutte biologique touche globalement cinq mécanismes d’interaction. Certains concernent directement la plante, soit : 1) une stimulation de croissance par le biais d’un apport nutritif accru et une meilleure santé végétale, 2) une transformation morphologique au niveau racinaire, 3) l’induction ou la suppression de mécanismes de défense, notamment ceux impliquant plusieurs enzymes. D’autres agissent sur le parasite : 4) via une compétition directe avec les champignons mycorhiziens liée à la disponibilité de nutriments et de sites d’infection, et sur la structure et la qualité du sol, par le biais d’une 5) modification de la microflore et de l’augmentation du taux de matière organique.

Cet article porte sur un certain nombre d'activités enzymatiques d'origine végétale possédant la propriété d'altérer des polysaccharides pariétaux bactériens ou fongiques. Ces activités sont présentées selon les cinq aspects suivants. Premièrement, on traitera de la détection et de la diversité électrophorétiques de certaines enzymes à potentiel antimicrobien. Ces enzymes sont les chitinases, les déacétylases de la chitine, les chitosanases, les ß-1,3-glucanases, les lysozymes et d'autres activités hydrolysant les parois bactériennes ou fongiques. Deuxièmement, on présentera des résultats d'inhibition de croissance de certains microorganismes exposés à des enzymes végétales séparées électrophorétiquement. Troisièmement, certaines données sur des plants transgéniques exprimant des enzymes à potentiel antimicrobien seront discutées brièvement. Quatrièmement, quatre enzymes présentes chez les végétaux seront comparées à leur équivalent microbien ou animal. Ces enzymes sont les chitinases, les chitosanases, les ß-1,3-glucanases (laminarinases) et les lysozymes. La comparaison indique que toutes ces activités se trouvent chez certains microorganismes et animaux supérieurs en plus de leur présence chez les végétaux. Les chitosanases n'ont cependant pas encore été rapportées chez les animaux. Il s'agit là d'une exception fort intéressante par rapport aux autres enzymes mais dont la signification n'a pas été élucidée. Enfin, le cinquième aspect traitera de quatre types d'enzymes végétales à potentiel antimicrobien en fonction des protéines végétales reliées à la pathogenèse (protéines PR). Les protéines PR sont des protéines de stress dont la synthèse de novo est stimulée par divers agents biotiques ou abiotiques. Dans certaines conditions de stress, les chitinases, les chitosanases, les ß-1,3-glucanases (laminarinases) et les lysozymes d'origine végétale sont des protéines PR. Par contre, ces activités enzymatiques peuvent être aussi exprimées de façon constitutive et sous diverses formes moléculaires dans certains organes des plantes supérieures. Les organes reproducteurs semblent particulièrement une excellente source de certaines isoformes de ces enzymes à potentiel antimicrobien.

ABSTRACT. Variation of specific morphological traits and ploidy level of five Aegilops L. species in Morocco.The genus Aegilops L. represents an important natural source of useful genes for wheat breeding, with particular emphasis on biotic and abiotic stress resistance. For successful crosses, the primarily step is to select appropriate Aegilops accessions. In this paper, we studied five Moroccan species of an Aegilops collection on the basis of spike structure and chromosome number. Twenty-eight specific morphological characters were used to differentiate the species. Statistical analyses, in particular the DFA, allowed the characterization of the genetic variability of the species; the two first standardized axes explained 96,2% of the total variability and 100% of the entities were classified within their own group. In addition, the dendrogram constructed using morphological data reveals a significant variability within and between species. Cytogenetic study revealed four species, A. geniculata Roth, A. triuncialis L., A. ventricosa Tausch and A.peregrina Maire & Weiller, to be tetraploid. However, A. neglecta Req. ex. Bertol., where only two accessions are represented in the collection, revealed to be hexaploid, and can then be classified as A. neglecta subsp. recta Chennav.Key words. Aegilops, Variation, Morphology, Ploidy, Morocco.RÉSUMÉ. Variation des caracteres morphologiques specificities et niveau de plordie de an(' espéces Aegilops L. au Maroc. Le genre Aegilops L. représente une importante source de genes, potentiellement utilisables dans Pamelioration des blés cultivés (Triticum spp.) notamment pour la resistance aux stress biotiques et abiotiques. Le choix des accessions Aegilops á employer, dans un programme d' hybridation interspécifique, necessite une caractérisation taxonomique et une evaluation préalables. L'objectif de ce travail a ete d'étudier des accessions, appartenant á 5 especes marocaines constituant une collection d'Aegilops, sur la base de caracteres morphologiques specifiques de l'épi et du niveau de ploYdie. La caractérisation phénotypique a été basée sur l'étude de 28 caracteres morphologiques qui discriminent entre les especes. Les resultats des analyses statistiques, en particulier de l'AFD, ont permis de caractériser la variabilite génetique de ces especes et ant donne un pourcentage d'appartenance á l'espece de 100%. Aussi, les deux premiers axes standardises expliquent 96,2% de la variabilité totale. Un demlrogramme a éte aussi construit, revelant une variabilite interspecifique. L'étude cytogenétique a révélé une tetraploYdie pour A. geniculata Roth, A. triuncialis L., A. ventricosa Tausch et A. peregrina Maire & Weiller. Quant á A. neglecta Req. ex. Bertol., une hexaploYdie a été mise en evidence pour les deux uniques accessions disponibles dans la collection, permettant de leur attribuer le nom A. neglecta subsp. recta Chennav.Mots clés. Aegilops, Variation, Morphologic, Plolidie, Maroc.

Description du sujet: Au Sénégal, la production du coton est confrontée à de nombreuses contraintes biotiques et abiotiques dont les changements climatiques qui affectent négativement le rendement. Objectif: L’étude vise à évaluer les performances agronomiques de huit cultivars de cotonnier en vue de choisir les variétés résilientes aux aléas climatiques (notamment au stress hydrique) dans la zone sèche du Bassin cotonnier sénégalais. Méthodes: L’essai a été installé dans l’Antenne Multi-locale d’Expérimentation (AMEX) de la société de développement des fibres textiles (SODEFITEX) du Sénégal située à Koussanar (département de Tambacounda) durant la saison pluvieuse 2019. Un dispositif expérimental en blocs complets randomisés (Blocs de Ficher) avec trois répétitions a été utilisé, avec comme seul facteur étudié, la variété (huit niveaux). Des observations agromorphologiques et phénologiques ont été faites afin d’évaluer les performances des variétés comparées au témoin vulgarisé dans la zone cotonnière sénégalaise. Résultats: Les résultats obtenus ont montré que les variétés IRMA L484, STAM 129A, CS 50 et TAMCO ont eu les meilleurs rendements que les variétés SIOKRA L23 (1208,33 kg/ha), IRMA Q302 (1375 kg/ha), BUJA (1400 kg/ha), et ALLEN (1450 kg/ha), qui ont enregistré respectivement les rendements les plus faibles. Conclusion: La variété IRMA L484 vulgarisée en zone sèche (au Cameroun) se révèle comme étant celle qui semble être la plus adaptée à la zone d’autant plus qu’elle fait partie des variétés les plus précoces et qu’elle a eu le poids moyen capsulaire le plus élevé (4,05 g/capsule), mais aussi le rendement le plus élevé (1625,03 kg/ha). English title: Adaptability test of eight varieties of cotton (Gossipium hirsutum L.) in the commune of Koussanar in Senegal Description of the subject: In Senegal, cotton production is faced with many biotic and abiotic constraints, including climate change, which negatively affects yield. Objective: The study aims to evaluate the agronomic performance of eight cotton cultivars with a view to choosing varieties that are resilient to climatic hazards (in particular to water stress) in the dry zone of the Senegalese cotton basin. Methods: The test was installed in the Multi local Experimentation Antenna (AMEX) of the textile fiber development company (SODEFITEX) of Senegal located in Koussanar (department of Tambacounda) during the 2019 rainy season. Complete randomized (file block) with three replicates was used, with variety as the only factor studied (eight levels). Agro-morphological and phenological observations were made in order to evaluate the performance of the varieties compared to the control popularized in the Senegalese cotton zone. Results: The results obtained showed that the varieties IRMA L484, STAM 129A, CS 50 and TAMCO had the best yields than varieties such as SIOKRA L23 (1208.33 kg/ha), IRMA Q302 (1375 kg/ha), BUJA (1400kg/ha), and ALLEN (1450 kg/ha), which respectively recorded the lowest yields Conclusion: The results showed that the IRMA L484 variety popularized in the dry zone (in Cameroon) turns out to be the one that seems to be the most adapted to the zone, especially since it is one of the earliest varieties and has had the highest average capsule weight (4.05 g/cap) but also the highest yield (1625.03 kg/ha).

Introduction. Le moustique Aedes aegypti, vecteur majeur d’arbovirus, se développe dans un large panel de réservoirs artificiels en zone urbaine. Ces gîtes larvaires sont exposés à des conditions biotiques et abiotiques variables pouvant influencer la capacité vectorielle du moustique adulte et, par conséquent, le risque de transmission de pathogènes. Ici, nous recensons l’état des connaissances sur les propriétés physico-chimiques et microbiologiques des habitats aquatiques d’Ae. aegypti qui affectent le comportement de pré-oviposition, le développement et la capacité à transmettre les virus de ce Culicidae. Littérature. La grande variabilité spatio-temporelle des propriétés abiotiques et biotiques des gîtes d’Ae. aegypti rend complexe leur caractérisation. Certains facteurs biotiques (matière organique, larves congénères, microbiote) et abiotiques (salinité, température, pH) des gîtes ont des effets forts et directs sur le développement des larves et se répercutent sur les caractéristiques physiologiques et morphologiques du moustique adulte telles que la taille, la fécondité, la longévité et sa capacité vectorielle. Conclusions. Au vu de l’influence du gîte larvaire, et notamment de son microbiote, sur des nombreux traits phénotypiques chez Ae. aegypti, des efforts sont encore requis pour mieux comprendre comment la variabilité naturelle des gîtes façonne la capacité vectorielle des populations de cette espèce invasive à travers le globe.

Les milieux aquatiques constituent des modèles essentiels pour comprendre le rôle de la biodiversité et des interactions biotiques et abiotiques sur la structure des communautés et sur le fonctionnement des écosystèmes. La dernière décennie a été marquée par d’importantes avancées :

Les principaux dommages aux arbres et aux forêts visibles en peinture sont dus à des causes abiotiques. En premier lieu, le vent qui fait pencher les arbres, les déforme durablement ou cause chablis et bris de branche ou de tronc. Les incendies actifs ou leurs conséquences sont aussi bien illustrés. De rares toiles évoquent les inondations, la sécheresse et le gel. Parmi les adversités biotiques, ce sont les dégâts dus aux champignons (lignivores pour l’essentiel) qui sont visibles. La graphiose de l’Orme est suggérée sans être clairement illustrée alors que plusieurs tableaux suggèrent la rouille courbeuse sur Pin. Le gui et divers épiphytes (lierre, lichen, mousse, usnée) sont le thème de quelques tableaux. Sont largement figurés des dommages dont la cause n’est pas précisée bien que résultant des adversités précédentes : fentes, perte d’écorce, cavité, dépérissement et mort. Quelques œuvres combinent plusieurs dégâts. D’assez nombres scènes vivantes (Homme, animaux) sont associées à ces dommages. Messages clés :• Les dommages forestiers visibles dans les peintures sont le plus souvent d’origines abiotiques.• Les dégâts du vent et des incendies sont les plus souvent représentés.• Parmi les dégâts biotiques, les dégâts dus aux champignons sont les plus illustrés.

Ce travail de thèse a pour objectif principal de comprendre les mécanismes écologiques expliquant la composition et la diversité des communautés végétales herbacées dans les dunes littorales d'Aquitaine, à une échelle locale et régionale. A travers l'utilisation des règles d'assemblage des espèces au sein des communautés est exploré l'importance relative des facteurs déterministes (filtres biotique et abiotique). Les hypothèses sont testées par des approches empiriques et expérimentales. Des mesures environnementales et des traits fonctionnels ont fait ressortir le rôle fondamental de la perturbation (ensablement) à l'échelle locale et du stress (trophique et hydrique) à l'échelle régionale. Contrairement aux modèles classiques des successions primaires, le stress c'est avéré être négativement corrélé à la perturbation à l'échelle locale. Concernant, les interactions biotiques, nos résultats ont permis d'enrichir les débats actuels sur l'importance et la direction de ces interactions le long de gradients environnementaux, et ont testé les modèles théoriques récents intégrant la facilitation pour expliquer les variations de diversité. L'ensemble de ces résultats a fait ressortir le rôle primordial des facteurs déterministes à l'échelle locale et régionale, mais soulignent également un rôle probable des facteurs stochastiques (histoire, dispersion) pour expliquer la composition des communautés à l'échelle régionale. Un modèle de règles d'assemblages des espèces est proposé pour expliquer les mécanismes de structuration des communautés végétales dunaires en Aquitaine.

Nous avons isole et sequence les clones d'adnc de cyclophiline chez deux plantes, le mais et le haricot. Ces clones codent pour des proteines probablement cytosoliques de 172 acides amines qui presentent de fortes homologies entre elles mais aussi avec celles provenant d'organismes phylogenetiquement tres differents. L'expression de ces deux genes au cours du developpement chez des plantes non stressees est constitutive mais plus importante dans les tissus en division. Apres application de differents stimuli exterieurs, la regulation generalement positive de ces deux genes, presente des differences. Un traitement par le froid, le sel, la blessure ou le chlorure mercurique provoque une augmentation de la transcription des deux genes mais avec des cinetiques differentes. Dans le cas d'un choc thermique a 42#oc, une regulation positive est observee dans le cas du mais mais negative dans le cas du haricot. D'autre part, seul le gene de haricot semble inductible par la lumiere. Une accumulation des arnm de cyclophiline a egalement ete detectee lors d'une infection virale de plants de haricot. De plus, une induction systemique limitee aux parties aeriennes de ces plantes a pu aussi etre mis en evidence a la suite d'un traitement local au chlorure mercurique. Enfin, l'ethylene et l'acide salicylique, qui tous deux induisent une augmentation de la transcription des genes de cyclophiline chez le mais et le haricot, pourraient etre les transducteurs des signaux percus par les plantes lors de ces differents stress et notamment l'acide salicylique dans le cas de la reponse au chlorure mercurique. Des clones genomiques correspondant aux adnc de cyclophiline de mais et de haricot ont ete egalement isoles et sequences. Dans la region 5 non codante du clone de mais, plusieurs elements cis, peut-etre impliques dans la regulation de l'expression de ce gene, ont ete identifies

Face à la forte augmentation des émergence et ré-émergences de maladies infectieuses au niveau mondial, il est crucial de comprendre les facteurs impliqués dans ces événements. Parmi ceux-ci, la ressource alimentaire et le microbiote apparaissent centraux dans le triptyque composé de l’hôte, des pathogènes qu’il transmet et de l’environnement. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse ont eu pour objectif d’identifier les liens entre facteurs environnementaux biotiques et abiotiques, microbiote et compétence vectorielle chez des mollusques et des arthropodes vecteurs de zoonoses. Ces recherches ont permis d’accroître les connaissances sur les communautés bactériennes appartenant au microbiote de populations naturelles de Bulinus truncatus et de Galba truncatula; ainsi que d’étudier l’influence des facteurs environnementaux et de la génétique sur ces dernières. Elles ont également permis d’évaluer le lien entre ressource alimentaire végétale et compétence vectorielle de populations de laboratoire d’Aedes albopictus. Ces études apportent des éléments nouveaux et pertinents pour mieux comprendre les interactions entre environnement, microbiote et compétence vectorielle des hôtes, offrant ainsi des perspectives pour la gestion des maladies infectieuses/ou des zones à risques d’émergence
In light of the significant increase in the emergence and re-emergence of infectious diseases worldwide, it is crucial to understand the factors involved in these events. Among these factors, food resources and the microbiome appear central in the tripartite relationship composed of the host, the pathogens it transmits, and the environment. Thus, the objective of this thesis was to identify the links between biotic and abiotic environmental factors, the microbiome, and vector competence in mollusks and arthropods that vector zoonotic diseases. This research has enhanced our understanding of the bacterial communities within the microbiome of natural populations of Bulinus truncatus and Galba truncatula, and has studied the influence of environmental factors and host genetics on these communities. It has also evaluated the link between plant-based food resources and the vector competence of laboratory populations of Aedes albopictus. These studies provide new and relevant insights into how interactions between the environment, the microbiome, and host vector competence can influence the transmission dynamics of infectious diseases, offering perspectives for managing infectious diseases and identifying high-risk areas for emergence

Les métabolites spécialisés (MS) jouent un rôle crucial dans l'interaction des plantes et des graines avec leur environnement. De plus, les modifications des MS contribuent largement à leur(s) diversité et activités. Malgré leur importance pour la qualité des graines, l'étude des effets de l'environnement sur la production et l'accumulation de ces MS a été négligée. Les graines accumulent à la fois des MS bénéfiques et toxiques, qui jouent divers rôles biologiques et écologiques, et sont importants dans la nutrition animale et humaine et pour d'autres usages industriels. Ainsi, l'étude de la composition et distribution des MS dans les graines sous l'influence de stress environnementaux est d'une importance majeure, particulièrement dans le contexte actuel de changement climatique. Les Brassicacées incluent des espèces modèles et cultivées largement répandues et utilisées à de fins multiples. Leurs graines présentent une grande diversité de composition en MS, ce qui en fait des modèles d'étude intéressants. Ce projet de thèse visait à caractériser la diversité et la plasticité du métabolome spécialisé des graines de Brassicacées sous l'influence de stress environnementaux, en utilisant des approches multi-omiques, de biologie moléculaire et de génétique inverse. Dans une première étude, la diversité et la plasticité des MS des graines de plusieurs génotypes de Camelina sativa cultivés en plein champ plusieurs années consécutives ont été évaluées. Les résultats obtenus montrent que l'accumulation des MS des graines de Camelina est plus impactée par les conditions environnementales que par le génotype, et que la plasticité des MS est plus élevée que celle des principaux composés de réserve des graines. Une deuxième étude avait pour but d'évaluer l'effet de conditions de stress sur les MS pendant le développement de la graine de l'espèce modèle Arabidopsis thaliana. Dans une étude préliminaire, il a été observé que le stress thermique (ST) induit des différences plus marquées dans le métabolome spécialisé des graines que le stress hydrique ou le chlorure de cuivre (induisant un stress oxydatif et mimant les effets de stress biotiques). Ainsi, l'étude s'est focalisée sur l'effet du ST sur le métabolome spécialisé au cours du développement des graines d'Arabidopsis en utilisant des analyses multi-omiques (analyses métabolomiques et transcriptomiques). Un large panel de MS et de gènes a été affecté par le ST pendant le développement des graines. Plusieurs glucosinolates (GSL) associés à l'hydroxylase ALKENYL HYDROXALKYL PRODUCING 3 (AOP3) étaient fortement induits par le ST. De plus, divers GSL sinapoylés et benzoylés au niveau du thioglucose ont été décrits pour la première fois. Des analyses métabolomiques et physiologiques ont été réalisées sur plusieurs mutants de la biosynthèse des GSL et le génotype sauvage d'Arabidopsis afin de comprendre la régulation de la synthèse, des modifications et les fonctions de ces GSL acylés au thioglucose. Les résultats obtenus montrent que les enzymes SERINE CARBOXYPEPTIDASE LIKE 17 (SCPL17) et BENZOYLGLUCOSINOLATE 1 (BZO1) sont impliquées dans la sinapoylation et/ou la benzoylation du thioglucose des GSL et que ces GSL acylés sont impliqués dans la réponse au ST chez Arabidopsis. Enfin, des analyses multi-omiques ont été réalisées sur les embryons (E) et téguments et albumens (TA) des graines de C. sativa pendant leur développement et germination. Les données obtenues concernant la distribution des GSL dans les graines de C. sativa, A. thaliana et Brassica napus apportent des informations complémentaires aux travaux précédemment décrits sur les fonctions et activités des GSL. Parmi ces espèces de Brassicacées, les GSL dérivés de la méthionine à courte chaîne (<8C) sont accumulés dans les E tandis que les GSL dérivés de la méthionine à longue chaîne (>7C) sont accumulés dans les TA. Les produits de dégradation des GSL présentent des profils d'accumulation divers entre les trois espèces
Specialized metabolites (SMs) play crucial roles in the interaction of plants and seeds with their environment. SM modifications greatly contribute to SM diversity and activities. Despite their importance for seed quality, the study of the impact of the environment on the synthesis, modification and accumulation of SMs in seeds has been neglected. Seeds accumulate both beneficial and antinutritional SMs with a large range of biological and ecological roles and significant importance for human and animal nutrition, and other industrial uses. Hence, study the diversity, distribution and regulation of SMs in seeds upon environmental stresses is of major relevance, especially in the current context of climate change. This is particularly true for seeds of Brassicaceae species, which include both model and crop species that are widely cultivated across the world and used/consumed as vegetables, fodder, or oilseeds. These species show diverse SM composition and distribution, which makes them valuable models to study the impacts of environmental stresses on seed SMs. This Ph.D. project aimed at characterizing the diversity and plasticity of seed specialized metabolites in Brassicaceae species under environmental stresses by using multi-omic, molecular biology and reverse genetic approaches. In a first study, the diversity and plasticity of seed SMs from several Camelina sativa genotypes cultivated in open field for several consecutive years were assessed. The results obtained showed that the accumulation of SMs in Camelina seeds was more impacted by the environmental conditions rather than the genotype, and that the plasticity of SMs was higher compared to those of major seed storage compounds, including oil, proteins, and other primary metabolites. A second study aimed to evaluate the impact of stress conditions on developing seeds of the model species Arabidopsis thaliana. Heat stress (HS) was found to induce the strongest changes in seed specialized metabolome, compared to drought stress and copper chloride stress (inducing oxidative stress and mimicking biotic stress effects). Hence, the study has been focused on studying the effect of HS on specialized metabolome during Arabidopsis seed development by using multi-omic analyses (untargeted metabolomic and transcriptomic analyses). A wide range of SMs and genes were affected by HS during seed development. Among them, glucosinolates (GSLs) related to ALKENYL HYDROXALKYL PRODUCING 3 (AOP3) GSL hydroxylase enzyme were strongly induced by HS. Besides, several thioglucose sinapoylated and benzoylated GSLs were identified and reported for the first time. Untargeted metabolomic and physiological analyses were performed with several Arabidopsis mutants for GSL-related genes and wild-type genotype, in order to elucidate the synthesis, modifications, regulation and functions of those thioglucose acylated GSLs. The obtained results showed that the acyltransferase SERINE CARBOXYPEPTIDASE LIKE 17 (SCPL17) and BENZOYLGLUCOSINOLATE 1 (BZO1) are involved in the sinapoylation and/or benzoylation of GSL thioglucose moieties and that thioglucose benzoylated and sinapoylated GSLs are involved in Arabidopsis HS responses in seeds. Finally, to study and characterize seed SM distribution, multi-omic analyses have been performed on C. sativa seed embryo (SE) and seed coat and endosperm (SCE) tissues from developing and germinating seeds. The data obtained revealed some specific accumulation pattern of GSLs and related degradation products in the different seed tissues of C. sativa, A. thaliana and Brassica napus species that provide valuable complementary information to the previously described work about GSL functions and activities. In particular, the short methionine derived (Met-de) GSLs (<8C) accumulated in SE, while longer Met-de GSLs (>7C) accumulated in SC. Differently, GSL degradation products accumulation showed diverse accumulation patterns in the three Brassicaceae species

L'insertion des légumineuses à graines dans les systèmes agricoles est un enjeu majeur de la transition alimentaire et écologique actuelle. En effet, ces cultures constituent une source durable de protéines et leur symbiose avec des bactéries du sol capables de fixer l'azote atmosphérique permet de réduire l’utilisation d’engrais azotés. Cependant, elles sont affectées par de nombreux stress biotiques et abiotiques impactant directement leur production, en particulier dans les systèmes agroécologiques. De nombreuses données sur la tolérance aux stress ont d'abord été acquises sur les espèces légumineuses modèles. La démocratisation des technologies de séquençage ont permis le développement de ressources en génétique, génomique et autres -omiques chez les légumineuses cultivées, dont le pois, la féverole et la lentille. Il est aujourd'hui indispensable de créer des outils visant à faciliter la comparaison et l'intégration des données hétérogènes acquises et le transfert de connaissances entre espèces, modèles ou cultivées. L'objectif de ma thèse a été de créer une base de données de type graphe, permettant (i) de croiser et d'interroger les données génétiques et -omiques disponibles, de manière intelligente et efficiente, au sein et entre des espèces d'intérêt et (ii) d'explorer sur des cas concrets le potentiel de la recherche translationnelle et ses limites pour le transfert de connaissances entre espèces. Dans un premier temps, un pipeline nommé Ortho_KB a été conçu pour intégrer les données hétérogènes disponibles chez différentes espèces (données génomiques, génétiques, transcriptomiques, annotation fonctionnelle des gènes, homologie et synténie). La base de données graphe OrthoLegKB, issue d'Ortho_KB et dédiée aux légumineuses, a été ensuite créée. Des données de génomique comparative entre les espèces considérées ont été générées par la détection des gènes orthologues et des régions synténiques entre leurs chromosomes. Un corpus de données a été constitué à partir de la littérature et des données disponibles dans l'équipe. L'ensemble de ces données a été annoté avec des ontologies, permettant l'utilisation d'un vocabulaire contrôlé et commun pour les différentes espèces. OrthoLegKB a été testée par l'étude de la conservation d'un gène régulateur de la floraison. Dans un second temps, OrthoLegKB a été exploitée pour étudier la tolérance au gel chez les légumineuses des régions tempérées. Des requêtes sur les données disponibles pour ce trait, issues à la fois de la littérature et d'une GWAS réalisée dans l'équipe pour la féverole, ont montré une forte synténie des régions contrôlant ce trait au sein du sous-groupe des Fabeae. Ces régions incluent des gènes candidats appuyés par des données d'expression différentielle en conditions de basses températures. De plus, OrthoLegKB a permis de révéler des régions génomiques associées simultanément à la tolérance au gel et à différents traits morphologiques. Pour conclure, ma thèse a (i) produit un outil pour la recherche translationnelle sur les légumineuses, OrthoLegKB, et (ii) fourni des preuves que cet outil est applicable pour identifier des gènes candidats multi-espèces de traits d'intérêt pour l'amélioration variétale. Ortho(Leg)KB a été utilisé pour d'autres caractères, au travers de collaborations initiées dans des projets de recherche ; il a été présenté à différents publics lors de conférences, réunions de travail ou formations. Les perspectives de ce travail sont (i) d'élargir le champ de ses applications pour couvrir de nouveaux traits et (ii) de continuer à développer Ortho_KB pour améliorer son utilisation et sa diffusion
Promoting the integration of grain legumes into the agricultural and food systems is a major goal in the current agroecological transition. Indeed, nitrogen fixed by soil bacteria in symbiosis with legumes is an alternative to synthetic fertilizers, and grain legumes are a sustainable source of proteins. However, they are affected by many biotic and abiotic stresses that directly impact their production, particularly in agroecological systems. Numerous data on stress tolerance were first acquired on model legume species. The democratization of sequencing technologies has enabled the development of genetic, genomic and other -omic resources directly for cultivated legumes, including pea, faba bean and lentil. It is now essential to create tools that facilitate the transfer of knowledge between model and/or cultivated species. The objective of my thesis was to create a graph database, allowing to (i) cross-reference and query available genetic and -omic data, in an intelligent and efficient manner, within and between target species and (ii) explore through use cases the possibilities offered by translational approaches and their limits for the transfer of knowledge between species. First, a pipeline named Ortho_KB was developed to integrate the heterogeneous data available in different species; genomic, genetic and transcriptomic data, as well as functional annotation of genes and homology and synteny. The OrthoLegKB graph database, derived from Ortho_KB and dedicated to legumes, was created. Comparative genomic data between the species considered were generated by the detection of orthologous genes and syntenic regions between their chromosomes. A collection of heterogeneous data was constituted from the literature and the data available from the host research team. All these data were annotated using ontologies, which provided a controlled and common vocabulary for the different species. And, OrthoLegKB was tested by studying the conservation of a gene controlling flowering time. In a second step, OrthoLegKB was exploited to study the genetic and molecular determinism of frost tolerance in legumes from temperate regions. Queries on the data available for this trait, from both the literature and a GWAS carried out in the team for faba bean, showed a strong synteny of the regions controlling this trait within the Fabeae subgroup. These regions included candidate genes supported by differential expression data under low temperature conditions. In addition, OrthoLegKB revealed genomic regions controlling simultaneously frost tolerance and key morphological traits. To conclude, my thesis has (i) produced a tool for translational research in legumes, OrthoLegKB, and (ii) provided evidence that this tool is applicable for comparative and translational approaches that can benefit for varietal improvement. Ortho(Leg)KB has been used for other traits, through collaborations initiated in research projects; it has been presented to different audiences during conferences, working meetings or trainings. The perspectives of this work are to expand its applications to new traits and to continue to develop Ortho_KB to improve its use and dissemination

Les lacs sont des écosystèmes majeurs par leurs connexions aux écosystèmes lotiques et par leurs échanges avec les écosystèmes terrestres qui les entourent. Ils constituent une ressource importante pour l’homme en fournissant eau potable, nourriture et énergie. Les conditions environnementales des lacs structurent leur communauté mais les activités anthropiques telles que l’agriculture les perturbent et les structurent. Les situations où plusieurs pressions – notamment l’eutrophisation et les espèces non-natives – agissent conjointement sont particulièrement étudiées car elles peuvent avoir des conséquences complexes et inattendues. De nombreuses méthodes existent pour comprendre les effets de ces différents facteurs de structuration sur les écosystèmes. Dans cette thèse, des indices taxonomiques et des indices basés sur des traits fonctionnels catégoriels et morphologiques sont utilisés. Une sensibilité supérieure des indices fonctionnels a été montrée, notamment pour détecter les effets de l’interaction de l’eutrophisation et des espèces non-natives. Des effets de l’eutrophisation sur les réseaux trophiques ont également été mis en avant. Pour une compréhension plus fine de la structuration des communautés de poissons lacustres, les processus d’assemblage et les effets de l’environnement et de l’échelle sur ces processus d’assemblage ont été analysés. Indépendamment de l’échelle, le filtrage environnemental a un rôle plus fort que l’exclusion compétitive sur différents traits morphologiques liés au déplacement ou à la prise alimentaire. Enfin, un indice de vulnérabilité des communautés a été développé basé sur la redondance fonctionnelle des communautés
Lakes are major ecosystems thanks to their connections to lotic systems and the matter fluxes they have with their surrounding terrestrial ecosystems. They constitute a valuable resource for human populations by providing water, food and energy. Lake environmental conditions structure their communities but anthropic activities such as agriculture disturb them and play a role in structuring communities. Situations where several pressures – eutrophication and non-native species notably – act simultaneously are particularly studied here as they can have complex and unexpected consequences. Numerous methods exist to understand the effects of these different factors structuring ecosystems. In this thesis, taxonomic indices and indices based on qualitative or morphological functional traits have been used. Functional indices had a better sensibility to eutrophication and non-native species effects. Effects of eutrophication on fish trophic networks were also shown. For a finer understanding of the structuring of lacustrine fish communities, assembly processes and the effects of environment and scale on these assembly processes were analysed. Independently of the scale of study, environmental filtering has a stronger role than limiting similarity on different morphological traits linked to movement and food acquisition. Finally, an index of vulnerability of communities was developed based on the communities’ functional redundancy

La carotte présente un grand intérêt nutritionnel comme source alimentaire en caroténoïdes. Pourtant, la connaissance des mécanismes d’accumulation de ces composés est un enjeu majeur. Si le déterminisme génétique a été relativement bien étudié, l’impact de stress sur l’accumulation des caroténoïdes chez la carotte reste méconnu. Ce travail de thèse vise donc à déterminer (i) l’impact de stress biotique et abiotique appliqués individuellement ou en combinaison sur les teneurs en caroténoïdes dans les feuilles et racines de carotte,(ii) les mécanismes de régulation pouvant expliquer ces variations (iii) si le métabolisme secondaire est affecté spécifiquement, indépendamment du métabolisme primaire.Les résultats mettent en évidence un effet négatif des différentes conditions de stress, en particulier appliquées en combinaison, sur les teneurs en caroténoïdes dans les feuilles et les racines de carotte, mais dépendent du génotype. La régulation transcriptionnelle au niveau de la voie de biosynthèse des caroténoïdes ne peut expliquer qu’en partie les variations de teneurs. Les variations de teneurs en chlorophylles des feuilles et sucres des racines sont corrélées à celles des teneurs en caroténoïdes, suggérant des mécanismes communs de régulation.Ce travail montre que l’impact de stress en culture, et en particulier leur combinaison, est une composante importante de l’élaboration de la qualité nutritionnelle. Les travaux doivent être poursuivis afin d’établir un schéma plus précis de la régulation de l’accumulation des caroténoïdes chez la carotte
Carrot presents a high nutritional interest as a carotenoid intake source. However, knowledge about accumulation mechanisms of these compounds is a major issue. While genetic determinism was relatively well studied, the impact of stresses on carotenoid accumulation in carrot remains unknown. This thesis work aims to determine (i) the impact of biotic and abiotic stresses applied individually or in combination on carotenoid contents in carrot leaves and roots, (ii) the regulation mechanisms which could explainthese variations and (iii) if secondary metabolism is specifically affected independently from primarymetabolism. Results bring to light a negative effect of the different stress conditions, particularly applied in combination, on carotenoid contents in carrot leaves and roots but depend on genotypes. Transcriptional regulation based on carotenoid biosynthetic genes can only partially explain contentvariations. Chlorophyll content variations in leaves and sugar content variations in roots are correlated to those of carotenoids suggesting common regulation mechanisms. This work shows that the impact of stress on culture, and particularly in combination, is an important determinism of nutritional quality. Further works need to be performed to establish a more precise regulation network pattern of carotenoid accumulation in carrot

Les sols constituent le principal réservoir de carbone, avec près de deux fois plus de carbone que le pool atmosphérique. Afin de pouvoir prédire et anticiper le devenir du carbone dans le contexte actuel de changement climatique et de changement d'usage des terres, il apparaît nécessaire de mieux comprendre les processus qui régulent la décomposition des matières organiques dans les sols. Cette thèse se propose donc d'étudier deux types de régulateurs de la dynamique du carbone du sol : les propriétés de l'habitat microbien et celles des communautés microbiennes. En effet, puisque directement affectées par les changements climatiques d'une part, et les changements d'usage des terres et de pratiques culturales d'autre part, l'habitat microbien et les communautés microbiennes apparaissent comme des régulateurs clés de la dynamique du carbone du sol. Des dispositifs expérimentaux permettant de faire varier les propriétés de l'habitat microbien et celles des communautés microbiennes de façon indépendante ou simultanée ont été mis en place. Dans un premier temps, des microcosmes dont la structure du sol a été manipulée afin d'obtenir des gradients de déstructuration, ont été incubés. Dans un second temps ce sont des microcosmes mettant en jeu des gradients de diversité microbienne qui ont été incubés. Enfin, une incubation utilisant les différences naturelles de propriétés de l'habitat microbien et de communautés microbiennes a été mise en place pour tenter de hiérarchiser ces régulateurs de la décomposition des matières organiques du sol. Les résultats obtenus ont mis en évidence que l'activité microbienne de décomposition du carbone organique du sol semble plus contrôlée par les conditions environnementales (comme le pH, la texture et l'approvisionnement en substrat) que par la structure des communautés microbiennes ou leurs capacités métaboliques. En plus de cela, la fonction de minéralisation ne semble être affectée que dans le cas d'une très grande érosion de la biodiversité suggérant la présence d'un effet seuil, et que l'importance de la redondance fonctionnelle n'est pas toujours aussi grande que ce que le suggère de nombreuses études. D'autre part, dans des conditions d'aération suffisante, les mécanismes qui réguleraient la dynamique du carbone organique des sols se passeraient à des échelles très fines.

The endangered bonobo (Pan paniscus), endemic to the Democratic Republic of Congo (DRC), is threatened by hunting and habitat loss. Two recent wars and ongoing conflicts in the DRC greatly challenge conservation efforts. This chapter demonstrates how spatial data and maps are used for monitoring threats and prioritizing locations to safeguard bonobo habitat, including identifying areas of highest conservation value to bonobos and collaboratively mapping community-based natural resource management (CBNRM) zones for reducing deforestation in key corridor areas. We also highlight the development of a range-wide model that analysed a variety of biotic and abiotic variables in conjunction with bonobo nest data to map suitable habitat. Approximately 28 per cent of the range was predicted suitable; of that, about 27.5 per cent was located in official protected areas. These examples highlight the importance of employing spatial data and models to support the development of dynamic conservation strategies that will help strengthen bonobo protection. Le bonobo en voie de disparition (Pan paniscus), endémique à la République Démocratique du Congo (DRC), est menacé par la chasse et la perte de l’habitat. Deux guerres récentes et les conflits en cours dans le DRC menacent les efforts de conservation. Ici, nous montrons comment les données spatiales et les cartes sont utilisées pour surveiller les menaces et prioriser les espaces pour protéger l’habitat bonobo, inclut identifier les zones de plus haute valeur de conservation aux bonobos. En plus, la déforestation est réduite par une cartographie collaborative communale de gestion de ressources dans les zones de couloirs essentiels. Nous soulignons le développement d’un modèle de toute la gamme qui a analysé un variété de variables biotiques et abiotiques en conjonction avec les données de nid bonobo pour tracer la carte d’un habitat adéquat. Environ 28 per cent de la gamme est prédit adéquat; de cela, environ 27.5 per cent est dans une zone officiellement protégée. Ces exemples soulignent l’importance d’utiliser les données spatiales et les modèles pour soutenir le développement de stratégies de conservations dynamiques qui aideront à renforcer la protection des bonobos.

L'écologie des écosystèmes, la sous-discipline de l'écologie qui adopte une approche écosystémique pour étudier la biosphère, cherche à comprendre comment l'énergie et les ressources circulent dans un système intégré, des composants abiotiques aux composants biotiques et inversement. Les écosystèmes sont façonnés non seulement par des facteurs abiotiques mais aussi par les espèces présentes dans et autour d'eux.

Il existe très peu de programmes d’amélioration génétique du palmier-dattier. Pourtant, les besoins en plants résistants aux maladies ou aux stress abiotiques, essentiels à la sauvegarde et au développement des palmeraies, sont importants.

La connaissance actuelle des populations de blé du Sahara, principalement basée sur d’anciennes observations, présente un intérêt majeur dans le contexte du réchauffement climatique. En effet, sous réserve qu’ils soient préservés et mieux étudiés, ces cultivars rares issus de l’agriculture traditionnelle des oasis du plus grand désert de la planète peuvent être utilisés en sélection du blé pour améliorer autant leur tolérance aux stress abiotiques (hautes températures, déficit hydrique, alternances thermiques, salinité, etc.) que la qualité du grain. Ce chapitre plaide pour la création d’un consortium transnational pour préserver et valoriser les ressources génétiques uniques des blés des oasis sahariennes afin de contribuer à la production de blé en Afrique du Nord, voire sur l’ensemble du pourtour méditerranéen, face au changement climatique.