Rozprawy doktorskie: „Communautés microbiennes du sol”

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Delmont, Tom. "Description des communautés microbiennes du sol par une approche métagénomique". Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDL0048/document.

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Les données présentées dans ce manuscrit de thèse sont principalement basées sur l'analyse de séquences d'ADN extraites directement de l'environnement (et en particulier du sol) en les comparant aux données cumulées au fil des siècles sur les microorganismes cultivés en laboratoire. Les objectifs, difficultés, résultats et perspectives de cette approche, que l'on nomme « métagénomique », sont décrits. Un métagénome représente la diversité génétique d'un habitat défini (par exemple un sol du champ agricole) dans sa globalité. Ainsi, générer un métagénome a notamment pour but d’accéder à la diversité génétique de la majorité d'espèces récalcitrantes à la culture. Elle permet aussi d'estimer le potentiel fonctionnel d'un jeu de données métagénomiques représentant un écosystème, puis de le comparer à d'autres jeux de données, représentant quant à eux d'autres environnements. Enfin, un autre intérêt de cette approche est la possibilité, dans certains cas, d'assembler partiellement ou entièrement un métagénome, et ainsi de permettre la reconstruction de structures génétiques complexes, qu'elles représentent des plasmides ou des génomes, circulaires ou non. Ce manuscrit de thèse présente ces aspects de la métagénomique (extraction, séquençage, annotation, comparaison, assemblage) sur l'environnement sol, en se basant sur une prairie anglaise (Park Grass, Rothamsted Research) étudiée depuis plus de 150 ans. Les communautés microbiennes prédominantes ont été partiellement caractérisées, leur potentiel fonctionnel comparé à d'autre environnements majeurs de notre planète (océans, sédiments, neige, etc.). Parce que l'assemblage de ces données est très limité dû à une trop grande diversité, des expérimentations ont été faites en microcosmes afin de stimuler une partie de la communauté avant de générer de nouveaux jeux de données, hautement simplifiés. Cette approche a permis l'assemblage et l'étude structurelle de génomes correspondant à des espèces résistant à des conditions extrêmes (par exemple un apport considérable de mercure, ou de métaux lourds).Lorsque l'on regarde la métagénomique dans sa globalité, les perspectives apparaissent clairement : usant d'outils de plus en plus performants (séquençage, annotation, assemblage, etc.), les microbiologistes peuvent d'ores et déjà récolter le fruit de plus de trois milliards d'années d'évolution et d'adaptation microbienne
Microbial ecology is beginning to interact with metagenomics and many microbiologists are attracted to metagenomics in the hope of discovering novel relationships between microorganisms and/or confirming that work done on isolates applies to the remaining uncultured members of the different ecosystems. With a growing number of available metagenomic datasets, metagenomes can be intensively mined by microbial ecologists in search of previously undetected correlations (both structural and functional). Here, we provide a preliminary exploration of 77 publically available metagenomes corresponding to DNA samples extracted from oceans, atoll corals, deep oceans, Antarctic aquatic environments, Arctic snows, terrestrial environments (sediments, soils, sludges, microbial fuel cell anode biofilms, acid mine drainage biofilms), polluted air, and animal and human microbiomes (human feces, mouse and chicken cecum, and cow rumen). Results show well-defined environmental specificities that emphasize microbial adaptation and evolution capabilities. Unexpected observations were also made for several ecosystems, thus providing new hypotheses about the life style of their microbial communities. Available metagenomes are a gold mine of underexploited information that could be used to explore specific microbial structural and functional relationships. The statistical analysis provided here depends in part on replicates from the different ecosystems. With the continued emphasis on metagenomic sequencing, future analyses should support rigorous statistical treatment. This preliminary metagenomic decryption could represent a pilot-scale test for a future Earth microbiome global comparison

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Tardy, Vincent. "Lien entre la diversité microbienne, la stabilité des communautés microbiennes et le turnover des matières organiques du sol". Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS081/document.

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Les communautés microbiennes sont des acteurs majeurs du fonctionnement biologique du sol à travers notamment leur implication dans les transformations des cycles biogéochimiques (C, N, P…). Dans les agro-écosystèmes, la diversité de ces communautés est régulièrement modifiée par des perturbations liées aux pratiques agricoles et la question des conséquences de ces modifications pour le maintien du fonctionnement biologique et des fonctionnalités des systèmes agricoles est aujourd’hui centrale. Si le rôle de la diversité biologique pour le fonctionnement des écosystèmes a été bien étudié chez les macro-organismes, et notamment les plantes ; la relation biodiversité/activité est encore très mal connue pour les microorganismes du sol. Pourtant, dans la mouvance agroécologique actuelle, cette connaissance est nécessaire pour définir de nouvelles pratiques culturales intégrant une gestion de la diversité microbienne pour une utilisation durable des agrosystèmes. Dans ce travail, l’objectif général était de tester l’importance de la diversité pour la stabilité (résistance/résilience) et l’activité des communautés microbiennes (bactéries et champignons) impliquées dans les transformations de la matière organique dans le sol, une fonction déterminante pour la fertilité des sols, la qualité de l’environnement et les changements globaux. D’un point de vue expérimental, nos questions ont été abordées par le couplage d’expérimentations au laboratoire avec des échantillonnages réalisés au terrain. Dans un premier travail basé sur une manipulation de la diversité au laboratoire, nous avons montré que la stabilité de la structure et de l’activité des communautés en réponse à différentes perturbations est positivement liée à la diversité microbienne (i.e. nombre d’espèces). Ce lien a ensuite été validé par une expérimentation basée sur un échantillonnage de terrain qui nous a permis de démontrer (i) que la diversité microbiennes peut être modulée (augmentée ou diminuée) en fonction de l’intensité d’usage des sols, et (ii) que la minéralisation de la matière organique est plus intense dans les sols présentant les plus hauts niveaux de diversité. Enfin, dans le cadre d’une expérimentation réalisée au terrain (SOERE-ACBB, Lusignan), nous avons montré que la réponse des communautés de bactéries et de champignons à un apport de résidus de blé, en termes de successions de populations et d’activité de minéralisation de la matière organique, dépend de l’historique cultural du sol. Ces travaux apportent de nouvelles connaissances sur l’importance de la diversité microbienne (richesse, composition) pour la stabilité et l’activité des communautés impliquées dans les transformations de la matière organique dans le sol. Ils montrent également que la modulation de la diversité des communautés microbiennes du sol par les pratiques agricoles, présentes ou passées, peut affecter significativement le turnover de la MOS
Soil microbial communities act as important agents of the biological soil functioning, particularly through their involvements in the transformations of biogeochemical cycles (C, N, P…). In agro-ecosystems, the diversity of these communities is affected by perturbations associated to agricultural practices, and the significance of these modifications in terms of preservation of biological functioning and sustainability of agricultural systems has emerged as a central issue in the environmental sciences. Whereas the role of biodiversity has been well studied for macroorganisms, in particular for plants; the biodiversity/activity relationship is still largely unknown for soil microorganisms. However, in the current agro-ecological movement, this knowledge is needed to define new agricultural practices including a best management of microbial diversity for the sustainable use of agro-ecosystems. In this context, the objective of this Phd was to test the significance of microbial diversity for the stability (resistance/resilience) and the activity of microbial community (bacteria and fungi) involved in the turnover of soil organic matter, a major function for soil fertility, environment quality and global changes. From an experimental point of view, these issues were addressed by coupling laboratory with field experiments. In a first work, by manipulating microbial diversity in laboratory condition, we have shown that the stability of both microbial genetic structure and activity in response to different perturbations is positively linked to microbial diversity (i.e. number of species). This link was then validated by a sampling based on a field experiment that allowed us to demonstrate that (i) the soil microbial diversity can be modulated (increased or decreased) depending the intensity of land use management, and (ii) the mineralization of organic matter is more intense in the soil with the highest level of diversity. Finally, thanks to an experiment carried out in the field (SOERE-ACBB, Lusignan), we showed that the response of bacterial and fungal communities to wheat residues supply in terms of successions of microbial populations and activities of organic matter mineralization depends on the soil management history. These works provide new insights into the significance of microbial diversity (richness, composition) for the stability and the activity of communities involved in the soil organic matter turnover. They also suggest that the modulation of the diversity of soil microbial communities by agricultural practices, past or present, can significantly affect the turnover of soil organic matter

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Alahmad, Abdelrahman. "La métagénomique, un outil pertinent pour évaluer l'impact de différentes pratiques agricoles sur les communautés microbiennes du sol". Thesis, Amiens, 2017. http://www.theses.fr/2017AMIE0038.

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Selon les projections démographiques de la FAO, la population mondiale atteindra 9 milliards de personnes d'ici 2050. Cette augmentation sera associée à une demande accrue de produits agricoles et à une augmentation de la production de déchets. Par conséquent, des approches alternatives dans les pratiques agricoles, tels que l'utilisation permanente de la couverture végétale et/ou l'application de boues d'épuration, sont envisagées pour répondre aux exigences mondiales et préserver l'environnement. Ces nouvelles pratiques pourraient influencer le fonctionnement et les propriétés du sol et des organismes microbiens présents dans cet environnement. Par conséquent, passer de l'agriculture intensive à une agriculture écologiquement intensive pourrait entraîner des modifications de la biodiversité des sols. En utilisant différents systèmes expérimentaux permettant une comparaison entre différentes pratiques agricoles, des études de la diversité microbienne taxonomique et fonctionnelle du sol (bactéries et champignons) ont été entreprises. La diversité taxonomique des organismes microbiens a été obtenue par séquençage à haut débit des régions hypervariables des gènes codant l'ARN16S et l'ITS1. Nous avons évalué les rôles écologiques des microorganismes du sol en utilisant des identifications taxonomiques, puis des études permettant d'examiner leur physiologie et leurs fonctions par rapport à différentes propriétés physicochimiques du sol. Nous avons constaté que la fertilisation azotée avait une incidence négative sur la diversité microbienne du sol et modifié leur fonctionnalité. Ces effets peuvent être modulés par l'utilisation de PPC ou l'application de boues. Ces travaux indiquent que les pratiques agricoles conventionnelles ont un impact sur la biodiversité microbienne du sol et peuvent être remplacées par des pratiques agricoles plus respectueuses de l'environnement afin de préserver l'écosystème et ses services
According to demographic projections, world population will reach 9 billion people by 2050. This increase will be associated with higher demand of agricultural products and an increase in wastes production. Therefore, alternative approaches in agricultural practices; such as permanent plant cover usage and/or sewage sludge application, are envisaged to meet global demands and preserve the environment. These new practices could therefore influence the properties of the soil and its functioning. Therefore moving from intensive to ecologically intensive agriculture could lead to modifications in soil biodiversity. Using different experimental systems allowing comparison between different agricultural practices, studies of the taxonomic and functional soil microbial diversity (bacteria and fungi) had been undertaken. This was achieved by next generation high-throughput sequencing of the hypervariable regions of the genes encoding RNA16S and ITS1. Sequencing was performed using an Illumina platform and the sequences obtained were analyzed using various bioinformatic tools. We inferred the ecological roles of soil micro-organisms by using taxonomic identifications, moving on to the examination of their physiology and functions in comparison with different soil physiochemical properties. We found that nitrogen fertilization negatively impacted the soil microbial diversity and altered their functionality. These negative effects have been modulated by the PPC usage or SS application. Proving that conventional agricultural practices effects the soil biodiversity and can be replaced by ecofriendly farming applications in order to preserve the ecosystem and its services

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Schimann, Heidy Maria. "Impacts de perturbations liées à l'orpaillage sur l'évolution des communautés et fonctionnalités microbiennes d'un sol". Phd thesis, ENGREF (AgroParisTech), 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001435.

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Ce travail s'intègre dans des problématiques actuelles cherchant à caractériser l'impact des activités humaines sur les écosystèmes. Le sol, et en particulier, les communautés microbiennes fonctionnelles, abordées simultanément en tant qu'actrices des bio-transformations et en tant que biodescriptrices de l'état fonctionnel du système, ont été l'objet d'étude de ce travail qui s'est articulé autour de deux questions majeures : - Il s'agissait de savoir si des communautés microbiennes du sol exerçant deux fonctions considérées comme représentatives du fonctionnement global (respiration et dénitrification) pouvaient, sur un sol minier revégétalisé, récupérer des performances similaires à celles d'un sol de forêt. Cette étude menée in situ en forêt guyanaise, sur une zone minière aurifère réhabilitée a montré une certaine réversibilité des activités microbiennes des sols observées lors d'une telle perturbation. En effet, malgré une texture extrêmement hétérogène, le sol, une fois replanté en légumineuses, retrouve un fonctionnement similaire à celui de la forêt. Les biodescripteurs utilisés (ratio respiration réelle/potentielle et dénitrification/ respiration) ont permis de caractérise les différences de fonctionnement le long de la séquence de reforestation. Ils se sont révélés pertinents pour décrire les sols en cours de reconstruction et de stabilisation. La valeur de ratio respiration réelle/potentielle dans un sol de forêt pourrait être considérée comme un indicateur de stabilité, spécifique du site et caractérisant l'état d'équilibre à atteindre. Enfin, en permettant de détecter des variations qualitatives de la matière organique des sols qui n'avaient pas été mises en évidence par le C/N, l'utilisation de l'analyse NIRS associée aux analyses d'activité enzymatiques microbiennes a permis de vérifier que la dynamique de reconstruction des sols avait été accélérée par la plantation. La seconde question majeure de ce travail était: quel est l'impact d'une première perturbation sur (i) la structure et le fonctionnement microbien du sol et sur (ii) la capacité du sol à résister à une seconde perturbation ? Pour y répondre, une expérience in vitro menée sur des microcosmes de sol subissant deux types de perturbations (mercure et chaleur) a été élaborée. Les résultats ont montré que la respiration et la dénitrification répondaient d'une manière différente avec, parallèlement, des modifications durables de la structure des communautés. La diversité génétique des communautés microbiennes du sol a été évaluée à l'aide d'une ARISA après une extraction directe de l'ADN du sol. Au préalable, une étude méthodologique avait permis d'évaluer les biais engendrés par différentes méthodes d'extraction de l'ADN et donc de choisir l'extraction directe de l'ADN. Le maintien, dans certains cas, des fonctions après perturbation (respiration inchangée après l'application du mercure; dénitrification importante malgré le choc de température) suggère une redondance fonctionnelle importante parmi les communautés microbiennes du sol. Pourtant l'application de mercure, semble induire une vulnérabilité plus importante des sols face à une autre perturbation (chaleur). Cette vulnérabilité se traduit par une modification du fonctionnement de la communauté hétérotrophe du sol (respiration potentielle) mais aussi par la quasi disparition de la dénitrification dans ces sols. Cela peut révéler une diminution de la stabilité des sols qui pourrait être due à la modification de diversité mise en évidence dès le début de l'expérience. L'ensemble des résultats posés au cours de ce travail doit être analysé au regard des concepts de maintien des cycles biogéochimiques et d'ingénierie écologique. Les expériences menées aussi bien sur la Mine Boulanger qu'en microcosmes ont permis de mettre en exergue la nécessité de définir des biodescripteurs pertinents, capables de décrire l'état du système mais aussi sa probable évolution. Les indicateurs microbiens fonctionnels utilisés semblent remplir cette fonction en étant capables de rendre compte de la "performance" du système, de sa possibilité à être réhabilité ou à résister aux perturbations

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Bourceret, Amélia. "Variabilité spatio-temporelle des HAP et des communautés microbiennes dans la rhizosphère d’un sol historiquement contaminé". Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0009/document.

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Les Hydrocarbures Aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants organiques persistants, dont la faible disponibilité dans les sols historiquement contaminés limite leur biodégradation. La capacité des plantes à favoriser l’élimination de ces polluants par l’action des microorganismes associés à leur rhizosphère a été montrée (rhizodégradation). Toutefois les résultats sont variables, suggérant la variabilité spatio-temporelle des processus. Des études à différentes échelles de temps et d’espace, utilisant des microcosmes et des dispositifs in situ ont été menées pour préciser ces phénomènes. L’étude de la variabilité spatiale des HAP et de la diversité bactérienne a été menée au sein de deux rhizosphères contrastées (ray-grass et luzerne), à l’échelle centimétrique après 37 jours de culture sur un sol de friche industrielle. Les résultats ont montré une spatialisation de la teneur en sucre et du pH, de la diversité bactérienne et de l’abondance microbienne, spécifique de l’espèce végétale, mais sans structuration de la teneur en HAP. L’étude de la variabilité temporelle de ces processus a révélé la dissipation en 6 jours des polluants biodisponibles ainsi qu’un effet positif des plantes par rapport au sol nu sur la dissipation des HAP et sur l’expression des gènes de HAP-dioxygénase. Une étude à plus long terme (6 ans) et in situ a montré que le couvert végétal ralentit la dissipation des HAP et influencent fortement la diversité microbienne, tout comme certains paramètres édaphiques. L’ensemble de ces résultats montre l’importance de la biodisponibilité des HAP qui conditionne leur dissipation, et de la dynamique des communautés microbiennes dans la rhizosphère
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are persistent organic pollutants in soil, whose degradation in aged-contaminated soil is limited by their low bioavailability. The ability of plants to promote pollutant dissipation through the action of rhizosphere microorganisms has been shown (rhizodegradation). However contrasted results were obtained suggesting spatio-temporal variability of processes. Different experiments, with different time and space scales, using microcosm and field trials were achieved to precise phenomena. Study of spatial variability of PAH and bacterial diversity were done in two-contrasted rhizospheres (ryegrass and alfalfa) at centimeter scale after 37 days of plant growth, on a wasteland aged contaminated soil Results showed spatial structuration of sugar content, pH, bacterial diversity and microbial density, depending on plant species, but no vertical gradient was observed for PAH concentration. Study of temporal variability of processes showed dissipation of bioavailable fraction of pollutant in just 6 days and in comparison with bare soil, a positive impact of plant was shown on PAH dissipation and on expression of PAH dioxygenase genes. A long-term study (over 6 years) in a field trial revealed that plant cover slowed down PAH dissipation and impacted bacterial and fungal diversity as edaphic parameters. All these results underlined the importance of PAH bioavailability for the dissipation process and of spatio-temporal dynamic of microbial community, in the rhizosphere

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Kaisermann, Aurore. "Effets du changement du régime hydrique sur l'activité et la diversité des communautés microbiennes du sol". Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066100.

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La réponse des sols aux perturbations hydriques est mal comprise, induisant de fortes incertitudes des effets du changement climatique. Lors de cette thèse, différents scénarios d'intensité de sécheresse-humectation (SH) ont été simulés en microcosmes et les dynamiques de communautés microbiennes telluriques suivies afin d'évaluer leur stabilité en termes de diversité et de fonction. Ce travail a mis en évidence un seuil critique d'humidité minimale induisant un stress des communautés microbiennes. Lorsqu'il est dépassé, (i) l'humectation de sols secs produit un flux important de CO2 (appelé effet Birch) qui semble finement prédictible par les intensités et durées de sécheresse et d'humectation ; (ii) une érosion de la diversité bactérienne est systématique, induisant une instabilité lors des cycles SH suivants. Malgré la résilience fonctionnelle totale, les communautés bactériennes et fongiques subissent des modifications qui peuvent tre permanentes. Enfin l'effet des SH est également partiellement modulé par les caractéristiques physicochimiques des sols dépendantes des pratiques de gestion. Ces modifications de communautés pourraient être liées à la taille des pores du sol, une sécheresse plus intense engendrant la sécheresse inhabituelle des micropores. Le stress des populations microbiennes moins adaptées à ces perturbations pourrait conduire à (i) un plus grand turnover des populations et une plus grande compétition pour les nouvelles niches disponibles et (ii) la mise en place de mécanismes physiologiques particuliers.

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Zappelini, Cyril. "Étude des communautés microbiennes rhizosphériques de ligneux indigènes de sols anthropogéniques, issus d’effluents industriels". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD057/document.

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

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Giacomazzi, Sophie. "Mise au point et validation des techniques d'évaluation des communautés microbiennes dans les milieux complexes de type sol". Compiègne, 2002. http://www.theses.fr/2002COMP1418.

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En bioremédiation des sols, l’évaluation des communautés microbiennes dégradatrices est importante. Or s’il est facile de démontrer une population dans un milieu liquide, il est plus difficile d’extraire et de dénombrer les bactéries du sol. Le sujet de cette thèse, inscrit dans le cadre d’un plan pluriformation « caractérisation microbiologique des milieux complexes », compare différentes techniques d’évaluation (UFC, microscopie à épifluorescence, outils moléculaires, mesures respirométrique) appliquées à des cas réels de sols industriels pollués : un sol de voir ferrée contaminé par un herbicide (diuron) et un aquifère contaminé par un mélange d’hydrocarbures. Après une phase de mise au point des conditions d’extraction des micro-organismes du sol (influence d’agent tel que le pyrophosphate de sodium), et l’étude de la dégradation du diuron en milieu synthétique par une souche type, l’évaluation quantitative des communautés présentes dans le sol de voie ferrées par ces techniques a été réalisée. Nous avons montré que la concentration en micro-organismes n’était pas affectée de façon significative par l’application de diuron et demeurait constante au cours de l’année. Parallèlement, un consortium capable de dégrader le diuron et la 3. 4-dichloroaniline en condition liquide (réacteur e continu) a été isolé du ballast. Concernant l’aquifère pollué par des hydrocarbures, nous avons monté l’existence d’une flore parfois non négligeable, capable de dégrader des compOsés types d’hYdrocarbures. L’association de différentes techniques fournit des informations différentes mais complémentaires sur les caractéristiques microbiologiques du sol au niveau de la structure des communautés que de leur activité.

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Pascault, Noémie. "Réponse des communautés microbiennes du sol à l'apport de résidus de culture : influence des pratiques agricoles et lien avec le fonctionnement biologique du sol". Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00582567.

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A l'échelle de l'agro-écosystème, la productivité primaire est sous la dépendance du recyclage des matières organiques du sol (MOS) par l'action des organismes indigènes décomposeurs, qui minéralisent les composés organiques libérant ainsi les nutriments nécessaires à la croissance végétale. A une échelle plus globale, le recyclage des MOS détermine les flux de carbone entre le sol et l'atmosphère, avec des conséquences majeures sur la qualité de l'environnement et les changements globaux. Malgré le rôle central des microorganismes indigènes dans ces processus, la composante microbienne est encore mal connue et souvent considérée comme une boîte noire en termes de diversité et de fonctionnalité. Par conséquent, pour mieux comprendre et prédire l'évolution des MOS et donc les flux de carbone (C) dans les agro-écosystèmes, il est nécessaire de mieux connaitre les populations et les mécanismes microbiens impliqués dans leur dégradation et transformation. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de progresser dans la connaissance de la réponse des communautés microbiennes telluriques à l'apport de résidus de culture. Cette réponse des communautés microbiennes a été abordée en termes de (i) succession des populations impliquées dans les processus de dégradation de ces MOF (matières organiques fraîches), (ii) lien avec leur fonction de dégradation et répercussion sur la dynamique des matières organiques, et (iii) rôle dans les processus de stockage/déstockage du carbone via les processus de " priming effect ". Différents paramètres pouvant moduler la dégradation des résidus et la dynamique des communautés ont été pris en compte : modalité d'apport des résidus (pratiques culturales), qualité biochimique des résidus (différentes espèces végétales), et température. La stratégie globale de recherche développée repose sur des expérimentations de terrain et au laboratoire impliquant différentes échelles spatiales (du microcosme de sol à la parcelle agronomique) et temporelles (du temps de génération microbien aux cycles culturaux). La réponse des communautés microbiennes à l'apport de résidus a été évaluée par l'utilisation de méthodes moléculaires permettant de caractériser sans a priori la diversité des microorganismes du sol (empreintes moléculaires, clonage/séquençage, séquençage haut débit). En parallèle, un suivi quantitatif et qualitatif de la matière organique du sol, par des méthodes de biochimie ou de spectroscopie, a été réalisé afin d'établir le lien entre la dynamique des communautés microbiennes et le devenir de la matière organique dans le sol. Les deux premiers chapitres du manuscrit portent sur des expérimentations réalisées au terrain (conditions naturelles) afin d'évaluer l'influence de la localisation des résidus (résidus de blé incorporés vs. laissés en surface ; site expérimentale INRA Mons) d'une part et d'autre part de la qualité biochimique des résidus (résidus de blé, colza et luzerne incorporés, site expérimentale INRA Epoisses) sur la dynamique des communautés microbiennes du sol. Les résultats obtenus mettent en évidence une forte influence de la localisation comme de la qualité biochimique des résidus sur les successions de populations microbiennes induites suite à l'apport. Des populations/groupes microbiens stimulés spécifiquement dans chaque modalité ont été identifiés. Les résultats de diversité ont été mis en regard des dynamiques de décomposition des résidus, afin de faire le lien entre les successions de populations et l'évolution des ressources trophiques. La troisième partie du travail correspond à une expérimentation en conditions contrôlées (microcosmes de sol) nous permettant de coupler des outils moléculaires et isotopiques (ADN-SIP) pour cibler spécifiquement les populations microbiennes activement impliquées dans la dégradation des résidus de culture - etc

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Mrad, Fida. "Décomposition de résidus de culture et de matériaux biosourcés : impact sur les communautés microbiennes des sols agricoles et les fonctions associées". Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR109/document.

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La gestion des déchets constitue un problème majeur au niveau mondial. En agriculture, le retour au sol des résidus de culture est une pratique courante et constitue une opportunité intéressante pour maintenir la fertilité du sol et/ou pour stocker du carbone. La décomposition des matières végétales dans le sol est influencée par plusieurs facteurs (tels que la composition microbienne, la nature et qualité des matières végétales), et a pour acteurs principaux les microorganismes telluriques. Au-delà du retour au sol, d’autres voies de valorisation de la matière végétale non récoltée peuvent être envisagées, telle que sa transformation pour des usages non alimentaires. Dans le domaine du bâtiment, l’intérêt de l’utilisation de matériaux biosourcés (destinés à l’isolation thermique) est croissant et encouragé par les pouvoirs publics dans la construction ou la rénovation. Toutefois, à notre connaissance, la question de la gestion de la fin de vie de ces matériaux après déconstruction des bâtiments n’est pas encore abordée. Afin de mieux comprendre le retour aux sols agricoles de matières végétales de natures diversifiées (paille de blé, paille de colza et tiges de tournesol), nous avons combiné différentes caractérisations biochimiques/physicochimiques tels que le fractionnement biochimique, l’analyse thermogravimétrique et la spectroscopie infra rouge, avec l’étude de la dynamique microbienne (abondance, diversité, fonction), complétées du suivi de minéralisation du carbone et de l’azote durant 3 mois d’incubation, en microcosmes. La minéralisation des résidus de grandes cultures est principalement régie par des microbiodiversités initialement différentes, issues de la prairie permanente ou la grande culture, et dans une moindre mesure par leur qualité biochimique. Quant à la dynamique microbienne, elle est impactée par ces deux types de sols et la nature de apports. Dans le cas de coproduits contrastés de la tige de tournesol (moelle et écorce), la minéralisation du C est principalement dictée par leur qualité initiale. Concernant la mise en oeuvre d’un matériau biosourcé à base de moelle de tige de tournesol, elle semble favoriser sa minéralisation dans le sol. Le retour au sol de ce type de matériau pourrait donc constituer un moyen intéressant de gestion de sa fin de vie
Waste management is a major problem worldwide. In agriculture, the return of crop residues to the soil is a common practice and represents an interesting opportunity to maintain soil fertility and / or to store carbon. The decomposition of plant materials in soils is influenced by several factors (such as microbial composition, plant material’s nature and quality), and soil microorganisms are its main actors. Moreover, other ways of valorization of non-harvested plant materials are possible, such as their transformation for non-food applications. In the building industry, the interest in using biobased materials (for thermal insulation) is growing and encouraged by the public authorities in construction or renovation projects. However, to our knowledge, the issue of management of these materials end-of-life is not yet addressed, after deconstructing the buildings. In order to better understand different crop residues (wheat straw, rapeseed straw and sunflower stems) decomposition in agricultural soils, we have combined different biochemical / physicochemical characterizations such as biochemical fractionation, thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy, with microbial dynamics monitoring (abundance, diversity, function), supplemented by carbon and nitrogen mineralization measures during 3 months incubation in microcosms. Crop residues mineralization is mainly governed by initially different microbiodiversities (derived from permanent grassland or conventional cropping system), and to a lesser extent by their biochemical quality. However, microbial dynamics are influenced by both, types of soils and nature of inputs. As for the sunflower stem coproducts (pith and bark), C mineralization is mainly dictated by their initial quality. Concerning the manufacturing process of a sunflower pith biobased material, it seems to favor its mineralization in soil. The return of this type of material to soil could thus constitute an interesting means of managing its end-of-life

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Legrand, Fabienne. "Gestion des communautés microbiennes telluriques pour réduire l'incidence des Fusarium toxinogènes sur céréales à pailles et développer une stratégie de lutte biologique". Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0080.

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La fusariose des épis est une maladie affectant les grains de céréales, et particulièrement le blé. Elle est provoquée par des champignons du genre Fusarium spp. Les conséquences sur les cultures menacent directement les rendements et la qualité sanitaire des récoltes compte tenu de la capacité de ces champignons à produire des mycotoxines. Parmi les membres du complexe fusarien, Fusarium graminearum est l’espèce la plus fréquemment incriminée. En Bretagne, les exploitations agricoles sont particulièrement menacées par cette maladie. En effet, le climat de la région est favorable à son développement et les exploitants produisant tout ou partie de leurs aliments à la ferme privilégient des rotations céréalières avec un retour fréquent de maïs et de blé, ce qui accroît les risques. À ce jour, la lutte contre la fusariose des épis repose sur une gestion des résidus des récoltes, principale source d’inoculum primaire de F. graminearum, ainsi que sur des traitements fongicides au moment de la floraison. Le contexte socio-économique et le manque d’efficacité de ces méthodes nécessitent de trouver de nouvelles alternatives s’inscrivant dans la durabilité. Le premier objectif de ce travail était donc de mettre en place, d’évaluer et d’optimiser une stratégie de biocontrôle visant à réduire l’inoculum primaire de F.graminearum afin de diminuer la pression de la maladie au champ et ses conséquences sur les cultures. Des essais en microcosmes et au champ ont été mis en place dans ce but. Bien que l’agent de biocontrôle permettait de limiter le développement de F. graminearum dans des sols autoclavés, son efficacité était amoindrie dans des sols non-autoclavés, du fait des interactions avec le microbiote de ces sols. Dans un second temps, la diversité et la structure des communautés microbiennes telluriques de parcelles agricoles bretonnes ont été étudiées via une approche de metabarcoding. Nous avons mis en évidence que la diversité et l’abondance des communautés microbiennes d’un sol contribuent largement à diminuer l’inoculum primaire de F. graminearum et que ce microbiote est influencé par les pratiques agronomiques, climatiques et physico-chimiques. Enfin, l’étude a révélé une relation possible entre l’abondance de certains genres bactériens et la diminution de l’inoculum primaire de F. graminearum. Ce travail conduit à envisager les micro-organismes telluriques comme un levier agronomique permettant de réduire l’incidence de F. graminearum dans les cultures céréalières
Fusarium Head Blight (FHB) is a devastating disease for cereals, and for wheat in particular, threatening both crop yields and quality, given the ability of Fusarium spp. to produce mycotoxins. Among the Fusarium species complex, Fusarium graminearum is the most common causal agent of the disease. The incidence of FHB in Brittany (France) can be particularly high. Indeed, the agronomic practices include cereal rotations with frequent wheat and maize crops which increase the risk of FHB. Moreover, the climate favors the pathogen development.Currently, appropriate management of the residues, on which F. graminearum grows saprophytically, and the use of fungicide treatments at flowering constitute the two main ways to manage FHB. However, these strategies do not always guaranty an appropriate crop protection. The low and variable efficacy of these methods, combined to the socio-economic pressures, urge to find effective and sustainable alternatives. In this context, the first objective of this work was to develop, evaluate and optimize a biocontrol strategy aiming to reduce F. graminearum primary inoculum in soils, and thus reduce FHB risk for the crops, using both laboratory and field experiments. Although the biocontrol product was able to limit the pathogen growth in autcolaved soils, its efficacy was reduced when taking the interactions with the soil microbiota into account. The diversity and the structure of soil microbial communities were then studied for 31 agricultural fields using a metabarcoding approach in order to highlight the influence of climatic conditions, agronomic practices and soil physicochemical factors. Metabarcoding analysis revealed the importance of diversity and abundance of the soil microbial communities to reduce F. graminearum primary inoculum. This microbiota was also found to be influenced by agronomic practices and physico-chemical factors. Finally, the abundance of specific bacterial genera was related to the reduction of F. graminearum primary inoculum. Outcomes of this work highlight the importance of the soil biological activity and suggest that a manipulation of the soil microbial communities might lead to a better FHB management

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Fall, Saliou. "Réponse des communautés microbiennes d'un sol sahélien à la modification de ses habitats : cas de l'activité de construction d'un termite humivore Cubitermes niokoloensis". Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10101.

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L'objectif de ce travail est de caractériser l'impact des activités de construction d'un termite humivore (Cubitermes niokoloensis) sur la communauté microbienne d'un sol de savane sub-saharienne. La termitière a été considérée comme un site microbien hétérogène à l'échelle des compartiments du nid (murailles interne et externe) ainsi qu'à l'échelle des microhabitats (agrégats). Par rapport au sol de savane, la termitière est considérablement enrichie en carbone (5 fois), azote (10 fois) et carbonhydrate (4 fois). Elle est également enrichie (5 fois) en particules fines (argiles et limons). L'activité de construction des termites humivores résulte en la formation de deux nouveaux micro-environnements dans les agrégats limoneux-sableux (20-50 micromètres ; 50-200 micromètres) où sont concentrés respectivement près de 50 % du carbone total et 37 % du glucose total du nid. L'activité de construction des termites a pour conséquence une augmentation significative de la densité (2,5 fois) et de la distribution des bactéries surtout dans les agrégats grossiers (>20 micromètres). L'analyse de la structure génétique par inventaire moléculaire (DGGE, RISA) démontre, quelle que soit l'échelle d'analyse, la grande spécificité de la communauté microbienne du nid principalement composée d'actinomycètes. Cette étude démontre que, via leurs activités de construction, les termites humivores constituent un ingénieur de l'écosystème modèle en savane en modifiant profondément et durablement les habitats microbiens du sol. Le rôle possible de cet îlot de fertilité au sein de la savane est discuté.

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Clivot, Hugues. "Acidification et restauration d'écosystèmes forestiers : effets sur les communautés microbiennes et sur des processus fonctionnels associés". Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0285/document.

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

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Bougon, Nolwenn. "L'influence des circulations hydrologiques sur la structure des communautés bactériennes à l’interface sol-nappe". Rennes 1, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00342702.

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Les relations entre les flux hydrologiques et le fonctionnement de l’écosystème sont abordées par 3 axes: l’influence des flux verticaux sur l’activité et la structure des communautés bactériennes réduisant les nitrates (gène narG) ; des flux verticaux sur la structure des communautés bactériennes taxonomiques (gène de l’ARNr 16S) et fonctionnelles (gène narG) ; et des modifications des paramètres de forçage sur l’expression protéique par une approche Métaprotéomique. Les analyses de diversités ont été réalisées par une approche de T-RFLP, complétées par une approche phylogénétique sur le gène de l’ARNr 16S. L’importance des circulations hydrologiques sur les communautés bactériennes a été confirmée en agissant directement sur la structure des communautés ou indirectement par la distribution de ressources. Le protéome des cellules exposées à deux sources de carbones ont été montré comme significativement différents, suggérant une réponse différentielle suivant la nature de la pollution induite. De plus la nature du carbone est un facteur primordial pour réduire efficacement les nitrates
The relationships between water-fluxes and ecosystem functioning were addressed by three axes: (1) influence of horizontal fluxes on the structure of nitrates’ reducers community (narG gene); (2) influence of vertical fluxes on the structure of taxonomic (16S rRNA gene) microbial community and nitrates’ reducers (narG gene) more specifically; and (3) influence of the modifications of ‘forcing’ parameters on proteins expressions. Diversity analyses were performed by a T-RFLP approach, and completed by phylogeny on the 16S rRNA gene. The importance of hydrological fluxes on microbial communities was confirmed by acting directly on the community structure or indirectly by resource distribution. The proteome of exposed bacterial cells to two carbons sources were shown as significantly different, suggesting a differential response face to the nature of pollution. Moreover, the carbon nature is a fundamental parameter to an efficiency nitrate removal

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Aschi, Amira. "Effets des pratiques innovantes sur les communautés microbiennes des sols agricoles et les fonctions associées : cas particuliers de l'introduction de légumineuses et du travail du sol". Rouen, 2016. http://www.theses.fr/2016ROUES023.

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L’intensification de l’agriculture, débutée au milieu du XXème siècle, a conduit ces dernières décennies à des impacts négatifs sur les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques des sols causant, entre autre, un fort déclin de leur biodiversité. En réponse à ces effets, de nouvelles pratiques agricoles, plus respectueuses de l’intégrité physique et biologique des sols ont émergé. Ces pratiques dites innovantes s’appuient entre autre sur la réduction du travail du sol, une bonne gestion des résidus de culture, l’installation d’un couvert végétal permanent ou encore l’introduction de légumineuse dans les rotations. C’est dans ce contexte de mutation des pratiques agricoles que s’inscrit ce sujet de thèse qui vise à mieux comprendre les effets de la réduction du travail du sol et de l'introduction de la féverole dans les rotations de culture sur la structure des communautés microbiennes du sol et les fonctions qui leurs sont associées. L’hypothèse centrale des travaux est que la combinaison de la réduction du travail du sol et de l’introduction de la légumineuse dans les rotations engendre des modifications de la structure des communautés, des fonctions enzymatiques ainsi que de la dynamique de l’azote dans le sol. Deux approches ont été utilisées pour évaluer l’effet de ces pratiques innovantessur les communautés microbiennes et les fonctions résultantes. La première approche monofactorielle/monosite visait à évaluer l’effet individuel de la réduction du travail du sol d’une part et de l’introduction de la légumineuse d’autre part dans un contexte d’expérimentation en conditions contrôlées. La seconde approche, multifactorielle/multisites visait à étudier l’effet combiné de ces deux pratiques en prenant en compte différents itinéraires techniques liés à la mise en place de ces pratiques innovantes et ce dans un contexte d’exploitations agricoles. L’effet individuel de l'introduction d'une légumineuse modifie la structure des communautés et entraine une augmentation des fonctions enzymatiques résultantes. Par ailleurs, l'étude de la réponse des fonctions enzymatiques à la conversion du mode du travail du sol montre un accoisement significatif suite à la réduction/suppression du travail du sol. L’approche multifactorielle/multi-sitesa montré que certaines combinaisons de ces pratiques innovantes sont bénéfiques pour les communautés microbiennes du sol : (i) la présence de la légumineuse en tant que précédent cultural combiné à un labour conventionnel modifie la structure des communautés microbiennes, (ii) l’effet de la présence de la légumineuse trois ans avant le blé perdure essentiellement sous un déchaumage l’année de l’échantillonnage. Cependant, les fonctions microbiennes et la dynamique de l’azote ne semblent pas impactées par ces pratiques. Par ailleurs, l'approche multifactorielle a permis d'identifier que les effets bénéfiques de ces pratiques innovantes ne peuvent être envisagés sans prendre en compte la manière dont ces pratiques innovantes sont mises en oeuvre à l’échelle des rotations culturales et des itinéraire techniques. Finalement, les observations de ces deux approches suggèrent un rôle déterminant des communautés microbiennes dans les activités liées au cycle du carbone et de l'azote. Ces conclusions ont une résonance tout à fait particulière dans un contexte de mutation de l'agriculture et la proposition de nouvelles pratiques susceptibles de modifier le fonctionnement biologique des sols
The intensification of agriculture, which began in the mid 20th century, led to negative impacts on soil physical, chemical and biological characteristics causing a strong decline in their biodiversity. To address these threats, new agricultural practices have emerged to preserve the physical and biological integrity of the soils. These practices, namely innovative practices, include reduced tillage, crop residues management, permanent cover crop or the introduction of legumes in rotations. Considering the changes in agricultural practices, the aim of this thesis was to understand the combined effects of reduced tillage and the introduction of faba bean in crop rotations on the structure of soil microbial communities and soil functions these communities support. The central hypothesis was that the combination of reduced tillage and the introduction of the legume in the rotation improved the structure of microbial communities, enzyme activities and soil nitrogen dynamics. Two approaches were used to evaluate the effect of these innovative practices on the soil microbial communities and the resulting functions. The first approach was a single-factor / single-site approach designed to assess the individual effect of reduced tillage on one hand, and the introduction of the legume on the other hand both under controlled field conditions. The second approach was a multi-factorial approach / multisite approach aiming at investigating the combined effects of these two innovative practices taking into account various farmers’ practices related to the implementation of these innovative practices in farm conditions. The individual effect of the introduction of legume induced modification in the structure of soil microbial communities and the increase of enzyme activities. Moreover, the response of enzyme activities to soil tillage conversion showed significant enhancement by the reduced tillage / no tillage. The multi-factorial / multi-site approach showed that the combinations of these innovative practices are suitable to the soil microbial communities: (i) the presence of the legume as previous crop combined to conventional tillage modified the structure of microbial communities or (ii) the effect of the presence of legume three years before wheat persists under reduced tillage. However, microbial functions and nitrogen dynamics were not affected. Moreover, multi-factorial approach showed that the benefits of these innovative practices cannot be established without considering the whole variability brought by farmers’ practices around the implementation of these two innovative practices. Finally, the observations made with the two approaches suggest a crucial role of microbial communities and their activities on the carbon and nitrogen cycles. These findings have a special resonance in the context of agriculture on-going transformations and the suggestion of new practices that could change the soil biological functioning

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Riah-Anglet, Wassila. "De la structure des communautés microbiennes, à l'expression des activités enzymatiques dans des sols soumis à différentes contraintes agronomiques". Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES058.

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L’évaluation multicritère des systèmes de culture implique d’acquérir des connaissances sur la composante biologique des sols, notamment sur le compartiment microbien. Les microorganismes essentiels dans les cycles biogéochimiques, sont particulièrement impliqués dans la transformation de la matière organique, via les activités enzymatiques dans les sols. De nombreux travaux soulignent qu’il est possible de décrire la structure et les fonctions des communautés microbiennes. Cependant, il n'existe que peu d'informations pouvant aider à la compréhension des relations structure/ fonctions. En effet, le déterminisme de la structure d'une communauté, associés aux facteurs de régulation de l'expression des activités enzymatiques, rendent difficile la compréhension des mécanismes régissant les relations entre structure/fonctions. L'objectif de ce travail était d'apporter des éléments de réponse à cette problématique, située à l'interface de la recherche fondamentale et de la recherche appliquée. Connaître ces relations revient à améliorer compréhension du rôle des communautés microbiennes dans le fonctionnement, la résilience et la durabilité des sols à produire. Ce travail a été réalisé sur un site expérimental agricole (Yvetot, Haute Normandie) ayant pour objectif agronomique d’évaluer l’effet de l’introduction de prairies dans les rotations de cultures. La stratégie globale de recherche développée pour l’étude des relations structure/ fonctions, repose sur des expérimentations en conditions naturelles (in situ) et au laboratoire (en conditions contrôlées). Les variables descriptives de la structure et des fonctions enzymatiques des communautés microbiennes sélectionnées montrent d’une part, l’intérêt de combiner des approches qualitatives et quantitatives via des méthodes complémentaires (chimiques, biochimiques, moléculaires), et d’autre part, la nécessité de moduler les biais inhérents à chaque méthode, confortant ainsi les interprétations. Les expérimentations in situ reposent sur deux analyses comparatives. La première étude a été menée sur l’ensemble du dispositif expérimental d’Yvetot, par l’étude à un temps t de parcelles présentant des historiques différents. La seconde a consisté en l’analyse spécifique des deux systèmes les plus contrastés : la prairie permanente et la grande culture. Ces expériences ont permis de mettre en évidence que le mode d’usage au moment de l’échantillonnage semble être le premier facteur déterminant de la structure et des activités enzymatiques potentielles totales. Le changement dans les activités enzymatiques pondérées par la biomasse ne suit pas, quant à lui, le même profil et serait plutôt fonction de l’historique de la parcelle. Les résultats montrent également un phénomène de résilience du profil fonctionnel, résultant de l’évolution de la structure sous l’introduction de prairies dans les rotations de cultures. Par ailleurs, l’analyse spécifique de la structure des communautés microbiennes des deux systèmes les plus contrastés, par l’identification des bactéries cultivables hétérotrophes isolées à partir des substrats du système Biolog, semblent refléter, à notre échelle d’observation et dans les conditions expérimentales de ce travail, la diversité bactérienne initiale des deux sols et met en exergue la dominance des Bacteroidetes et des γ-Protéobacteries. Parallèlement à cette approche multifactorielle en conditions naturelles, des écosystèmes miniaturisés ont été mis en place pour analyser la réponse des communautés microbiennes à des stress drastiques. La durée et la sévérité des stress, devaient être suffisamment importantes pour passer d’un simple changement physiologique à un véritable remaniement structural des différentes communautés microbiennes. Ces stress ont consisté à appliquer soit un choc thermique soit un fongicide à une concentration 1000 fois supérieure à la dose agronomique, sur un sol de prairie permanente et un sol de grande culture. Les expérimentations en conditions contrôlées confirment qu’un stress drastique modifie les communautés microbiennes et les fonctions enzymatiques dans les sols. Cependant, les résultats soulignement que la réponse aux stress est dépendante de la structure initiale de la communauté microbienne et de la nature du stress appliqué. L'ensemble de ce travail confirme la difficulté d’attribuer une activité enzymatique déterminée à un groupe microbien défini, du fait de la redondance fonctionnelle au sein des communautés microbiennes. Il soulève également l’importance des conditions expérimentales et de l’analyse statistique globale des données pour établir ces relations. Finalement, cette étude apporte des éléments de compréhension sur le rôle de la biodiversité, notamment dans la résilience des écosystèmes. Ce travail a permis également d’éclairer sur les difficultés d’appréhender les communautés microbiennes et leurs fonctionnements dans les sols, soumis à différentes contraintes agronomiques. Approfondir la compréhension de ces relations est d’autant plus importante que l’application en agronomie de ces savoirs est nécessaire
Multi-criteria assessment of agricultural systems involves acquiring knowledge about the soil biological component, especially about the microbial compartment. The soil microorganisms are essential in biogeochemical cycles and are mainly involved in the transformation of organic matter through their enzymatic activities. Many studies emphasize the possibility to describe the structure and the functions of soil microbial communities. However, little information is available to help the understanding of the structural and functional relationships. Indeed, the factors that influence the structure of microbial communities associated with factors regulating the expression of enzymatic activities make it difficult to apprehend the mechanisms governing these relationships. The objective of this study was to describe the relationships between structure and functions of soil microbial communities. This issue is at the interface between fundamental and applied research. The knowledge of these relationships will improve the understanding of the role of microbial communities in the resistance, resilience and the sustainability of soil. This work was carried out on an agricultural experimental site (Yvetot, Haute Normandie). This site allows the assessment of the effect of the introduction of grasslands in crop rotations. The research strategies developed in this study were based on experiments carried out under natural conditions (in situ) and laboratory soil microcosms (controlled conditions). The selected structural and functional descriptive variables of microbial communities demonstrates, the lively interest of combining qualitative and quantitative approaches based on complementary methods (chemical, biochemical and molecular methods) to restrain the biases of each method and reinforce interpretations. In situ experiments are based on two comparative studies, the first one concerned all plots of the experimental site; these plots had different management practices. The second one consisted of the specific analysis of the two most contrasting agricultural systems: the permanent grassland and conventional cropping. These experiments highlighted that the land use at the time of sampling appears to be the major determinant of the structure of soil microbial communities and their potential enzymatic activities. The change in enzymatic activities weighted by the microbial biomass carbon appears to be determined by the cropping history of the plots. The results also show resilience in functional profile resulting from the evolution of the microbial community structure under the introduction of grasslands in crop rotations. Moreover, the specific analysis of the heterotrophic cultivable bacteria isolated from Biolog Ecoplates substrates of the two most contrasting agricultural soils, highlighted the dominance of Bacteroidetes and γ-Proteobacteria and seems to reflect the initial bacterial diversity of the two soils. In parallel with the previous multifactorial approach under natural conditions, soil microcosm experiments were carried out to investigate the response of microbial communities to drastic stress. The duration and severity of the applied stress aimed to modify the structure of soil microbial communities. These stresses have consisted in applying either a heat shock or a fungicide at 1000 times the recommended dose in the permanent grassland and the conventional crop soils. The results of soil microcosm experiments confirm that the drastic stress changes microbial community structure and enzymatic functions in soils. These results emphasize also that the stress response is dependent on the initial microbial community structure and the type of the applied stress. These results confirm the difficulty to assign a specific enzymatic activity to a specific microbial group due to functional redundancy of soil microbial communities. It also raises the importance of experimental conditions and data statistical analysis in the establishment of these relationships. This study showed the importance of biodiversity in particular its role in ecosystem resilience and also underlined the difficulties describing the microbial communities and their functions in soils under different agronomic constraints. The understanding of these relationships is particularly important as the application of this knowledge in agronomy is required

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Pailler, Alexia. "Les relations sol/plantes en forêts méditerranéennes : approche bioclimatique des déterminants de la structuration fonctionnelle des communautés microbiennes des sols et de leurs réponses à un double stress hydrique et thermique en région provençale calcaire". Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4344/document.

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En contexte forestier méditerranéen au sein de la région provençale calcaire (sud de la France), les relations sol/structure fonctionnelle catabolique des communautés microbiennes/communautés végétales ont été abordées selon différentes échelles bioclimatiques : un gradient latitudinal et altitudinal, et une échelle écosystémique restreinte à différentes séries de chênes pubescents. Ces travaux ont permis d’estimer les contributions respectives (et de leurs interactions) de la structure et de la composition de la végétation et des variables abiotiques dans la détermination des propriétés fonctionnelles des communautés microbiennes des sols. Dans le contexte des changements climatiques globaux, cette même stratégie a été mise en œuvre pour estimer les incidences, sur les potentiels cataboliques et les profils fonctionnels, d’un double stress hydrique et thermique ex situ, mimétique d’une vague de chaleur. Pour les diverses échelles spatiales, nos résultats ont mis en évidence la prépondérance de la part d’interaction entre la végétation et les variables abiotiques épigées et hypogées dans la structuration fonctionnelle des communautés microbiennes. Suite au stress, une diminution globale de leurs potentiels cataboliques a pu être observée. Néanmoins, nos résultats ont révélé une robustesse différentielle des relations entre la végétation et la structure fonctionnelle des communautés microbiennes selon le stade d’évolution de la végétation et de la nature des espèces constitutives de ces formations au niveau de leur dynamique d’occupation spatiale. Ceci pourrait atténuer ou exacerber les effets du réchauffement climatique sur les écosystèmes forestiers méditerranéens
In Mediterranean forest ecosystems in the limestome-based Provence area (south of France), soil-microbial community functional catabolic structure-vegetation relationships were assessed based on different bioclimatic scales, across a latitudinal gradient, an elevation gradient, and at a restricted ecosystemic scale focusing on Pubescent oak forest stands. The respective parts (and their interactions) of the vegetation composition and structure and the abiotic variables in their functional profiles were investigated. Furthermore, in the context of climate change, this same strategy was used to investigate the effects of an ex situ water and thermic stress, mimetic to a heatwave event on microbial community catabolic potentials and functional profiles. For all the considered scales, our results highlighted the major part of the interactions between vegetation and abiotic aboveground-belowground variables in the determination of soil microbial community functional structure. Drought induced a decrease in their potential catabolic activities. Nevertheless, our results revealed a varying robustness of the interactions between vegetation and soil microbial functional structure based on the dynamic step of the evolution of the forest stands and on the type of their constitutive species. This may mitigate or exacerbate climate change effects on Mediterranean forest ecosystems

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Vian, Jean-François. "Comparaison de différentes techniques de travail du sol en agriculture biologique : effet de la structure et de la localisation des résidus sur les microorganismes du sol et leurs activités de minéralisation du carbone et de l'azote". Phd thesis, AgroParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005158.

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Depuis quelques décennies, le labour, comme mode de travail du sol, tend à diminuer au profit de différents modes de préparation du sol, allant du travail du sol réduit sans retournement jusqu'au semis direct. De tels modes alternatifs de travail du sol méritent une étude approfondie avant leur diffusion en agriculture biologique (AB) car ils peuvent occasionner des problèmes de nutrition des cultures et une dégradation de la structure du sol au cours des premières années de leur application. L'objectif de ce travail a donc été d'étudier à court terme (< 5 ans) les modifications que génèrent l'adoption de différentes techniques de travail du sol en AB sur la structure du sol, la répartition des résidus de culture et des microorganismes au sein du profil cultural, puis d'en évaluer les conséquences sur la minéralisation potentielle du carbone et de l'azote. Pour cela, le travail s'est appuyé sur deux dispositifs agronomiques mis en place l'un sur sol alluvial sableux (Lyon), l'autre sur sol limoneux de Bretagne (Kerguéhennec) pour comparer les effets de quatre modes de travail du sol : labour traditionnel, labour "agronomique", travail réduit et superficiel. Dans chacun de ces sites, des prélèvements ont été réalisés à partir de l'observation des profils culturaux au sein de zones compactées (mottes delta) et non compactées (mottes gamma) à différentes profondeurs correspondant aux limites de travail des outils étudiés. Cette stratégie d'échantillonnage a permis de relier la structure du sol au fonctionnement microbien et de mieux comprendre les facteurs qui gouvernent l'organisation spatiale des microorganismes à une échelle macroscopique et ce, aussi bien d'un point de vue quantitatif (biomasse microbienne, activités de minéralisation) que qualitatif (structure des communautés microbiennes). Ainsi, dès les premières années de différenciation des traitements, la quantité, l'activité mais aussi la structure des communautés microbiennes sont influencées par la profondeur et le mode d'enfouissement des résidus puis, dans les horizons où la quantité de substrat disponible n'est pas limitante, par le tassement du sol généré par chaque technique. La prise en compte de l'hétérogénéité spatiale de la structure du sol permet de préciser l'effet de chaque technique étudiée sur le potentiel de minéralisation du carbone et d'azote des microorganismes. Ainsi, dans les conditions expérimentales de ce travail, il apparaît que l'adoption de techniques de travail du sol réduit ou superficiel ne limite pas le potentiel d'azote minéralisable total (sur l'ensemble de la couche de sol) par rapport au labour au cours des premières années de leur application.

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Mora, Salguero Daniela. "Impact des digestats de méthanisation sur la qualité microbiologique des sols agricoles". Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCK070.

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Les digestats de méthanisation apparaissent actuellement comme un levier prometteur pour la transition agroécologique, en raison de leur utilisation vis-à-vis de la réduction des fertilisants de synthèse. Cependant, leur impact sur la qualité microbiologique des sols demeure insuffisamment documenté, rendant difficile de statuer sur l’adéquation de cette pratique avec la préservation des fonctions assurés par les microorganismes du sol. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse ayant pour but l'évaluation des impacts des digestats de méthanisation sur la qualité microbiologique des sols agricoles. Ce travail s’organise en deux axes principaux : (i) évaluer au champ l’effet d’un apport répété de digestat de méthanisation sur les communautés microbiennes du sol, et (ii) évaluer l’impact de pratiques agronomiques liées à l’épandage de digestats de méthanisation sur ces mêmes communautés. L’abondance et la diversité des communautés microbiennes des sols ont été appréhendées via des outils de métagénomique environnementale basés sur l’extraction et la caractérisation de l’ADN du sol. Les résultats obtenus montrent que, comme pour d'autres produits résiduaires organiques (PRO), un historique d’au moins cinq ans d’apports est nécessaire pour observer des changements durables dans les communautés microbiennes du sol. L’association des digestats avec des amendements organiques ayant un rapport C/N élevé (>12) semble être l’une des stratégies les plus bénéfiques pour la qualité microbiologique des sols. Par ailleurs, l’impact des digestats ne peut être correctement appréhendé qu’en tenant compte des pratiques agricoles associées
Anaerobic digestates are currently seen as a promising tool for agroecological transition due to their potential to reduce the reliance on synthetic fertilizers. However, their impact on soil microbial quality remains poorly documented, making it challenging to determine whether this practice supports the preservation of soil microbial functions. This thesis addresses this gap by evaluating the effects of anaerobic digestates on the microbial quality of agricultural soils. The research is organized around two main objectives: (i) to assess the long-term effects of repeated digestate applications on soil microbial communities in field conditions, and (ii) to evaluate the impact of agronomic practices related to digestate application on these same communities. The abundance and diversity of soil microbial communities were analyzed using environmental metagenomic tools based on the extraction and characterization of soil DNA. The results indicate that, as with other organic residual products (ORPs), at least five years of application history is required to observe lasting changes in soil microbial communities. Moreover, the combination of digestates with organic amendments having a high C/N ratio (>12) appears to be one of the most beneficial strategies for improving soil microbial quality. Finally, the impact of digestates can only be fully understood when considering the associated agricultural practices

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Maurice, Kenji. "Structuration des communautés et des réseaux microbiens des sols et des plantes dans un écosystème aride". Electronic Thesis or Diss., Université de Montpellier (2022-....), 2024. http://www.theses.fr/2024UMONG006.

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La diversité, la composition et les assemblages du microbiome du sol et des plantes sont conditionnés en partie par l’environnement et les interactions biotiques. L’oasis d’AlUla, située dans le désert d’Arabie Saoudite, est caractérisé par de fortes contraintes abiotiques, liées à un pH hyper alcalin et à la faible disponibilité en eau et en nutriments. L’activité et la croissance des organismes est donc soumise à cette disponibilité ponctuelle et spatialement hétérogène des ressources. En résulte une répartition spatiale discontinue des végétaux, les îlots de fertilité, qui influencent la composition du sol et des communautés microbiennes. Les plantes sont également associées dans des relations symbiotiques à des microorganismes, qui vont influencer leur santé, leur résistance à la sècheresse, améliorer l’acquisition des ressources minérales et en eau, et sont particulièrement critiques dans ces milieux à fortes contraintes. Enfin, ces écosystèmes, déjà fragilisés par le changement climatique, sont également soumis à des pressions agricoles importantes qui conduisent à une dégradation des sols et de leur biodiversité associée. La biodiversité des écosystèmes chauds et arides est aujourd’hui peu connue, particulièrement concernant l’Arabie Saoudite, un pays aux frontières longtemps restées fermées.Le but de cette thèse est de caractériser le microbiome bactérien et fongique du sol et des plantes, en lien avec son environnement, et sa réponse à différents usages des terres par le biais de séquençage d’amplicons. Afin de dépasser le cadre analytique de l’étude de la diversité et de la composition des communautés, j’ai cherché à utiliser les métriques des réseaux de co-occurrence et explorer de nouvelles méthodologies pour leur étude. Dans un premier chapitre, l’influence mutuelle des plantes, du sol et des microorganismes dans un micro-environnement, les îlots de fertilité, est caractérisée. Puis, une campagne d’échantillonnage sur le terrain au cours de deux saisons m'a permis de réaliser une analyse extensive du microbiome des plantes par l’approche des réseaux de co-occurrence. En se focalisant sur les relations intra- et inter-royaumes microbiens des taxons symbiotiques, il y est démontré la redondance de l’assortativité des champignons mycorhiziens, et de l’intégration des bactéries fixatrices d’azote dans le microbiome étendu des plantes. La réponse du microbiome à un événement simulé de précipitation sur le terrain a également permis de caractériser la réponse taxonomique du microbiome à la disponibilité en eau dans le sol. Dans un troisième chapitre, la réponse du microbiome face à des contingences historiques de nature anthropique ou naturelle, décrit comment des cycles de dessiccation et d’inondation affectent les communautés microbiennes contemporaines. Par l’étude de la stabilité de leur interaction, il y est montré comment l’activité agricole passé impacte de manière durable la structure du microbiome. Enfin, la quantification des processus d’assemblage des communautés a permis de déterminer l’effet de perturbations anciennes sur les processus de sélection bactérienne et fongique.Collectivement, les résultats de cette thèse permettent d’améliorer la compréhension de l’assemblage et de la structure du microbiote du sol et des plantes dans un écosystème désertique encore peu connu. De plus, les analyses de cooccurrence se sont révélées un outil précieux dans la formulation de nouvelles hypothèses fondamentales sur le rôle fondateur des symbioses, et de la réponse du microbiote aux perturbations. La poursuite de l’étude de la stucture complexe des réseaux, complémentée par l’étude des fonctions microbiennes et d’approches réductionnistes pour lier les relations de covariance aux processus écologiques promet de prochaines avancées majeures en écologie microbienne
The diversity, composition and assemblages of the soil and plant microbiome are partly determined by the environment and biotic interactions. The AlUla oasis, located in the Saudi Arabian desert, is characterized by strong abiotic constraints, linked to a hyper-alkaline pH and low availability of water and nutrients. The activity and growth of organisms is therefore subject to this punctual and spatially heterogeneous availability of resources. This leads to a spatially discontinuous distribution of plants, known as islands of fertility, which influence soil composition and microbial communities. Plants also form symbiotic relationships with microorganisms, which influence their health, resistance to drought and the acquisition of mineral and water resources, and are particularly critical in this ecosystem. Finally, these ecosystems, already weakened by climate change, are also subject to significant agricultural pressures, leading to soil degradation and associated biodiversity loss. Little is known at present about the biodiversity of hot, arid ecosystems, particularly in Saudi Arabia, a country whose borders have long remained closed.The goal of this thesis is to characterize the bacterial and fungal microbiome of soil and plants in relation to its environment, and its response to different land uses through amplicon sequencing. In order to extend the analytical framework of the study of community diversity and composition, I have sought to use co-occurrence network metrics and explore new methodologies for their study. In a first chapter, the mutual influence of plants, soil and microorganisms in a micro-environment, the fertility islands, is characterized. Then, a field sampling campaign over two seasons enabled me to carry out an extensive analysis of the plant microbiome using the co-occurrence network approach. Focusing on the intra- and inter-kingdom relationships of symbiotic taxa, this work demonstrated the redundant assortativity of mycorrhizal fungi, and the integration of nitrogen-fixing bacteria into the extended plant microbiome. The microbiome's response to a simulated precipitation event in the field was also used to characterize the microbiome's taxonomic response to water availability in the soil. In the third chapter, the microbiome's response to historical contingencies of an anthropogenic or natural nature, describes how cycles of desiccation and flooding affect contemporary microbial communities. By studying the stability of their interactions, it shows how past agricultural activities has had a lasting impact on the structure of the microbiome. Finally, the quantification of community assembly processes has made it possible to determine the effect of past disturbances on bacterial and fungal selection processes.Collectively, the results of this thesis improve our understanding of the assembly and structure of soil and plant microbiota in a little-known desert ecosystem. In addition, co-occurrence analyses have proven to be a valuable tool in the formulation of new fundamental hypotheses on the founding role of symbioses, and the response of the microbiota to disturbance. Continued study of the complex structure of networks, complemented by the exploration of microbial functions and reductionist approaches to be able to couple covariance relationships to ecological processes, promises major advances in microbial ecology in the future

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Boukhdoud, Nathalie. "Réponses des communautés microbiennes associées à l'olivier à des pratiques agricoles conventionnelles et de conservation : influence des variantes climatiques de la France et du Liban et selon la distance à la mer". Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4316.

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Les sols des oliveraies subissent des pressions environnementales fortes telles que les contraintes pédoclimatiques méditerranéennes et des pratiques agronomiques intensives. Ils requièrent une grande attention face aux changements climatiques. En zone littorale, les stress osmotiques et thermiques s’intensifient. Dans un contexte d’exacerbations de pressions, les sols pourraient subir des modifications profondes de leur qualité, modifications qu’il serait possible d’atténuer en adoptant des pratiques agricoles "durables". Ce projet de thèse a pour objectif d’examiner, en tenant compte de la littoralité, l’impact de pratiques conventionnelles et de conservation sur les activités microbiennes des cycles du C et N et les caractéristiques chimiques du sol. Ont été évaluées dépendamment de la distance à la mer, I)les fonctions des communautés microbiennes de la phyllosphère et de la rhizosphère de l’olivier, II)l’incidence du labour, de co-culture de Fabaceae, d’un enherbement et d’un apport de margions au Liban et en France, III)les réponses microbiennes à des stress hydriques après différentes pratiques. Ce travail a porté plus précisément sur les activités enzymatiques et cataboliques microbiennes intervenant dans la transformation de la matière organique dont la qualité a été étudiée par RMN du solide13C. Ce travail a permis d’observer une littoralité des fonctionnements microbiens avec une atténuation probable des émissions de CO2 par l’utilisation des pratiques de conservation. Par conséquent il est nécessaire de développer en oléiculture intensive des pratiques garantissant la stabilité des fonctions écologiques supportées par les relations sols/microorganismes/plantes
Olive grove soils are subjected to harsh environmental pressures such as Mediterranean constraints and intensive agriculture practices. They require a great attention in the context of climate change. In coastal areas, osmotic and thermal stresses are intensified. Under these conditions of intensified pressure, significant changes in soil quality may occur and these changes can be mitigated by ‘sustainable’ farming practices. Thus, this thesis project aimed at evaluating, under coastal constraints, the impact of conventional and conservation practices on microbial activities involved in C and N cycles, and soil chemical characteristics. Depending on the distance from the sea, we evaluated i) functions of microbial communities of olive rhizosphere and phyllosphere, ii) the effect of tillage, Fabaceae co-culture, natural grass, OMW in Lebanon and France, iii) microbial responses to water stress under different practices. This work focused on microbial activities involved in the transformation of organic matter, whose quality was studied by solid state NMR 13C. Therefore, this work reported a ‘coastal print’ on microbial functioning and a likely reduction of CO2 emissions through the application of conservation practices. Therefore, it is necessary to develop, under olive tree culture intensification, practices ensuring stability of ecological functions supported by soils / microorganisms / plants relationships

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Durand, Alexis. "Diversité et caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes inféodées au peuplier et issues d'une friche industrielle enrichie en mercure". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD037/document.

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Le sol possède un capital naturel qui lui confère la capacité à produire des services écosystémiques aussi bien culturel que de régulation ou d’approvisionnement, il est indispensable à la Vie telle que nous la connaissons et au développement des activités humaines. Cependant les activités anthropiques et les pollutions, notamment par les éléments traces métalliques (ETMs) tel que le mercure (Hg), perturbent les sols et modifient en profondeur l’organisation des écosystèmes. Face à ces enjeux, des projets de remédiation et de gestion des sites et sols pollués se sont multipliés durant les dernières décennies en vue de futures ré-exploitations de ces sols. Cette thèse s’inscrit dans le cadre des projets ANR-BIOFILTREE et EC2CO FREIDI-Hg gérés par le laboratoire Chrono-Environnement. Mes travaux ont permis l’exploration de la diversité des communautés de microorganismes associées à une plantation de peuplier sur un site contaminé par le Hg et géré par phytomanagement, via les approches combinées de séquençage à très haut débit et par l’approche culture dépendante. Ces méthodes combinées ont permis de révéler i) la diversité des communautés bactériennes et fongiques de la peupleraie ; ii) les groupes de microorganismes particulièrement résistant au Hg (Trichoderma et Pseudomonas) ; et iii) des bactéries promotrices de croissance des plantes (PGPB). Par ailleurs, la compréhension des mécanismes cellulaires liés à l’accumulation de Hg par les microorganismes a été un de mes sujets d’étude en partenariat avec le LIEC (Université de Lorraine). Les modèles eucaryotes Saccharomyces cerevisiae et Podospora anserina ont été utilisés pour tester le rôle potentiel de certains transporteurs d’ions dans l’entrée du Hg dans les cellules fongiques. Les résultats ont montré que le transporteur de magnésium Alr1 situé sur la membrane plasmique pourrait participer au transport du Hg. En outre, une approche de transcriptomique chez Saccharomyces cerevisiae après une courte exposition au Hg des souches mutantes et sauvages a été mise en œuvre. Pour conclure, ce travail de thèse ambitionne d’être un travail de référence pour les futurs projets de phytomanagement en milieux contaminé par le Hg, qui met en avant les communautés de microorganismes et leurs rôles fondamentaux
Soil has a natural capital that gives it the capacity to produce ecosystem services, cultural as well as regulation or supply, it is essential to the Life as we know it and the development of human activities. However, anthropogenic activities and pollution, in particular by trace elements (ETs) such as mercury (Hg), disrupt the soil and modify in depth the organization of ecosystems. Facing these challenges, remediation and management projects for polluted sites and soils have emerged during the last decades with a view to future re-exploitation of these soils. This thesis is part of the ANR-BIOFILTREE and EC2CO FREIDI-Hg projects managed by the Chrono-Environnement laboratory. My Ph-D work explored the diversity of microorganism communities associated with a poplar plantation at a Hg-contaminated site managed by phytomanagement, combining approaches such as very high-throughput sequencing and conventional culture-based techniques. These combined methods revealed i) the diversity of the bacterial and fungal communities of the poplar plantation; ii) the groups of microorganisms particularly resistant to Hg (Trichoderma and Pseudomonas); and iii) plant growth promoting bacteria (PGPB). In addition, understanding the cellular mechanisms related to the accumulation of Hg by microorganisms was one of my objectives carried out in collaboration with the LIEC (University of Lorraine). The eukaryotic models Saccharomyces cerevisiae and Podospora anserina were used to test the potential role of some ion transporters in the entry of Hg into fungal cells. The results showed that the magnesium transporter Alr1 located on the plasma membrane could participate in the transport of Hg. In addition, a transcriptomic approach in Saccharomyces cerevisiae after a short exposure to Hg of mutant and wild strains has been implemented. To conclude, this work aims to be a reference work for future phytomanagement projects in Hg-contaminated environments, which highlights micro-organism communities and their fundamental roles

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Joly, Pierre. "Etude des effets de mélanges d'herbicides employés sur le maïs, sur les communautés microbiennes édaphiques : approche en microcosmes". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01020037.

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Ces travaux s'inscrivent dans une problématique actuelle de compréhension des effets, encore peu connus, des mélanges de pesticides dans le sol. Les formulations d'herbicides S-métolachlore (Dual Gold Safeneur®), mésotrione (Callisto®) et nicosulfuron (Milagro®) ont été appliquées en mélanges et à la dose agronomique recommandée. Les molécules formulées sont plus toxiques que les molécules actives seules (Microtox®) et aucun effet synergique ou antagoniste des mélanges n'a été observé. Cependant, ces mélanges impactent transitoirement et à court terme les communautés microbiennes du sol de Limagne, sans modifier les paramètres généraux de structure et d'abondance. Toutefois, des effets ont été mis en évidence sur des communautés sensibles telles que les phototrophes ou celles impliquées dans les processus de nitrification et de dénitrification. De plus, une comparaison des effets des mélanges sur les communautés phototrophes de deux sols souligne l'importante toxicité du Dual Gold Safeneur® et remet en cause son utilisation d'un point de vue écotoxicologique.

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Maillard, Francois. "Rôle des communautés microbiennes dans la dégradation de la matière organique en forêt dans un contexte d'exportation intense de biomasse". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0190.

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En Europe, le bois est la première source d’énergie renouvelable. La transition énergétique se traduit par une intensification de l’exploitation des forêts. L’effet de ces pratiques sylvicoles sur les communautés microbiennes du sol est encore peu étudié. Au cours de ma thèse, j’ai évalué les conséquences d’une manipulation artificielle de matière organique en forêt tempérée sur la diversité fonctionnelle et taxonomique des communautés bactériennes et fongiques telluriques dans six sites expérimentaux (réseau expérimental MOS). Parallèlement, une caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes a également été réalisée dans un contexte proche des réalités de l’intensification des pratiques sylvicoles sous climat tropical en plantation d’Eucalyptus. Si certains descripteurs fonctionnels de la dégradation de la matière organique sont particulièrement informatifs, les activités microbiennes de dégradation de la chitine, polymère azoté des arthropodes et champignons, sont apparues très sensibles au retrait de matière organique. C’est pourquoi, par des approches de génomiques comparatives, nous avons cherché à estimer le potentiel chitinolytique des différentes guildes fongiques des sols. En conditions contrôlées, nous avons ensuite quantifié les capacités potentielles de mobilisation et de transfert du carbone et de l’azote, à partir d’une matière organique microbienne riche en chitine, par un champignon ectomycorhizien en symbiose avec son hôte. Enfin, la généricité des fonctions chitinolytiques d’un plus large spectre d’espèces fongiques ectomycorhiziennes a été évaluée par le couplage d’approches enzymatiques et isotopiques. L’ensemble de nos résultats met en lumière le rôle significatif des champignons ectomycorhiziens dans la mobilisation du carbone et de l’azote à partir de certaines formes de matière organique, et la nécessité de prendre en compte le compartiment microbien dans les études d’impact des pratiques sylvicoles
One of the main usages of wood in Europe is renewable energy supply that implies intensification of forest management to respond to this increasing demand. However, the impact of intense forestry practices on soil microbial communities remains poorly investigated. In the frame of my PhD thesis, I evaluated effects of artificial organic matter removal on functional and taxonomical diversity of soil bacterial and fungal communities in temperate forest, using six experimental sites across France (INRA MOS experimental network). In parallel, I also characterised impact of intensified forest management practices on functional microbial communities in tropical plantation of Eucalyptus trees. This work permitted to identify several sensitive functional indicators of organic matter degradation. Notably, the degradation of chitin – a nitrogen polymer main component of arthropods and fungal cell walls – was revealed to be particularly sensitive to organic matter removal. Genomics and enzymatic approaches were then used to estimate chitinolytic potentials of the different genera of soil fungi. In controlled conditions, we were able to quantify ectomycorrhizal fungus carbon and nitrogen mobilisation and transfer capacities from chitin enriched organic matter to its host during symbiotic interaction. Finally, we evaluated chitinolytic functions of ectomycorrhizal fungi at large scale by combining enzymatic and isotopic approaches. Taken together, the results acquired in the frame of my PhD thesis, illustrate the significant role of ectomycorrhizal fungi in carbon and nitrogen mobilisation from organic matter. We particularly highlight that microbial compartment in soil must be considered in studies of forest management practices

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Lemmel, Florian. "Diversités taxonomique et fonctionnelle des communautés microbiennes en lien avec le cycle du carbone dans un gradient de sols multi-contaminés". Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0004.

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Les activités sidérurgiques du siècle dernier ont laissé derrière elles des sols de friches multi-contaminés. Cette multi-pollution a dû conduire à une adaptation des communautés microbiennes, pouvant impacter leurs diversités et in fine le fonctionnement des sols. Dans ce contexte, les objectifs de mes travaux de thèse étaient : i) d’étudier la diversité taxonomique des communautés microbiennes mais aussi leur diversité fonctionnelle en lien avec le cycle du carbone, ii) d’identifier les éventuels liens qui unissent ces deux diversités et iii) de comprendre comment les caractéristiques des sols et leur pollution pouvaient modifier ces liens. Une collection de sols présentant un gradient de pollution par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des éléments traces métalliques (ETM) a été étudiée. La diversité taxonomique des communautés bactériennes et fongiques a été obtenue par séquençage Illumina MiSeq et la diversité fonctionnelle métabolique a été estimée à l’aide des outils Biolog® et MicroResp™. La dégradation de deux substrats carbonés modèles, le phénanthrène (PHE) et la cellulose (CEL) marqués au 13C, a également été analysée par la technique de Stable Isotope Probing, qui en identifiant les microorganismes impliqués dans la dégradation de ces composés, permet de lier la diversité taxonomique à une fonction. Globalement, en sélectionnant les microorganismes, le niveau de contamination a modulé positivement ou négativement l’abondance relative de différents taxons bactériens et fongiques. Contrairement aux HAP, les ETM ont induit une diminution de la diversité fonctionnelle métabolique, mais aussi une tolérance accrue au zinc. Le potentiel fonctionnel de dégradation des HAP était positivement corrélé à la teneur en HAP des sols alors que les fonctions de dégradation du PHE et de la CEL étaient présentes dans tous les sols, quel que soit leur niveau de contamination. Les taux de dégradation de ces composés étaient positivement corrélés à l’abondance et la richesse microbienne, mais sans lien avec la pollution des sols. En outre, le taux de dégradation du PHE était expliqué par les abondances relatives des genres Massilia et Mycobacterium identifiés parmi les bactéries dégradantes. En conclusion, nous avons observé une diminution de l’intensité de dégradation de plusieurs composés carbonés, voire la disparition totale de la fonction, suggérant un possible dysfonctionnement du cycle du carbone dans certains des sols les plus pollués
The iron and steel activities of the last century have left behind multi-contaminated brownfields. This multi-pollution must have led to an adaptation of microbial communities, potentially impacting their diversities and ultimately the soil functioning. In this context, the objectives of my PhD thesis were: i) to study the taxonomic diversity of microbial communities, but also their functional diversity in relation to the carbon cycle, ii) to identify the possible relationships between these two diversities and (iii) to understand the impact of soil characteristics and pollution on communities. In this way, a collection of ten multi-contaminated soils, with both polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and metallic trace elements (MTE) gradients, was studied. The bacterial and fungal taxonomic diversities were obtained using Illumina MiSeq sequencing and the metabolic functional diversity was estimated through Biolog® and MicroResp™ assays. The degradation of two model carbon substrates, namely 13C-labeled phenanthrene (PHE) and 13C-labeled cellulose (CEL), was also analyzed using Stable Isotope Probing technique, which, by identifying the microorganisms involved in the substrate degradation, allows to link function with taxonomic diversity. Overall, by selecting microorganisms, the contamination level positively and negatively modulated the relative abundance of different bacterial and fungal taxa. Unlike PAH, MTE induced a decrease of metabolic functional diversity, but also a greater zinc tolerance. The functional potential of PAH degradation was positively correlated with the PAH concentration in soils, while the PHE and CEL degradation functions were present in all soils, irrespective of their contamination level. Degradation rates of these compounds were positively correlated with microbial abundance and richness, but not linked to soil pollution. In addition, the PHE degradation rate was explained by the relative abundances of the Massilia and Mycobacterium genera, identified among the active PHE-degrading bacteria. In conclusion, we observed a decrease in the degradation intensity of several carbon compounds, or even the total disappearance of various functions, suggesting a potential dysfunction of carbon cycle in some of the most polluted soils

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Maillard, Francois. "Rôle des communautés microbiennes dans la dégradation de la matière organique en forêt dans un contexte d'exportation intense de biomasse". Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0190/document.

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En Europe, le bois est la première source d’énergie renouvelable. La transition énergétique se traduit par une intensification de l’exploitation des forêts. L’effet de ces pratiques sylvicoles sur les communautés microbiennes du sol est encore peu étudié. Au cours de ma thèse, j’ai évalué les conséquences d’une manipulation artificielle de matière organique en forêt tempérée sur la diversité fonctionnelle et taxonomique des communautés bactériennes et fongiques telluriques dans six sites expérimentaux (réseau expérimental MOS). Parallèlement, une caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes a également été réalisée dans un contexte proche des réalités de l’intensification des pratiques sylvicoles sous climat tropical en plantation d’Eucalyptus. Si certains descripteurs fonctionnels de la dégradation de la matière organique sont particulièrement informatifs, les activités microbiennes de dégradation de la chitine, polymère azoté des arthropodes et champignons, sont apparues très sensibles au retrait de matière organique. C’est pourquoi, par des approches de génomiques comparatives, nous avons cherché à estimer le potentiel chitinolytique des différentes guildes fongiques des sols. En conditions contrôlées, nous avons ensuite quantifié les capacités potentielles de mobilisation et de transfert du carbone et de l’azote, à partir d’une matière organique microbienne riche en chitine, par un champignon ectomycorhizien en symbiose avec son hôte. Enfin, la généricité des fonctions chitinolytiques d’un plus large spectre d’espèces fongiques ectomycorhiziennes a été évaluée par le couplage d’approches enzymatiques et isotopiques. L’ensemble de nos résultats met en lumière le rôle significatif des champignons ectomycorhiziens dans la mobilisation du carbone et de l’azote à partir de certaines formes de matière organique, et la nécessité de prendre en compte le compartiment microbien dans les études d’impact des pratiques sylvicoles
One of the main usages of wood in Europe is renewable energy supply that implies intensification of forest management to respond to this increasing demand. However, the impact of intense forestry practices on soil microbial communities remains poorly investigated. In the frame of my PhD thesis, I evaluated effects of artificial organic matter removal on functional and taxonomical diversity of soil bacterial and fungal communities in temperate forest, using six experimental sites across France (INRA MOS experimental network). In parallel, I also characterised impact of intensified forest management practices on functional microbial communities in tropical plantation of Eucalyptus trees. This work permitted to identify several sensitive functional indicators of organic matter degradation. Notably, the degradation of chitin – a nitrogen polymer main component of arthropods and fungal cell walls – was revealed to be particularly sensitive to organic matter removal. Genomics and enzymatic approaches were then used to estimate chitinolytic potentials of the different genera of soil fungi. In controlled conditions, we were able to quantify ectomycorrhizal fungus carbon and nitrogen mobilisation and transfer capacities from chitin enriched organic matter to its host during symbiotic interaction. Finally, we evaluated chitinolytic functions of ectomycorrhizal fungi at large scale by combining enzymatic and isotopic approaches. Taken together, the results acquired in the frame of my PhD thesis, illustrate the significant role of ectomycorrhizal fungi in carbon and nitrogen mobilisation from organic matter. We particularly highlight that microbial compartment in soil must be considered in studies of forest management practices

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Lemmel, Florian. "Diversités taxonomique et fonctionnelle des communautés microbiennes en lien avec le cycle du carbone dans un gradient de sols multi-contaminés". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0004.

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Les activités sidérurgiques du siècle dernier ont laissé derrière elles des sols de friches multi-contaminés. Cette multi-pollution a dû conduire à une adaptation des communautés microbiennes, pouvant impacter leurs diversités et in fine le fonctionnement des sols. Dans ce contexte, les objectifs de mes travaux de thèse étaient : i) d’étudier la diversité taxonomique des communautés microbiennes mais aussi leur diversité fonctionnelle en lien avec le cycle du carbone, ii) d’identifier les éventuels liens qui unissent ces deux diversités et iii) de comprendre comment les caractéristiques des sols et leur pollution pouvaient modifier ces liens. Une collection de sols présentant un gradient de pollution par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des éléments traces métalliques (ETM) a été étudiée. La diversité taxonomique des communautés bactériennes et fongiques a été obtenue par séquençage Illumina MiSeq et la diversité fonctionnelle métabolique a été estimée à l’aide des outils Biolog® et MicroResp™. La dégradation de deux substrats carbonés modèles, le phénanthrène (PHE) et la cellulose (CEL) marqués au 13C, a également été analysée par la technique de Stable Isotope Probing, qui en identifiant les microorganismes impliqués dans la dégradation de ces composés, permet de lier la diversité taxonomique à une fonction. Globalement, en sélectionnant les microorganismes, le niveau de contamination a modulé positivement ou négativement l’abondance relative de différents taxons bactériens et fongiques. Contrairement aux HAP, les ETM ont induit une diminution de la diversité fonctionnelle métabolique, mais aussi une tolérance accrue au zinc. Le potentiel fonctionnel de dégradation des HAP était positivement corrélé à la teneur en HAP des sols alors que les fonctions de dégradation du PHE et de la CEL étaient présentes dans tous les sols, quel que soit leur niveau de contamination. Les taux de dégradation de ces composés étaient positivement corrélés à l’abondance et la richesse microbienne, mais sans lien avec la pollution des sols. En outre, le taux de dégradation du PHE était expliqué par les abondances relatives des genres Massilia et Mycobacterium identifiés parmi les bactéries dégradantes. En conclusion, nous avons observé une diminution de l’intensité de dégradation de plusieurs composés carbonés, voire la disparition totale de la fonction, suggérant un possible dysfonctionnement du cycle du carbone dans certains des sols les plus pollués
The iron and steel activities of the last century have left behind multi-contaminated brownfields. This multi-pollution must have led to an adaptation of microbial communities, potentially impacting their diversities and ultimately the soil functioning. In this context, the objectives of my PhD thesis were: i) to study the taxonomic diversity of microbial communities, but also their functional diversity in relation to the carbon cycle, ii) to identify the possible relationships between these two diversities and (iii) to understand the impact of soil characteristics and pollution on communities. In this way, a collection of ten multi-contaminated soils, with both polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and metallic trace elements (MTE) gradients, was studied. The bacterial and fungal taxonomic diversities were obtained using Illumina MiSeq sequencing and the metabolic functional diversity was estimated through Biolog® and MicroResp™ assays. The degradation of two model carbon substrates, namely 13C-labeled phenanthrene (PHE) and 13C-labeled cellulose (CEL), was also analyzed using Stable Isotope Probing technique, which, by identifying the microorganisms involved in the substrate degradation, allows to link function with taxonomic diversity. Overall, by selecting microorganisms, the contamination level positively and negatively modulated the relative abundance of different bacterial and fungal taxa. Unlike PAH, MTE induced a decrease of metabolic functional diversity, but also a greater zinc tolerance. The functional potential of PAH degradation was positively correlated with the PAH concentration in soils, while the PHE and CEL degradation functions were present in all soils, irrespective of their contamination level. Degradation rates of these compounds were positively correlated with microbial abundance and richness, but not linked to soil pollution. In addition, the PHE degradation rate was explained by the relative abundances of the Massilia and Mycobacterium genera, identified among the active PHE-degrading bacteria. In conclusion, we observed a decrease in the degradation intensity of several carbon compounds, or even the total disappearance of various functions, suggesting a potential dysfunction of carbon cycle in some of the most polluted soils

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Wertz, Sophie. "Impact d'une érosion de la diversité microbienne du sol sur le fonctionnement et la stabilité des communautés hétérotrophes, dénitrifiantes et nitrifiantes". Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10092.

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Une préoccupation majeure en écologie est d'évaluer les conséquences d'érosions de la biodiversité sur le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes. L'impact d'une réduction de la diversité microbienne du sol sur le fonctionnement et la stabilité des communautés hétérotrophes, dénitrifiantes et nitrifiantes (nitritantes et nitratantes) a été déterminé en utilisant une approche de type suppression d'espèces éliminant préférentiellement les espèces les moins abondantes. Un outil DGGE basé sur le gène fonctionnel norA des nitratants a été développé pour étudier leur diversité. Nous avons pu montrer qu'une réduction de diversité de ces communautés n'affectait pas leur fonctionnement et leur stabilité suite à une perturbation modèle (chaleur). Ces résultats suggèrent que le niveau de redondance fonctionnelle chez les communautés microbiennes du sol est fort, même pour des communautés spécialisées

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Hellequin, Eve. "Effets des biostimulants sur le fonctionnement biologique de sols d’agrosystèmes : réponses des communautés microbiennes et dynamique de minéralisation du carbone organique". Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1B029.

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L’agriculture intensive est en pleine transition vers des pratiques agroécologiques qui s’appuient sur la biodiversité et les processus écologiques. Dans les agrosystèmes, la matière organique est un élément clé de la fertilité des sols et constitue une réserve importante de carbone. La fertilisation organique par les résidus de cultures est donc une pratique agricole qui permet d’améliorer le stock de matière organique. Les microorganismes du sol ont un rôle essentiel dans la dynamique du carbone et sont les principaux acteurs de sa minéralisation et de la mise à disposition des nutriments pour la plante. Ainsi, l’utilisation de biostimulant (BS) agricoles visant à améliorer cette fonction microbienne est proposée comme solution alternative pour améliorer indirectement la croissance des plantes tout en réduisant les intrants chimiques. A travers ces travaux de thèse il s’agissait i) d’identifier l’effet de biostimulants appliqués au sol sur les communautés microbiennes hétérotrophes, la minéralisation du carbone organique (Corg) et la libération des nutriments, ii) d’évaluer sa généricité en testant différentes conditions expérimentales et iii) d’identifier les filtres environnementaux qui contrôlent à la fois les communautés microbiennes et la fonction de minéralisation.Nous avons mis en évidence que la dynamique du Corg était différente en fonction des caractéristiques physico-chimiques et biologiques des sols. Nous avons montré que les plantes pouvaient elle aussi modifier la dynamique du Corg par le retour de leurs litières au sol et l’influence de leurs racines sur les communautés bactériennes et fongiques. Contrairement aux plantes, la quantité de Corg apportée par les BS étudiés étaient négligeables. Pourtant, nous avons évalué un effet parfois plus important que celui des plantes sur l’abondance, la diversité et la richesse des bactéries et des champignons. Parmi les deux BS étudiés nous avons montré que l’un améliorait la minéralisation du Corg en recrutant des bactéries et des champignons saprophytes indigènes du sol et que l’autre n’influençait pas la minéralisation du Corg mais activait des bactéries indigènes du sol promotrices de la croissance des plantes ainsi que des bactéries et champignons saprophytes. Notre étude souligne également l’importance de mettre en place une approche méthodologique normalisée et systémique qui intègre le suivi simultané de plusieurs descripteurs afin d’identifier les effets des BS
Modern agriculture is undergoing important changes toward agroecological practices that rely on biodiversity and ecological processes. In agrosystems, the organic matter is the key of the soil fertility and an important reserve of carbon. Organic fertilization by crop residues is therefore an agricultural practice that improve the organic matter content in soil. Soil microorganisms have an important role in the organic carbon (orgC) dynamic because they are key players of its mineralization and are involved in the nutrients recycling. Thus, the use of agricultural biostimulant (BS) intended to enhance this microbial function is proposed as an alternative solution to improve indirectly plant growth while reducing chemical inputs. This thesis aimed to i) identify the effect of soil biostimulant on heterotrophic microbial communities, the orgC mineralization and the nutrient releases, ii) evaluate its genericity by testing different experimental conditions and iii) identify the environmental filters that control both the microbial communities and the mineralization function. We showed that the orgC dynamic was different according to contrasted physico-chemical and biological characteristics of different soils. We showed that plants can also influence the orgC dynamic by returning litter to the soil and through its root effect on the bacterial and fungal communities. Unlike plants, the amount of orgC provided by the two tested BS was negligible. However, we evaluated the effect of one BS as at least similar or even higher than those of plant on active bacterial and fungal abundances, richness and diversity. Among the two BS tested we showed that one enhanced the orgC mineralization by recruiting indigenous soil bacterial and fungal decomposers and that the other did not affect the orgC mineralization but activated indigenous soil plant-growth-promoting bacteria as well as soil bacterial and fungal decomposers. Furthermore, our study call for new normative methodological and systemic approach by monitoring simultaneously several descriptors for advancing our knowledge on BS action on microbial soil functioning

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Sellami, Fatima. "Fonctionnement biologique du sol sableux sous plantations d’eucalyptus d’âges différents. Effets du reboisement sur les communautés de la macrofaune et des microorganismes du sol en milieu tropical (Congo) et méditerranéen (Maroc)". Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST0066.

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Les plantations d'Eucalyptus, au Congo (région de Pointe-Noire) comme au Maroc (forêt de la Maâmora), soulèvent des controverses quant à leurs effets sur des sols sableux pauvres en matière organique. Dans un enjeu de développement durable de tels écosystèmes anthropiques, les recherches sur le sujet se sont multipliées. Toutefois, les connaissances relatives au fonctionnement biologique des sols sous ces plantations méritent encore d'être approfondies. Principaux acteurs de ce fonctionnement biologique, les organismes vivant dans ces sols et leurs activités ne sont que trop peu décrites, et nécessitent en ce sens de se trouver au cœur des études sur le sujet. Notre travail de thèse s'inscrit dans ces problématiques. Ainsi, nous évaluons les conséquences du reboisement sur les communautés de la macrofaune et des microorganismes de ces sols, et également l'activité des enzymes clés liées aux principaux cycles biogéochimiques (C, N et P).Cette recherche présente la particularité de la prise en compte simultanée de deux facteurs peu souvent évoqués, que sont, l'« âge des plantations » et la « profondeur du sol ». Nous avons abordé ces questions par une étude multi-échelle.Ainsi, nous avons étudié les macroinvertébrés quant à leur diversité taxonomique et à leur composition verticale, selon une approche combinée (TSPF + carré anglais). Par la suite, les premières caractérisations de structure et de diversité des communautés microbiennes ont été réalisées. Ceci, par mesure de densité et par déterminations morphotypiques (cultures in vitro) et génétiques (DGGE), au niveau des communautés totales. Par mesure du potentiel métabolique pour ce qui est des communautés fonctionnelles (plaques Biolog). Enfin, l'activité biologique des sols a été évaluée en mesurant l'activité de huit enzymes et l'activité microbienne globale (hydrolyse FDA).Ainsi, par comparaison à la forêt naturelle adjacente, cette étude nous a permis de mettre en évidence que l'introduction d'eucalyptus sur savane (Congo) ou sur chêne-liège dégradé (Maroc), modifie la structure et la diversité des communautés de la macrofaune et des microorganismes du sol ainsi que le profil des activités enzymatiques. Aussi bien en fonction de l'âge des plantations que de la profondeur du sol, ceci est valable. C'est le fonctionnement biologique qui se trouve donc impacté.Les proportions et les conséquences de cet impact restent toutefois particulières à chaque cas. Il faut cependant noter exception pour les activités enzymatiques liées au cycle de l'azote, qui apparaissent influencées de façon comparable dans les deux cas à l'étude. Ces activités diminuent significativement avec l'âge du peuplement, confirmant le statut déficitaire en azote de ce type de plantation
Eucalyptus plantations in Congo (Pointe-Noire region) and in Morocco (Mamora forest) raised certain controversies regarding their effects on the sandy poor soils. In such anthropogenic ecosystems, researches on the subject have multiplied in order to ensure their sustainable management. However, knowledge on the biological functioning of soils in these plantations still needs to be explored. Main actors of this biological functioning are soil organisms and their activities which have been described very little, and need to be more studied. Our thesis encompasses this problematic. Therefore, we evaluated the impact of reforestation on the communities of macrofauna and microorganisms of soil, and the activity of different key enzymes, as well, related to main biogeochemical cycles (C, N and P). This research presents, particularly, a simultaneous consideration of two factors rarely mentioned before: the "age of the plantations" and "soil depth". We addressed these issues by a multi-scale study. We studied macroinvertebrates by their taxonomic diversity and vertically composition by a combined approach (TSPF + English square). Subsequently, the characterization of structure and diversity of microbial communities was done by density measurements, morphotype-specific (in-vitro culture) and the genetic determinations (DGGE) and by measuring the metabolic potential in terms of functional communities (Biolog plates). Finally, soil biological activity was evaluated by determining the activity of eight different enzymes and the total microbial activity (FDA hydrolysis).Therefore, as compared to the adjacent natural forest soils, this study allowed us to demonstrate that the introduction of eucalyptus plantations, in savanna (Congo) or in degraded cork oak ecosystem (Morocco), alters the structure and diversity of macrofauna communities, soil microorganisms and the enzymatic activity profiles. Consequently, the biological functioning of the soils is impacted both in terms of the age of plantations and soil depth. However, the proportions and the consequences of this impact were very specific in each case, with the exception of enzymatic activities related to the nitrogen cycle, which influenced comparatively in both studies. These activities decreased significantly along with the stand age of eucalyptus plantations, confirming the deficient status of nitrogen in such plantations

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Chaignaud, Pauline. "Le rôle des bactéries dans le filtrage du chlorométhane un gaz destructeur de la couche d'ozone : des souches modèles aux communautés microbiennes de sols forestiers". Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAJ027.

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Le chlorométhane (CH3Cl) est un composé organique volatile responsable de plus de 15 % de la dégradation de l’ozone stratosphérique due aux composés chlorés. Il est produit majoritairement par les plantes vivantes ou en décomposition. Les bactéries capables d’utiliser le CH3Cl comme source de carbone pour leur croissance peuvent jouer un rôle de filtre dans les émissions de CH3Cl vers l'atmosphère. Ce processus biologique reste à quantifier dans l'environnement, notamment pour les sols forestiers considérés comme un puits majeur de ce composé.Dans les études environnementales, le gène cmu A est utilisé comme biomarqueur de la dégradation bactérienne du CH3Cl. Il code une chlorométhane méthyltransférase essentielle à la croissance bactérienne avec le CH3Cl parla voie cmu (pour chloromethane utilisation), la seule caractérisée à ce jour. Mon projet de thèse avait un double objectif : i) l’approfondissement des connaissances de l’adaptation au CH3Cl chez une bactérie méthylotrophe modèle, Methylobacterium extorquens CM4; ii) l’exploration de la diversité des bactéries CH3Cl-dégradantes de sols forestiers. L’étude RNAseq chez la souche CM4 a montré que la croissance avec le CH3Cl s'accompagne de différences dans la transcription de 137 gènes de son génome (6.2 Mb) par rapport à sa croissance sur le méthanol (CH3OH). Les gènes de la voie cmu, ainsi que d’autres gènes impliqués dans le métabolisme de cofacteurs essentiels à l’utilisation du CH3Cl par cette voie et eux aussi portés par le plasmide pCMU01 de la souche, en font partie. Les paralogues de ces gènes localisés sur le chromosome ne sont quant à eux pas différentiellement exprimés. En revanche, d’autres gènes du chromosome, potentiellement impliqués dans l’excrétion de protons produits lors de la déshalogénation (hppA), la régénération du NADP+ (pnt), ou le métabolisme du cofacteur tétrahydrofolate(gènes gcvPHT), le sont. L’étude de la diversité des bactéries CH3Cl-dégradantes de sol forestier de la réserve naturelle de Steigerwald (Allemagne) a été réalisée sur des microcosmes par une approche de « Stable Isotope Probing ». Les microorganismes capables d’assimiler le CH3Cl marqué au [13C] incorporent cet isotope lourd du carbone dans leur ADN. L'analyse des séquences amplifiées par PCR des gènes codant l’ARN 16S des fractions d'ADN enrichies en [13C] a permis de mettre en évidence de nouveaux phylotypes, du genre Methylovirgula et de l’ordre des Actinomycetales, distincts de ceux auxquelles les souches dégradant le CH3Cl isolées jusqu'ici sont affiliées. En revanche, les séquences du gène cmuA et d’autres gènes du métabolisme méthylotrophe obtenues par PCR à partir de l'ADN enrichi en [13C] sont très proches de celles des souches CH3Cl-dégradantes connues. Les résultats obtenus suggèrent ainsi que des bactéries ayant acquis par transfert horizontal les gènes de dégradation de la voie cmu ou ne possédant pas de gène cmuA contribuent au filtrage biologique du CH3Cl des sols forestiers. A l'avenir, le couplage de différentes méthodes moléculaires et des approches culturales visera à découvrir de nouvelles voies microbiennes de l’utilisation du CH3Cl, et à caractériser l’abondance et la diversité des métabolismes impliqués dans la dégradation du CH3Cl dans les sols et d'autres compartiments environnementaux
Chloromethane (CH3Cl) is a volatile organic compound responsible for over 15% of stratospheric ozone degradation due to chlorinated compounds. It is mainly produced by living and decaying plants. Bacteria utilizing CH3Cl as sole carbon and energy source for growth were shown to be involved in the filtering of CH3Cl emissions to the atmosphere. This biological process remains to be quantified in the environment, especially for forest soil, a major CH3Cl sink. The cmuA gene is used as a biomarker of bacterial CH3Cl degradation in environmental studies. It encodes a CH3Cl methyltransferase essential for bacterial growth by the cmu (chloromethane utilization) pathway for growth with CH3Cl and the only one characterized so far. My thesis project had a double aim: i) In depth studies of CH3Cl adaptation of a model methylotrophic bacterium, Methylobacterium extorquens strain CM4; ii) Exploration of bacterial CH3Cl-utilizers in forest. An RNAseq study of strain CM4 has shown that growth with CH3Cl leads to a difference of transcription of 137 genes in its 6.2 Mb genome compared to growth with methanol (CH3OH). Among those, genes of the cmu pathway and other genes involved in the metabolism of essential cofactors for CH3Cl utilization by this pathway, are all plasmid pCMU01-encoded. Paralogous genes located on the chromosome were not differentially expressed. On the other hand, other chromosomal genes potentially involved in extruding protons generated during CH3Cl deshalogenation (hppA), NADP+ regeneration (pnt), or in the cofactor tetrahydrofolate metabolism (gcvPHT) were differentially expressed. The diversity of CH3Cl-degrading bacteria in forest soil of the German natural park of Steigerwald was studied in microcosms using stable isotope probing. Microorganisms able to assimilate labeled [13C]- CH3Cl incorporate this heavy carbon isotope in their DNA. Sequence analysis of the PCR-amplified 16S RNA encoding gene from [13C]-DNA fractions uncovered phylotypes of the genus Methylovirgula and of the order of the Actinomycetales, which were not associated with bacterial CH3Cl degradation so far. In contrast, PCR-amplified sequences of cmuA and other genes of methylotrophic metabolism were closely related to known CH3Cl-degrading isolates. These results suggest that bacteria containing genes of the cmu pathway acquired by horizontal gene transfer as well as bacteria lacking the cmu pathway contribute to biological filtering of CH3Cl in forest soil. Future experiments coupling molecular and culture methods will aim to discover new CH3Cl-degrading pathways and to characterize the abundance and diversity of CH3Cl-degradation metabolism in soil and other environmental compartments

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Qasemian, Leila. "Caractérisation du potentiel de dégradation de matières organiques naturelle (litière) et anthropique (HAP) par les communautés microbiennes issue du milieu littoral méditerranéen". Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4794/document.

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Les écosystèmes méditerranéens littoraux sont soumis à divers stress environnementaux naturels (stress hydrique et halin) et anthropiques susceptibles de s'intensifier dans les prochaines décennies. Dans ce contexte, le fonctionnement des communautés microbiennes - encore très peu étudiés dans de tels milieux - était important à préciser. L'effet du stress halin sur la transformation de la matière organique dans la litière de pin d'Alep issues des calanques de Marseille a été estimé ainsi que le potentiel de biodégradation d'un polluant chronique, l'anthracène, un Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques. Différents approches in situ, ex situ et in vitro ont été utilisées en associant différentes méthodes afin de mesurer l'état fonctionnel du milieu (activités enzymatiques, respirométrie basale), la diversité fonctionnelle microbienne (Catabolic Level Physiological Profile), la biomasse microbienne et l'évolution chimique de la matière organique (RMN du solide du 13C). En mésocosmes, les laccases, induites par la présence d'anthracène, ont contribué à son oxydation et ont été séquencées par LC/MS/MS afin de déterminer les espèces fongiques à l'origine de leur synthèse. Les résultats montrent que certaines activités enzymatiques du cycle du carbone sont peu affectées par la salinité et l'apport d'anthracène. Toutefois la diversité fonctionnelle des communautés autochtones de litière de pin d'Alep issues de ces environnements est modifiée à une échelle micro-locale par l'effet marin. Par ailleurs les réponses fonctionnelles face à l'apport d'anthracène des communautés microbiennes de litières de pin d'Alep en zone continentale sont différentes de celles des zones littorales
Mediterranean coastal ecosystems are subjected to various natural and anthropogenic environmental pressures which are supposed to be enhanced because of climatic changes. Little is known about microbial community functioning in such ecosystems. Our site of study is located in the Calanques of Marseille, a hot spot of biodiversity. The effect of salinity (via sea spray exposure) on microbial communities and their ability to transform organic matter in an Aleppo pine litter have been studied as well as the potential of autochthonous microorganisms to transform anthracene used as a polycyclic aromatic hydrocarbon model. To do so, different approaches (in situ, ex situ and in vitro experimental design) were used and we combined various methods such as enzyme activities (laccase, cellulase, phosphatase, lipase), CLPP (Biolog ECO and FF plates), respirometry (basal and induced) and litter chemical characterization (solid-state 13C NMR). Laccases were induced by anthracene in mesocosms and oxidized this compound (with anthraquinone as an intermediate). These enzymes were sequenced by LC/MS/MS to determine the fungal strains responsible for their production. We also found that enzyme activities were not strongly influenced by salinity or anthracene inputs. On the other hand, functional diversity was structured at a small-spatial scale. Moreover, functional responses of microbial communities from inland areas strongly differ from those of coastal areas regarding anthracene inputs since no laccase induction was observed in inland litter

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Puissant, Jérémy. "Effets des changements climatiques sur la dynamique de décomposition microbienne du carbone organique du sol en prairie subalpine calcaire". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAS008/document.

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Les sols de montagne constituent un réservoir majeur de carbone stocké sous forme de matière organique (carbone organique du sol, COS), potentiellement hautement vulnérable aux changements des conditions climatiques. Afin de comprendre les répercussions des changements des conditions climatiques sur la dynamique du COS des sols de montagne, cette thèse s'appuie sur une expérimentation de transplantation altitudinale de monolithes de sol de prairie subalpine calcaire, mise en place dans le Jura Suisse en 2009. Cette expérimentation permet de simuler deux scénarios réalistes de changements climatiques attendus au cours du 21éme siècle, visant à réchauffer et assécher le climat (+2°C et +4°C ; -20% et -40% de précipitations).La démarche conceptuelle de cette thèse a été d'étudier les effets des changements des conditions climatiques (variations saisonnières et manipulation climatique) au bout de quatre années d'expérimentation sur (i) la dynamique des communautés microbiennes et de leur activité enzymatique de décomposition du COS, (ii) la dynamique de différents pools de COS qui constituent la ressource énergétique des micro-organismes décomposeurs, (iii) les interactions s'établissant entre les communautés microbiennes et leurs ressources énergétiques et (iv) les stocks de COS du sol.Nos résultats montrent une très forte dynamique saisonnière du processus de décomposition microbienne se traduisant par de fortes activités enzymatiques de décomposition, une biomasse microbienne plus importante et une structure des communautés microbienne différente lors de la saison hivernale par rapport à la saison estivale. Ces résultats sont en lien avec la dynamique observée des pools les plus labiles du COS (C organique extractible à l'eau et C organique particulaire libre), et des modèles d'équations structurelles montrent que les conditions climatiques (variations saisonnières et manipulation climatique) modifient les interactions s'établissant entre les communautés microbiennes et leurs ressources pour contrôler la décomposition enzymatique du COS.Enfin, ce travail de thèse montre une forte diminution des concentrations en COS sous l'effet de la manipulation climatique, qui ne peut être expliquée par une décomposition microbienne accrue du COS. Au contraire, nos résultats suggèrent que la diminution de la concentration en COS pourrait être due à l'accélération des processus pédologiques naturels sous les scénarios de changement climatique au sein de ces sols calcaires de prairies subalpines, avec une décarbonatation accrue favorisant la lixiviation du carbone organique dissous et le lessivage du pool de COS associé aux argiles. Ces résultats inédits offrent de nouvelles perspectives de recherche sur les effets des changements climatiques sur l'évolution des stocks de COS
Mountain soils stocks huge quantities of carbon as soil organic matter (SOM) which may be highly vulnerable to climate change and thus alter the atmospheric greenhouse gases concentration at a decadal timescale. To understand the effect of climate conditions on the dynamics of mountain soil organic carbon (SOC), a climate change experiment was set up in October 2009 in Swiss Jura subalpine grassland soils. The climate change experiment (soil transplantation) simulated two realistic climate change scenarios, with increased air temperatures ranging between 2 °C and 4 °C and decreased precipitation ranging between 20% and 40%. These changes reflect current predictions of climate change for the 21th century in temperate mountain regions.We studied the effect of climate conditions (climate manipulation and seasonal changes) after four years of climate experiment on (i) the dynamic of microbial decomposition, microbial abundance and community structure, (ii) the dynamic soil organic matter pools with contrasted turnover rate and representing the energetic resource of microbial communities, (iii) the interactions between microbial communities and soil organic matter pools and (iv) the soil organic carbon stocks.This work shows a strong seasonal dynamics of microbial decomposition with higher enzymatic activities, higher microbial abundance and shift of microbial community structure in winter than in summer. These results were linked to the seasonal organic matter labile pools dynamics. Moreover structural equation modeling shows that climate manipulation differently influences the drivers of SOC enzymatic decomposition in summer and winter.Finally, this work shows a strong decrease of soil organic carbon concentration under the climate change manipulation which cannot be explained by an increase of microbial activities. In contrast, our results suggest that the observed climate-induced decrease in bulk soil organic C content was due a SOC decrease in the most biogeochemically stable SOM fraction associated with a decrease in clay content and a decrease of soil calcareous concentration. Thus, our results hint more so towards an effect of SOM leaching (Gavazov, 2013) to explain the climate effect on SOC content than an effect of microbial and/or plant activities

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Giroux, Chantal. "Évaluation de la végétalisation et des communautés microbiennes d’un système agroforestier quatre ans après l’implantation sur les rejets miniers aurifères en région nordique canadienne". Master's thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69496.

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L'exploitation minière au Canada est d'une importance économique et sociale indéniable. Les industries minières produisent des résidus miniers qui peuvent contaminer les écosystèmes terrestres et aquatiques à court et à long terme. Cette étude porte sur la restauration écologique des déchets miniers aurifères dans le nord canadien, plus particulièrement dans le nord du Québec. L'objectif de ce mémoire est d'évaluer le potentiel de différents systèmes d'implantation pour la végétalisation d'un site minier dégradé en observant la survie des plantes, les paramètres physico-chimiques et les communautés microbiennes du sol quatre ans après leur implantation sur un site minier aurifère nordique. Le dispositif agroforestier a été réalisé sur un site de post extraction d'or, sur des résidus fins, en utilisant un mélange d'espèces d'arbres et d'herbacées, l'amendement de microorganismes symbiotiques et de biochar. Les résultats ont montré un effet positif de l'inoculation sur la survie des arbres, en particulier pour les espèces Alnus viridis ssp. Crispa et Picea glauca avec des taux de survie supérieurs à 90 %. D'autre part, l'analyse des séquences de champignons et de bactéries dans le sol avec la technologie Illumina Miseq a permis d'évaluer la diversité des microorganismes et leur interaction dans l'environnement. La présence des bactéries du genre Pseudomonas et des ectomycorhizes des genres Amphinema et Cadophora montre que ces microorganismes sont adaptés à ce milieu et que leur utilisation comme inoculum est pertinente. Le biochar a un effet sur les paramètres chimiques du sol, en particulier le pH, le carbone et l'azote total. Ces paramètres ont finalement affecté les communautés microbiennes du sol. Ainsi, nos résultats suggèrent que la végétalisation des sites miniers dégradés peut être améliorée par l’implantation de végétaux inoculés avec des microorganismes symbiotiques et un amendement en biochar qui sont adaptés aux conditions édapho-climatiques.
$8373052\u$aMining in Canada is of undeniable economic and social importance. The mining industry produces tailings thatmay contaminate the soil and water ecosystems, causing long-term land degradation. This study focuses on the ecological restoration of gold mining wastes in the Canadian north, specifically in northern Quebec. The objective of this master thesis is to assess the potential of different implantation systems for the revegetation of a mine degraded land by assessing the survival of plants, the physicochemical parameters, and the microbial communities of the soil after four years. The field trials were established on gold post-mining sites on fine tailings, using a mixture of tree and herbaceous species, the amendment of symbiotic microorganisms, and biochar. This study has provided insight into the complexity of soil-plant-microorganism relationships. The results showed apositive effect of inoculation on the tree survival rate, especially for Alnus viridis ssp. Crispa and Picea glauca and their survival rate of over 90%. Moreover, the characterization of fungi and bacteria in the soil withthe Illumina Miseq technology made it possible to assess the diversity of microorganisms and their interactionin the environment. Also, the presence of bacteria of the genus Pseudomonas and ectomycorrhizal fungi of the genera Amphinema and Cadophora suggest that these beneficial soil microorganisms are well adapted to thisenvironment and can be used as inoculum. Biochar affects soil chemical parameters, especially pH, total carbon,and total nitrogen. These parameters ultimately affected the soil microbial communities. Thus, our results suggest that revegetation of degraded mine sites is possible with a combination of plants, amendments of biochar and, microsymbionts, adapted to edapho-climatic conditions.

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Sall, Saïdou Nourou. "Importance des relations "Résidus végétaux-Communautés microbienne" sur les processus de décomposition dans un sol ferrugineux tropical (Sénégal) : effet de la disponibilité de l'azote". Paris 12, 2004. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002156110204611&vid=upec.

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L'influence de la qualité de la litière et le rôle des micro-organismes ainsi que leur besoin en nutriment (N minéral) sur les processus de décomposition ont été étudiés dans un sol sableux tropical. Différentes approches expérimentales complémentaires ont montré que l'activité (flux de C et N, activités enzymatiques) et la biomasse microbienne dépendent de la qualité des substrats apportés et des interactions possibles entre les molécules. L'influence des caractéristiques initiales de la communauté microbienne a été étudiée selon une approche dans laquelle la diversité microbienne (structure et fonction) a été modifiée sous l'effet de pratiques culturales. La disponibilité en N minéral a un effet variable sur l'activité, l'abondance des micro-organismes selon la composition de la litière ajoutée et influence par ailleurs la diversité moléculaire (DGGE) des communautés fongiques. La quantification des processus en utilisant des résidus marqués 13C et 15N a montré que le ± Priming Effect α est fonction de la qualité du résidu apporté
The relationship between organic residues and the microbial communities in a tropical sandy soil and its effects on CO2 and mineral N respiration were studied, taking into account the effect of the composition of the residues as well as the genetic and catabolic diversity of the microbial communities involved in this process. The experiments were carried out in controlled laboratory conditions and showed that the biochemical composition of the residues determined the activity (C and N respiration, enzyme activities) and the microbial biomass. However, the formation of complexes between the nitrogen released during decomposition and other components of the organic residues (phenols) slowed the process. The fungal community was the most sensitive to the addition of litter at the same time as mineral nitrogen. The addition of litter stimulated the decomposition of the organic matter in the soil (priming effect) to a degree that varied depending on the composition of the residues. The effect of the catabolic diversity of the microbial community was particularly evident during the initial hours of decomposition

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Coucheney, Elsa. "Effets combinés de facteurs climatiques et de la diversité sur le fonctionnement de communautés bactériennes : respiration et métabolomique". Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066032.

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Les sols contiennent deux à trois fois le carbone (C) présent dans l’atmosphère. La plupart des modèles de la dynamique du C prédisent que l’augmentation de la température mènera à une augmentation de la respiration des sols entraînant une rétroaction positive sur le climat. Cependant, la plupart de ces modèles ne considèrent pas explicitement les caractéristiques des communautés microbiennes responsables de la décomposition des matières organiques du sol. De ce fait, l’impact des conditions environnementales sur le fonctionnement microbien et sa régulation par la structure de l’habitat ne sont pas pris en compte. Afin de mieux comprendre comment les interactions entre bactéries d’une communauté sont sensibles aux facteurs climatiques et leurs conséquences sur le fonctionnement microbien, des microcosmes de sable mettant en jeu un gradient de diversité bactérienne ont été incubés pour différentes températures et teneurs en eau en présence d’un substrat simple. La respiration bactérienne a été mesurée et une approche nouvelle en écologie microbienne a également été testée et appliquée à ces microcosmes. Elle consistait à mesurer des profils de métabolites microbiens (‘métabolomique’) permettant une caractérisation plus fine des variations fonctionnelles. Nous avons mis en évidence que (i) l’approche métabolomique représente un outil d’intérêt pour étudier les modifications fonctionnelles au niveau de la population (physiologie) et de la communauté (interactions entre populations), (ii) la sensibilité de la réponse métabolomique à la température d’une population ne semblait pas directement reliée à son affiliation taxonomique et, (iii) la respiration et la métabolomique mettaient en évidence un fonctionnement de communauté mais, (iv) la sensibilité aux facteurs climatiques ne dépendait pas de la diversité de la communauté.

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Militon, Cécile. "Caractérisation des communautés procaryotiques impliquées dans la bioremédiation d'un sol pollué par des hydrocarbures et développement d'outils d'analyse à haut débit". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718551.

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La bioremédiation est une réelle alternative aux techniques invasives de réhabilitation des sols pollués par des hydrocarbures. Cependant, la mise en place et l'optimisation de tels procédés nécessitent une meilleure connaissance des communautés microbiennes impliquées dans la biodégradation de ces polluants. Ainsi, nous avons étudié la structure et la dynamique des communautés bactériennes au cours d'un procédé de biostimulation d'un sol pollué aux hydrocarbures aliphatiques. Outre la caractérisation d' un core set bactérien présent tout au long du procédé, cette étude nous a permis d'identifier des phylotypes potentiellement impliqués dans la biodégradation de ces polluants. Enfin nous nous sommes attachés à mettre au point des outils moléculaires à haut débit, afin d'étudier plus globalement ces communautés environnementales, et ce par le développement d'un logiciel de sélection de sondes sensibles, spécifiques et exploratoires pour biopuces phylogénétiques (PhylArray)

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Coulibaly, Sekou Fanta Mady. "Effets des changements de pratiques agronomiques sur la diversité des vers de terre et collemboles- conséquences sur leurs fonctions associées". Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR005/document.

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Le sol est une des composantes essentielles au soutien du fonctionnement de l’écosystème. Il est lesupport de la production primaire, un habitat pour la diversité biologique et remplit de nombreux processus écologiques. Les activités anthropiques, et parmi elles, les pratiques agricoles intensives, ont conduit à des déséquilibres au sein du sol causant un fort déclin de leur biodiversité. En réponse à ces effets, de nouvelles pratiques agricoles ont été développées pour préserver les sols et les services écosystémiques qu’ils fournissent. Ces pratiques dites innovantes s’appuient principalement sur la réduction du travail du sol, une gestion intégrée des résidus de culture, l’installation d’un couvert végétal permanent ou encore l’introduction de légumineuses dans les rotations de culture. C’est dans ce contexte de mutation des pratiques agricoles que s’inscrit ce sujet de thèse qui vise à mieux comprendre les effets de l’adoption de ces gestions innovantes sur (i) la diversité des communautés de la macro- et de la mésofaune du sol et (ii) sur le fonctionnement du sol en termes de stockage ducarbone organique (source de nourriture de base), de structure du sol et de distribution de la taille des pores (milieu de vie). Au cours des différents chapitres de ce travail, nous avons mis en évidence trois actions liées à des pratiques agricoles innovantes combinant des approches expérimentales in et ex situ. L’objectif de la première action visait à étudier l’effet combiné de l’introduction de légumineuse (féverole) et de la réduction du travail du sol sur le compartiment endogé. Pour y répondre, nous avons développé une conception expérimentale empirique faite avec la combinaison des situations rencontrées dans les fermes. Nos résultats ont montré que l’interaction entre les deux pratiques innovantes n’a pas entrainé d'augmentation significative de la diversité de la faune du sol. Les fonctions microbiennes ainsi que la dynamique du carbone (C) et de l’azote (N) ne semblent pas non plus être affectées par ces pratiques. Il s’avère que les effets bénéfiques de ces pratiques innovantes ne peuvent être envisagés sans prendre en compte la manière dont elles sont mises en oeuvre à l’échelle des rotations culturales et des itinéraires techniques. Cela nous a permis de valoriser une seconde action dont l’objectif était de suivre dans les mêmes conditions pédoclimatiques et mêmes itinéraires techniques, l'effet à long terme (quatre ans) de cinq régimes de gestion différents sur les communautés de faune du sol. Les traitements comprenaient des combinaisons de différentes cultures (annuelles, vivaces), de différents taux de fertilisation azotée (ajout d'azote, azote réduit),incorporation ou élimination de résidus de culture et différentes intensités de labour (labour vs. travail superficiel). Les résultats ont montré que la réduction de l’intensité du travail du sol a favorisé la diversité des collemboles et ses groupes fonctionnels grâce à l’amélioration des conditions de l’habitat à travers l’augmentation de la biomasse microbienne de carbone (source trophique). Par ailleurs, les autres composantes de la gestion, soit la « réduction des apports d’azote » et la « restitution / exportation des résidus de culture», n’ont pas eu d’effet sur les collemboles (abondance et richesse), notamment sur ceux vivants dans le sol, qu'ils soient hémi ou euédaphiques. Toutefois, cette étude démontre que la dissemblance dans la composition des assemblages de collemboles augmente avec la différenciation temporelle des pratiques agricoles et le travail du sol est le premier facteur responsable de cette trajectoire. Cette assertion a donné lieu à une troisième action dont l’objectif était de suivre sur une saison de végétation la conversion de la perturbation mécanique résultant du travail du sol sur la résistance et résilience fonctionnelle des assemblages biotiques édaphiques
Soil is one of the essential components supporting the functioning of the ecosystem. It is the support of primary production; an habitat for biodiversity, and it fulfills many ecological processes. Human activities, including intensive agricultural practices, have led to impaired the soil causing a sharp decline in their biodiversity. In response to these effects, new agricultural practices have been developed to preserve the soils and the ecosystem services they provide. These so-called innovative practices rely mainly on the reduction of tillage, integrated management of crop residues, the installation of permanent plant cover or the introduction of legumes into crop rotations. It is in this context of changes in agricultural practices that this thesis topic lays. This thesis aims to better understand the effects of the adoption of these innovative management practices on (i) the diversity of the macro and mesofauna communities soil and (ii) soil functioning in terms of organic carbon storage (basic food source), soil structure and pore size distribution (living environment). During the different chapters of this work, we highlighted three actions related to innovative agricultural practices combining in situ and ex situ experimental approaches. The aim of the first action was to study the combined effect of the introduction of legume (faba bean) and the reduction of tillage on the endogenous compartment. To answer this question, we developed an empirical experimental design made with the combination of situations encountered on farms. Our results showed that theinteraction between the two innovative practices did not result in a significant increase in the diversity of soil fauna. Microbial functions and the dynamics of carbon (C) and nitrogen (N) also do not seem to be affected by these practices. It turns out that the beneficial effects of these innovative practices cannot be considered without taking into account how they are implemented at the scale of crop rotations and technical itineraries. This allowed us to promote a second action whose objective was to follow, under the same pedoclimatic conditions and the same technical itineraries, the long-term effect (four years) of five different management regimes on the communities of soil fauna. Treatments included combinations of different crops, different rates of nitrogen fertilization, incorporation or removal of crop residues and different plowing intensities. The results showed that the reduction of tillage intensity favored the diversity of Collembola and its functional groups by improving habitatconditions through the increase of microbial carbon biomass (trophic source). In addition, the other components of management, namely the "reduction of nitrogen inputs" and the "restitution / export of crop residues", had no effect on springtails (abundance and wealth), in particular on those living in the soil, whether hemi or euedaphic. However, this study demonstrates that the dissimilarity in the composition of Collembola assemblages increases with the temporal differentiation of agricultural practices, and tillage was the main factor responsible for this trajectory

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Renault, David. "Caractérisation des écosystèmes microbiens colonisant les biofiltres, les solutions nutritives et les racines de Lycopersicon esculentum en culture hors-sol". Brest, 2007. http://www.theses.fr/2007BRES2032.

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Ces travaux visent à évaluer l’impact écologique d'inocula bactériens dans les biofiltres en culture hors-sol de tomate. L’étude porte sur la microflore colonisant i) les biofiltres, ii) les solutions nutritives entrant et sortant des colonnes iii) et la rhizosphère des plants cultivés. Certaines souches de Pseudomonas et Bacillus, sélectionnées in vitro pour leurs propriétés de type suppressif, ont été introduites dans des biofiltres (filtre-P et -B). Leurs écosystèmes microbiens ont été comparés à ceux d’un filtre témoin (filtre-T). Chaque filtre possède un profil fonctionnel (Biolog GN2) et structural (SSCP-PCR) spécifique. Le filtre-T est colonisé à 70% par des Proteobacteria alors que les filtres-P et -B possèdent une microflore riche en Firmicutes. Le comportement trophique des communautés bactériennes au niveau des solutions nutritives évolue dans le temps vers la métabolisation de certains acides aminés et organiques. Comparés au filtre-T, les filtres-P et -B modifient davantage la structure moléculaire des solutions nutritives et réduisent leur diversité phylotypique. Les effluents du filtre-T ont une proportion accrue en Protebacteria ; ceux issus des filtres-P et -B sont enrichis en candidate division. La microflore de la rhizosphère des plants de tomate ne montre pas de grandes variations quantitatives (PCRq) au cours du temps. La rhizosphère des plants reliés au filtre amendé en bactéries ne présente qu’un nombre réduit de phylotypes en commun avec la rhizosphère des plants reliés au filtre témoin ; les phyla majoritaires sont Acrinobacteria et Bacteroidetes. L’installation progressive d’une microflore bactérienne suppressive dans la rhizosphère est suggérée
This work was carried out to investigate the consequences of bacterial inoculation of biofilters in tomato soilless culture. The study carries on microbial populations colonizing i) biofilters, ii) nutrient solutions before and after filtration and iii) rhizosphere of plants. Several strains of Pseudomonas and Bacillus, selected in vitro for several suppressive activities, were inoculated into biofilters (P- and B-filters). Their microbial ecosystems were compared with those of a control filter (C-filter). Each filter has a functional (BiologGN2) and a structural (SSCP-PCR) specific profile. The C-filter contained 70% of Proteobacteria whereas P- and B-filters were significantly colonized by Firmicutes. The metabolism of nutrient-solutions was progressively shifted towards degradation of specific amino acids and carboxylic acids. P- and B- filters change more the molecular structure of nutrient solutions than C-filter and they reduce their phylotypic diversity. When solutions were filtered on C-fllter, the proportion of Proteobacteria increased whereas the uncultured candidate phyla rose in P- and B-filters. The rhizosphere microflora of tomato plants was relatively stable (qPCR) during the whole cultural season. Roots colonizing-bacterial communities had relatively few phyla in common for te 2 cultural conditions (bacteria-amended filter and control filter); mots were mainly colonized by Actinobacteria et Bacteroidetes. The involvement of a suppressive microflora in this process is suggested

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Mangeot-Peter, Lauralie. "Étude des facteurs biotiques et abiotiques influant sur la structuration et la composition du microbiote racinaire du Peuplier". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0018.

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Les micro-organismes jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers. L’ensemble de ces micro-organismes associés aux racines est appelé « microbiote racinaire » et est connu pour promouvoir la croissance de l’arbre, améliorer sa résistance face aux stress biotiques et abiotiques et participer au cycle des nutriments. Étudier les facteurs de structuration et de régulation du microbiote racinaire est essentiel pour mieux comprendre les mécanismes impliqués dans les interactions arbres/micro-organismes et le rôle du microbiote racinaire de l’arbre en réaction aux contraintes environnementales actuelles et futures. Au cours de ma thèse, j’ai étudié la dynamique de colonisation des racines du peuplier gris par les communautés bactériennes et fongiques du sol en combinant approches métagénomique et microscopique. Parallèlement, une étude réalisée en mésocosme a été menée afin de connaître l’impact du génotype de l’hôte et des facteurs environnementaux tels que le climat et le type de sol sur le microbiote racinaire du peuplier noir, espèce colonisant les écosystèmes ripisylves et particulièrement touchée par le changement climatique. Enfin, par des approches de métagénomique et de métabolomique, j’ai étudié, d’une part, l’impact des variations du microbiote du sol et, d’autre part, celui de la voie de signalisation de l’acide jasmonique, sur le métabolome et les communautés du microbiote racinaire du peuplier gris. L’ensemble de mes résultats met en lumière l’impact significatif de l’arbre et des facteurs environnementaux sur la composition et la structure taxonomique et fonctionnelle du microbiote racinaire ainsi que la nécessité de considérer l’arbre et son microbiote comme un « méta-organisme » à part entière
Microorganisms play an essential role in the functioning of forest ecosystems. The pool of the root- associated microorganisms is called “root microbiome” and is known to promote tree growth, improve tree resistance to biotic and abiotic stresses and participate in nutrient cycling. Studying the factors that structure and regulate the root microbiome is essential to better understand the mechanisms involved in tree-microorganism interactions and the role of the tree root microbiome in response to current and future environmental constraints. During my thesis, I studied the colonization dynamic of grey poplar roots by bacterial and fungal communities in the soil by combining metagenomic and microscopic approaches. In parallel, a mesocosm study was carried out to determine the impact of the host genotype and environmental factors such as climate and soil type on the root microbiome of black poplar, a species that colonizes riparian ecosystems and is particularly affected by climate change. Finally, through metagenomic and metabolomic approaches, I studied, on the one hand, the impact of soil microbiome variations and, on the other hand, the signalling pathway of jasmonic acid, a phytohormone involved in defence, on the metabolome and communities of the root microbiome of grey poplar. The results of my thesis highlight the significant impact of the tree and environmental factors on the composition and taxonomic and functional structure of the root microbiome as well as the need to consider the tree and its microbiota as a "meta-organism" in its own right

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Meilhac, Julien. "Impact de la diversité génétique des communautés prairiales sur la production et la biodiversité du sol : Implications pour l'amélioration des plantes". Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2302/document.

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De nombreuses études mettent en évidence un effet positif de la diversité spécifique sur la productivité des communautés végétales et la biodiversité associée. Mais l’effet de la diversité génétique sur la communauté d’espèces reste encore peu étudié en dépit des rares études montrant un effet positif avec des perspectives d’application dans le domaine de l’amélioration des plantes. C’est dans ce contexte que cette thèse s’interroge sur l’effet de la diversité génétique sur les communautés prairiales et la biodiversité du sol associée. Cette thèse repose sur une situation réelle via un dispositif d’évaluation de mélanges prairiaux installé par et chez un sélectionneur de plantes fourragères. Les résultats majeurs de cette thèse sont un effet positif de la diversité génétique des espèces sur la production de biomasse du mélange, particulièrement lors d’épisodes de sècheresse, et sur l’équilibre d’abondance des espèces. Ces effets positifs semblent être le résultat d’une différenciation de niches des espèces qui est à la base de la complémentarité des espèces en écologie. Il a été mis en évidence une complémentarité temporelle des espèces par une asynchronie des dynamiques de croissance, mais aussi une complémentarité sur l’acquisition de la lumière par des mécanismes de sélection et de plasticité. Enfin, des effets de la diversité génétique ont été observés sur la diversité microbienne avec des rétroactions potentielles sur les plantes. Au vu de ces résultats, il apparait que la diversité génétique occupe une place centrale dans l’assemblage et la structuration des communautés végétales et microbiennes, nous amenant à réfléchir quant à sa valorisation en amélioration des plantes
Many studies highlight a positive effect of species diversity on plant community productivity and associated biodiversity. But genetic diversity effect on species community is still poorly studied despite the rare studies showing a positive effect with prospects for application in the field of plant breeding. It is in this context that this thesis examines the genetic diversity effect on grassland communities and associated soil biodiversity. This thesis is based on a real situation via an evaluation design of grassland mixtures installed by and in a plants breeding company. The major results of this thesis are a positive effect of the species genetic diversity on mixture biomass production, especially during drought episodes, and on species abundance equilibrium. These positive effects seem to be the result of a niche differentiation of species which is at the basis of species complementarity in ecology. Temporal complementarity of species has been demonstrated by asynchronous growth dynamics, but also by a complementarity for light acquisition via selection and plasticity mechanisms. Finally, genetic diversity effects have been observed on microbial diversity with plants feedbacks. In view of these results, it appears that genetic diversity occupies a central role in the assembly and structure of plant and microbial communities, leading us to consider how it could be integrated into plant breeding program

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Guénon, René. "Vulnérabilité des sols méditerranéens aux incendies récurrents et restauration de leurs qualités chimiques et microbiologiques par des apports de composts". Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00555463.

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A partir de la fin des années 1960, la fermeture des milieux consécutive à la déprise agricole a favorisé la recrudescence des grands feux, et au plan local, a augmenté la fréquence des incendies. Les objectifs de la thèse étaient d'évaluer les effets des incendies récurrents sur la capacité de résilience des propriétés microbiennes des sols, d'identifier les principaux facteurs impliqués dans la résilience microbienne et d'évaluer l'efficacité d'apports de composts pour favoriser la restauration de la qualité chimique et microbiologique des sols. Les dynamiques de retour à court et long terme des activités de minéralisation du C et du N, des activité enzymatiques et de la diversité catabolique des communautés microbiennes, ainsi que leur stabilité à des stress hydriques supplémentaires, ont été évaluées sous des régimes d'incendie fréquents et peu fréquents. La matière organique (MO) a été caractérisée par les techniques IRTF et RMN CPMAS du 13C. Les effets d'un apport de composts de boues d'épuration urbaines et de déchets verts sur la qualité des sols ont été étudiés in-situ sur des sols fréquemment incendiés en croisant 3 niveaux de maturité (3 semaines, 3 mois et 9 mois) et 3 temps depuis le dernier feu (10 mois, 5 ans et 18 ans). Les résultats ont montré que les incendies répétés accélèrent le retour après le feu de la nitrification nette et des profils cataboliques mais affectent durablement la plupart des autres fonctions microbiennes. L'activité respiratoire des sols récemment incendiés s'est avérée plus résistante aux stress hydriques mais également moins résiliente lorsque les feux sont récurrents. Les résultats démontrent le rôle limitant de l'évolution de la MO, en particulier de son degré d'aromaticité, sur la dynamique de retour des fonctions microbiennes après les feux et leur résilience aux stress. L'apport des composts sur les sols fréquemment incendiés est une solution efficace pour restaurer la qualité des sols mais nécessite de sélectionner une maturité adaptée à l'histoire contemporaine d'incendie.

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Foulon, Julie. "Impact du phytomanagement de sites pollués par les éléments traces métalliques sur les micro-organismes du sol". Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2090.

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Les activités anthropiques et la pollution qu’elles engendrent peuvent entraîner des changements drastiques dans les structures des écosystèmes et de leurs services écologiques. Le phytomanagement basé sur l’utilisation d’espèces ligneuses peut contribuer à la restauration des sols et de la diversité microbienne, tout en permettant la production de biomasses d’intérêt. Dans le cadre des projets PROLIPHYT (2013-2018, ADEME), BIOFILTREE (2010-2014, ANR) et PHYTOPOP (2007-2011, ANR) gérés par le laboratoire Chrono-environnement, des parcelles de phytomanagement ont été installées sur sites pollués par les éléments traces métalliques (ETMs), pour déterminer le potentiel de croissance d’espèces ligneuses, ainsi que les voies de valorisation des biomasses produites. Dans le cadre de mon projet de thèse, différentes approches ont été mises en œuvre afin d’identifier et de caractériser les microorganismes inféodés aux végétaux ligneux implantés, avec pour finalité la production de ressources microbiennes permettant d’améliorer la reprise et la croissance des arbres sur sols pollués. La première approche a consisté à étudier les communautés microbiennes en association avec les espèces ligneuses par une approche innovante de séquençage à haut débit associée à l’analyse physico-chimique des sols. Cette méthode a été mise au point et testée sur trois sites expérimentaux contaminés par des ETMs. Elle a permis de révéler les changements dans la structure et la composition des communautés microbiennes dus à la nature du couvert végétal et aux caractéristiques du sol (Zappelini et al., 2015; Foulon et al., 2016a; b). La deuxième approche a consisté à isoler et caractériser les champignons mycorhiziens et endophytes associés à des peupliers (Berthelot et al., 2016; Lacercat-Didier et al., 2016). Ces champignons sont connus pour favoriser la croissance des végétaux qu’ils colonisent mais également pour conférer une meilleure tolérance face à un stress métallique. Plusieurs campagnes de prélèvements de racines et de champignons sur différents sites pollués ont permis l’isolement de souches fongiques tolérantes aux ETMs (comme Serendipita vermifera) et améliorant la croissance (Phialophora sp. et Leptodontidium sp.). Dans une troisième approche, les mécanismes impliqués dans la résistance aux ETMs ont été étudiés i) chez Paxillus involutus pour le Hg (Foulon et al. manuscrit en préparation) ii) par métatranscriptomique fonctionnelle pour le Zn et Cd (Lehembre et al., 2013). L’ensemble de ces travaux a permis i) d’améliorer nos connaissances sur l’impact du couvert ligneux sur la structure et la composition des communautés microbiennes, et sur la compréhension des mécanismes physiologiques mis en jeu ii) de constituer une collection de souches fongiques d’intérêt pour le phytomanagement de sols contaminés par les ETMs
Anthropogenic activities can cause dramatic changes in ecosystem structures and their ecological services. Phytomanagement based on the use of woody species can contribute to soil and microbial diversity restoration, while allowing the production of biomass of interest. As part of PROLIPHYT (2013-2018, ADEME), BIOFILTREE (2010-2014, ANR) and PHYTOPOP (2007-2011, ANR) projects, managed by the Chrono-environment laboratory, phytomanagement plots were installed on trace elements (TE) polluted sites to determine the growth potential of woody species and the recovery methods of biomass produced. In my PhD project, different approaches have been implemented to identify and characterize microorganisms subservient to implanted woody plants, with the aim of producing microbial resources to improve the recovery and growth of trees on polluted soil. The first approach was to study microbial communities in association with woody species by innovative high throughput sequencing approach associated with the physical and chemical analysis of soils. This method was developed and tested on three experimental sites contaminated by TE. It revealed changes in the structure and composition of microbial communities due to the nature of the vegetation cover and the soil characteristics (Zappelini et al., 2015; Foulon et al., 2016a; b). The second approach was to isolate and characterize mycorrhizal fungi and endophytes associated with poplars (Berthelot et al., 2016; Lacercat-Didier et al., 2016). These fungi are known to promote the growth of the plants they colonize but also to increase their TE tolerance. Several sampling campaigns of roots and sporocarps on different polluted sites have allowed the isolation of fungal strains tolerant to TE (like Serendipita vermifera) and enhancing growth (Phialophora sp. and Leptodontidium sp.). In a third approach, the mechanisms involved in TE resistance were studied i) in Paxillus involutus for Hg (Foulon et al. In prep) ii) by functional metatranscriptomics for Zn and Cd (Lehembre et al., 2013). In conclusion, this work allowed to i) improve our understanding of the impact of a woody cover on the structure and composition of microbial communities, and on the understanding of the physiological mechanisms involved ii) to constitute a collection of fungal strains that will be of great interest for future phytomanagement projects

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Delcourt, Ninon. "Modélisation des signatures chimiques des sols en fonction de l'historique de leurs usages : la mémoire du sol au service de l'écologie actuelle". Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2022. http://www.theses.fr/2022AIXM0164.

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L'utilisation des terres est l'un des principaux facteurs déterminant les propriétés physico-chimiques et biologique des sols. Comprendre son effet à long terme est un défi majeur pour évaluer le fonctionnement actuel des sols et leurs vulnérabilités face aux changements globaux. Dans la région méditerranéenne, l'abandon de l'agriculture en terrasse à partir du XIXème siècle a entraîné la coexistence de forêts présentant des continuités temporelles (historique d’usage et âge) différentes. L’objectif de cette thèse est de déterminer si, dans le cas de sols d’écosystèmes forestiers, l’usage antérieur des sols (i) produit une signature chimique spécifique et (ii) conduit à des propriétés physico-chimiques et biologiques différentes modifiant son fonctionnement actuel. Pour ce faire, le potentiel analytique de la spectroscopie FTIR a permis de réaliser un référentiel des signatures chimiques des sols en fonction de leurs usages actuels (forêts vs agrosystèmes) dépendamment des pratiques associées et du climat. Puis cette technique a été testée pour discriminer des sols ayant une histoire d’occupation des terres différente (forêts anciennes, récentes et très récentes du Parc Naturel Régional du Luberon) en fonction de différentes profondeurs et conditions climatiques. L’incidence des usages antérieurs sur le fonctionnement actuel des sols a ensuite été appréhendée par le biais d’analyses des communautés microbiennes et de la mésofaune ainsi que par des analyses physico-chimiques complémentaires. Cette étude confirme ainsi que l’historique d’usage doit être pris en compte dans l’évaluation de la vulnérabilité des sols, notamment dans un contexte de changement climatique
Land use is known to be one of the major factors driving soil microbial and physico-chemical properties. Understanding its long-term effect remains a major challenge in assessing current soil functioning and vulnerability to global changes. In the Mediterranean region, abandonment of terrace agriculture since 1860 induced the coexistence of forests with different ages. The aim of this thesis is to determine whether, in the case of forest soils, past land use (i) leads to a specific chemical signature and (ii) to different physico-chemical and biological properties affecting its current functioning. To do this, the analytical potential of FTIR spectroscopy allowed to create a referential model of soil chemical signatures of soils according to their current land use (forest vs agrosystem), depending on associated practices and climate. Then, this technique was tested to discriminate soils with different historical land uses (ancient, recent and very recent forests in the Parc Naturel Régional du Luberon) according to different soil depths and climatic conditions. Finally, the influence of past land use on current soil functioning was studied by means of microbial and mesofauna analyses as well as through complementary physico-chemical analyses. This study therefore confirms that land use legacy must be considered when assessing soil vulnerability in a context of climate change

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Lee, Sungeun. "Virus-host interactions across a soil pH gradient at the community and individual scale". Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEC020.

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Les virus du sol sont capables d'influencer la structure de la communauté microbienne et le fonctionnement de l'écosystème en affectant l'abondance des cellules hôtes par lyse et par leurs caractéristiques à transférer des gènes entre les hôtes. Bien que notre compréhension sur la diversité et la fonction virales s’améliore, la connaissance des interactions hôte-virus dans le sol reste limitée. Pour mieux comprendre les interactions hôte-virus, un gradient du sol à long terme manipulé par le pH dans lequel la communauté microbienne change à travers, a été étudié. Les principaux objectifs de cette thèse ont consisté à (1) déterminer l'influence de la structure de la communauté microbienne et du pH du soil sur les virus par séquençage d’ADN haut-débit (Chapitre II), (2) déterminer l’infectivité des populations virales à partir de niches de sol co-localisées et non co-localisées avec son hôte grâce à une approche de l’essai de plaque combinée à un séquençage hybride (Chapitre III), (3) identifier les populations virales infectant des groupes fonctionnels microbiens spécifiques du sol, en particulier les méthanotrophes (Chapitre IV) et les nitrifiants (Chapitre V ), à l’aide d’une sonde isotopique stable à l'ADN. Nos premiers résultats ont montré que la structure de la communauté virale change selon le pH du sol, ce qui souligne que la communauté virale est étroitement liée aux populations hôtes. L’analyse de CRISPR systèmes a révélé des interactions virus-hôte dynamiques, avec le nombre et la taille des CRISPR systèmes distincts selon le soil à pH contrasté. L’analyse taxonomique de cette CRISPR systèmes suggère que les virus jouent un rôle essentiel dans la composition et de la fonction de la communauté procaryote du sol. Les processus co-évolutionnaires entre l'hôte (le système de restriction-modification et le CRISPR-Cas système) et les populations virales co-localisées (la mutation d’une séquence espaceur « spacer » et la méthyltransférase codée par le virus) fournissent des preuves de l'adaptation locale et que les interactions virus-hôte jouent un rôle important dans la susceptibilité d'un hôte à l'infection et par conséquent la régulation des populations bactériennes du sol. L'ADN-SIP-métagénomique ciblant des groupes fonctionnels microbiens spécifiques a permis l’analyse des populations hôte-virus individuelles. Le suivi du flux de carbone à travers les populations procaryotes et virales a révélé des interactions actives entre les virus et les hôtes méthanotrophes et nitrifiants, et les préférences de niches de pH du sol. Notre étude a montré une preuve de transfert horizontal de gènes et des gènes métaboliques auxiliaires codés par le virus, indiquant que les virus contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques dans le sol, tels que le carbone (les gènes qui codent pour les familles GH, peptidases et la sous-unité C de méthane monooxygénase particulaire), et l'azote (les gènes qui codent pour la nitrogénase et le cytochrome cd1-nitrite réductase). Dans l’ensemble, ces résultats ont montré que les virus du sol sont des régulateurs importants des communautés microbiennes par la lyse spécifique de l’hôte et des interactions dynamiques virus-hôte
Soil viruses have potential to influence microbial community structure and subsequent ecosystem functioning by directly affecting the abundance of host cells by lysis and through their ability to transfer genes between hosts. Although our understanding of soil viral diversity and functioning has increased, the role of viruses and their interactions with prokaryotes in soil is limited. To gain a better understanding of virus-host interactions in soil, a long-term pH-manipulated soil gradient, which microbial community structure changes across, was investigated. The main objectives of this thesis were to 1) determine the influence of microbial community structure and soil pH on viruses using metagenomics and viromics (Chapter II), 2) determine the infectivity of soil viral populations from co-localized and foreign pH soil niches using a plaque assay approach combined with hybrid metagenomics sequencing (Chapter III) and 3) identify virus populations infecting specific soil microbial functional groups, specifically methanotrophs (Chapter IV) and nitrifiers (Chapter V), using DNA stable isotope probing combined with metagenomic deep sequencing. Viral community structure was found to change with soil pH, demonstrating that viral communities are tightly linked to host populations, but also may have narrow host ranges. Analysis of clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) arrays revealed dynamic virus-host interactions, with the number and size of CRISPR arrays distinct across contrasting pH soil. Profiling of the host-virus linkages between soil pH, suggests that viruses play a critical role in shaping the composition and function of the soil prokaryotic community. Surprisingly, greater infectivity of a host bacterium by virus populations was found when viruses and host bacterium were not co-localized in the same pH soil. Coevolutionary processes between the host and virus populations, such as restriction modification/virus-encoded methyltransferase and CRISPR-Cas system/spacer mutation, provide evidence for local adaptation, and that virus-bacterial host interactions play an integral part in the susceptibility of a host to infection and consequently in the regulation of soil bacterial populations. Targeting specific microbial functional groups via stable isotope probing allowed analysis of individual host-virus populations. Tracking carbon flow through prokaryotic and viral populations revealed active interactions between viruses and methanotroph and nitrifier hosts, and soil pH niche preferences. Evidence of horizontal gene transfer and virus-encoded auxiliary metabolic genes, such as glycoside hydrolase families, peptidases, particulate methane monooxygenase subunit C (pmoC), nitrogenase (nifH) and cytochrome cd1-nitrite reductase, supports that viruses are significant contributors to host functioning and carbon and nitrogen cycling in soil. Overall, this work demonstrated that soil viruses are important regulators of microbial communities through specific host lysis and dynamic virus-host interactions

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Fanin, Nicolas. "Limitations nutritives des microorganismes décomposeurs du sol et de la litière en forêt tropicale de Guyane française". Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20129/document.

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Les essences de forêts tropicales sont caractérisées par une importante variabilité de la qualité et de la stœchiométrie des feuilles qui tombent au sol. Les microorganismes hétérotrophes à la base des réseaux trophiques de décomposeurs dépendent principalement de ces ressources organiques qui varient de façon substantielle à petite échelle quant à la quantité et la contribution relative de certains éléments clés tels que le carbone (C), l'azote (N) et le phosphore (P). J'ai évalué au cours de cette thèse comment les variations de qualité et de stœchiométrie C:N:P de la ressource influençaient l'activité, la biomasse, la stœchiométrie et la structure des communautés des décomposeurs microbiens. J'ai réalisé ce travail en forêt Amazonienne de Guyane française sur des sols extrêmement appauvris en nutriments où les microorganismes hétérotrophes sont supposés être particulièrement dépendants du C et des nutriments provenant des litières. J'ai d'abord démontré que la qualité du C et le contenu en P des feuilles de litières expliquaient plus de 50% de la variabilité observée du processus de respiration microbien (SIR) du sol sous-jacent. Lors d'une expérience de fertilisation factorielle avec du C (sous forme de cellulose), de l'N (sous forme d'urée) et du P (sous forme de phosphate) sur le terrain, j'ai ensuite confirmé que la SIR de la communauté du sol était co-limitée par C et P, alors la SIR dans la litière était co-limitée par N et P. Ces limitations différentielles dans les litières et le sol sous-jacent étaient reliées à des modifications de la structure des communautés microbiennes, et en particulier des changements du ratio champignon:bactérie et de la proportion de bactéries copiotrophes et oligotrophes. Finalement au cours d'une expérience d'incubation au laboratoire, j'ai montré que la biomasse, la stœchiométrie et la structure des communautés microbiennes de la litière différaient fortement entre six litières chimiquement contrastées variant dans leur stœchiométrie initiale C:N:P. Cependant, les variations des paramètres microbiens étaient mieux expliqués par les caractéristiques de la fraction soluble des litières (y compris sa stœchiométrie) que par la qualité de la litière dans son ensemble, entrainant des variations de la stœchiométrie de la biomasse microbienne et un shift vers une dominance fongique en réponse à une augmentation de la stœchiométrie C:N:P des lessivâts. Collectivement, ces résultats montrent que des qualités de litière distinctes produites par une importante diversité d'essences forestières contrôlent la structure, la stœchiométrie, l'abondance et l'activité des communautés microbiennes des litières à petites échelles spatiales en forêt tropicale d'Amazonie. Par ailleurs, les litières en décomposition stimulent également les communautés microbiennes du sol sous-jacent, qui apparaissent être limitées par l'accès combiné à une source de C (énergie) et de P. L'importance de la contrainte stœchiométrique pour les microorganismes hétérotrophes à la base des réseaux trophiques de décomposeurs suggère que des modifications de la composition des communautés végétales ou des dépositions atmosphériques de N et/ou P peuvent avoir des conséquences plus lointaines sur les cycles du C et des nutriments au sein des biomes tropicaux
Tree species-rich tropical rainforests are characterized by a high variability in quality and stoichiometry of leaf litter input to the soil. Microbial heterotrophs in the decomposer food web depend primarily on these organic resources that can vary dramatically in quantity, quality and relative contribution in key elements such as carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P). I evaluated during this thesis how differences in leaf litter resource quality and C:N:P stoichiometry influence the activity, biomass, stoichiometry and community structure of microbial decomposers. I did this work in the Amazonian rainforest of French Guiana, where the soils are highly nutrient-impoverished and microbial heterotrophs are assumed to be particularly dependent on litter-derived nutrients. I first showed that leaf litter C quality and P content explained more than 50% of the observed variability of the microbial respiration process in the underlying soil. Using a fertilization experiment with C (as cellulose), N (as urea), and P (as phosphate) in the field, I further showed that microbial respiration process in the litter layer was co-limited by N and P, while that in the soil was co-limited by C and P. Additionally, distinct nutritional limitations in litter and underlying soil were related to shifts in the microbial community structure, especially regarding the fungi:bacteria ratio and the proportion of copiotrophic versus oligotrophic bacteria. Finally, during a laboratory incubation experiment, I showed that litter microbial biomass, stoichiometry and community structure differed strongly among leaf litter from six different tree species varying in C:N:P stoichiometry. The variations in microbial parameters among substrate litters, however, were not related to bulk leaf litter quality, but rather driven by the stoichiometry of the soluble fraction, with larger microbial C:nutrients ratios and a shift towards fungal dominance with increasing litter leachate C:N:P stoichiometry. Collectively, these results showed that the distinct leaf litter quality produced by a diverse tree canopy controls the structure, stoichiometry, abundance and activity of microbial communities in the studied Amazonian rainforest at small spatial scales. Moreover, the decomposing leaf litter stimulates microbial communities in the underlying soil that appear to be under the combined control of energy (C) and P availability. The strong stoichiometric constraint on microbial heterotrophs in the decomposer food web suggests far-ranging consequences on ecosystem C and nutrient cycling with ongoing alteration of nutrient deposition and tree species diversity in tropical rainforests

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Norini, Marie-Paule. "Ecodynamique des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) et des communautés microbiennes dans des sols à pollution mixte (HAP, métaux) avant et après traitement par biopile et par désorption thermique : influence de la rhizosphère et de la mycorhization". Thesis, Nancy 1, 2007. http://www.theses.fr/2007NAN10121/document.

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Les sols industriels ayant des contaminations multiples (HAP, ETM) posent des problèmes pour leur traitement car les techniques disponibles (ex. biopile, désorption thermique) ne diminuent pas l’ensemble de la pollution et modifient les propriétés physico-chimiques et biologiques du sol. La phytoremédiation peut être une technique alternative de traitement. Les objectifs de ce travail étaient (i) de caractériser les propriétés biologiques de sols contaminés ou traités par biopile ou par désorption thermique, (i) d’évaluer l’effet de la mycorhization et de la fertilisation sur la capacité de la luzerne à croître sur des sols avant et après remédiation (ii) d’étudier la dynamique des polluants dans la rhizosphère de plantes mycorhizées ou non et de caractériser les communautés microbiennes. Les sols étudiés proviennent de sites industriels contaminés en HAP et dans une moindre mesure en ETM. Des cultures de luzerne inoculée ou non par un champignon MA et/ou fertilisée ont montré que la survie et la croissance de la plante étaient dépendantes de la mycorhization. Les teneurs et la disponibilité des HAP dans la rhizosphère ont diminué en présence de plante tandis que le champignon MA, qui n’a pas d’effet sur la teneur en HAP. Différentes techniques (dénombrement, PCR-TTGE, PCR en temps réel) ont montré l’impact de la remédiation sur la microflore bactérienne et fongique du sol. Les résultats indiquent la nécessité de prendre en compte les caractéristiques physicochimiques et biologiques des sols contaminés et des sols traités. L’association plante-champignons MA sont certainement déterminants pour la remédiation et la restauration des propriétés de ces sols
Former industrial multicontaminated soils (PAH, MTE) pose problems for their treatment because remediation techniques (e.g. biopile, thermal desorption) do not eliminate completely pollutants and because its could be affected physicochemical and biological soil properties. Phytoremediation technologies could be a strategy for polluted soils restoration. The aims of this study were (i) to characterize the biological properties of contaminated soils before and after remediation treatments (biopile and thermal desorption), (ii) to investigate the effect of mycorrhizal fungi and nutrients on the growth of alfalfa on contaminated soils before and after remediation treatments, (iii) to study the dynamics of the pollutants in mycorrhizal and nonmycorrhizal plant rhizosphere and to characterize the microbial communities. We used industrial soils contaminated with PAH and to a lesser extent with MTE. .In pot experiments, the soils were inoculated or not with AM fungi and fertilised or not. These experiments showed that the survival and the growth of the plant on the contaminated and treated soils were dependent on the mycorhization. The PAH contents and availability in the rhizosphere decreased in these experiments though the AM fungi had no effect on the PAH contents. Various techniques (enumeration, PCR-TTGE, real-time PCR) showed the impact of the remediation treatments on the bacterial and the fungal population in soils. These results highlight the necessity to know the physico-chemical and the biological characteristics of the contaminated soils and the treated soils. The plant-MA fungi association are decisive for the remediation and the restoration of the soils properties

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Trap, Jean. "Relations morphologie-cycle de l'azote au sein de l'épisolum humifère en futaie régulière pure de hêtre". Phd thesis, Rouen, 2010. http://www.theses.fr/2010ROUES035.

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L’objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension (i) des relations morphologie/cycle de l’azote au sein de l’épisolum humifère, (ii) du cycle de l’azote au sein des différents horizons de l’épisolum humifère et (iii) des facteurs écologiques responsables du développement des formes d’humus et régulant le cycle de l’azote dans l’épisolum le long d’une chronoséquence de 130 ans en hêtraies pures. Le cycle de l’azote. L’ammonification potentielle nette augmente avec l’âge des peuplements au sein des horizons organiques alors que la nitrification potentielle et in situ nette diminue au sein des horizons OL et A. La nitrification potentielle nette est essentiellement localisée au sein des horizons OF et OH et l’ammonification est toujours plus élevée au sein des horizons organiques. Les transformations fongiques dominent nettement au sein de l’horizon OL alors que les processus bactériens sont principalement localisés dans l’horizon A. Les résultats montrent que les processus en amont du cycle (apport d’azote, ammonification) sont favorisés au cours de la maturation des peuplements alors que les processus en aval du cycle (nitrification, dénitrification) diminuent le long de la chronoséquence. Le lessivage des nitrates varie peu le long de la chronoséquence alors que le prélèvement de l’azote minéral (surtout l’ammonium) et le lessivage de l’ammonium augmentent significativement. Nous avons également observé des corrélations significatives entre les variables morphologiques et la nitrification nette ou la teneur en nitrate au sein des horizons organiques. Certaines variables morphologiques (i. E. L’épaisseur de l’OF, le nombre de turricules de vers de terre, la structure de l’horizon A ou le pourcentage de feuilles blanchies au sein de l’horizon OLv) présentent un potentiel indicateur de production in situ d’azote minéral. Les variables morphologiques spécifiques { l’horizon OLv pourraient constituer des indicateurs robustes de production potentielle d’azote minéral. Les facteurs de contrôle. Nous n’avons pas observé de variabilité significative des retombées de litière le long de la chronoséquence alors que la vitesse de décomposition de la litière diminue durant la phase de croissance des peuplements. De plus, la vitesse de décomposition de la litière est fortement corrélée à l’épaisseur des horizons OF et OH. La chute de la vitesse de décomposition de la litière serait donc responsable du changement mull-moder observé le long de la chronoséquence, alors que la production de litière jouerait un rôle secondaire mais contribuerait à un changement hemimoder-dysmoder. La chute de la vitesse de décomposition de la litière est en partie expliquée par des changements du profil structurel et fonctionnel des communautés microbiennes du sol le long de la chronoséquence. La biomasse fongique dans l’OL diminue le long de la chronoséquence. Le ratio biomasse fongique/biomasse bactérienne au sein des horizons OF et OH augmente le long de la chronoséquence. La diversité fonctionnelle des communautés bactériennes dans les horizons organiques est plus élevée dans les peuplements âgés. Ces changements fonctionnels au sein de l’épisolum humifère pourraient être sous le contrôle de la qualité de la litière de hêtre qui varie considérablement le long de la chronoséquence. Les résultats mettent en avant deux changements majeurs de la qualité de la litière. Le premier après 15 ans de vieillissement correspond à (1) une diminution des teneurs en Mg, en hémicellulose, en cellulose, en azote dans la lignine et (2) une augmentation des teneurs en Mn, en lignine, du C/N et du lignine/N. Le second après 95 ans de vieillissement correspond { (1) une baisse de la teneur en lignine, des cations et de l’azote dans la lignine et (2) une augmentation de la cellulose et de l’azote dans l’hémicellulose. Une approche expérimentale nous a permis de tester les effets de la litière de hêtre (apport et qualité) mais également des racines de hêtre (mycorhizées ou non) sur le cycle de l’azote et les communautés microbiennes du sol. La litière de hêtre, indépendamment de sa qualité initiale, inhibe la nitrification autotrophe et favorise la communauté fongique. Les racines, mycorhizées ou non, favorisent l’ammonification potentielle et les racines mycorhizées inhibent la nitrification autotrophe.

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Trap, Jean. "Relations morphologie-cycle de l'azote au sein de l'épisolum humifère en futaie régulière pure de hêtre". Phd thesis, Université de Rouen, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00594180.

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L'objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension (i) des relations morphologie/cycle de l'azote au sein de l'épisolum humifère, (ii) du cycle de l'azote au sein des différents horizons de l'épisolum humifère et (iii) des facteurs écologiques responsables du développement des formes d'humus et régulant le cycle de l'azote dans l'épisolum le long d'une chronoséquence de 130 ans en hêtraies pures. Le cycle de l'azote. L'ammonification potentielle nette augmente avec l'âge des peuplements au sein des horizons organiques alors que la nitrification potentielle et in situ nette diminue au sein des horizons OL et A. La nitrification potentielle nette est essentiellement localisée au sein des horizons OF et OH et l'ammonification est toujours plus élevée au sein des horizons organiques. Les transformations fongiques dominent nettement au sein de l'horizon OL alors que les processus bactériens sont principalement localisés dans l'horizon A. Les résultats montrent que les processus en amont du cycle (apport d'azote, ammonification) sont favorisés au cours de la maturation des peuplements alors que les processus en aval du cycle (nitrification, dénitrification) diminuent le long de la chronoséquence. Le lessivage des nitrates varie peu le long de la chronoséquence alors que le prélèvement de l'azote minéral (surtout l'ammonium) et le lessivage de l'ammonium augmentent significativement. Nous avons également observé des corrélations significatives entre les variables morphologiques et la nitrification nette ou la teneur en nitrate au sein des horizons organiques. Certaines variables morphologiques (i.e. l'épaisseur de l'OF, le nombre de turricules de vers de terre, la structure de l'horizon A ou le pourcentage de feuilles blanchies au sein de l'horizon OLv) présentent un potentiel indicateur de production in situ d'azote minéral. Les variables morphologiques spécifiques { l'horizon OLv pourraient constituer des indicateurs robustes de production potentielle d'azote minéral. Les facteurs de contrôle. Nous n'avons pas observé de variabilité significative des retombées de litière le long de la chronoséquence alors que la vitesse de décomposition de la litière diminue durant la phase de croissance des peuplements. De plus, la vitesse de décomposition de la litière est fortement corrélée à l'épaisseur des horizons OF et OH. La chute de la vitesse de décomposition de la litière serait donc responsable du changement mull-moder observé le long de la chronoséquence, alors que la production de litière jouerait un rôle secondaire mais contribuerait à un changement hemimoder-dysmoder. La chute de la vitesse de décomposition de la litière est en partie expliquée par des changements du profil structurel et fonctionnel des communautés microbiennes du sol le long de la chronoséquence. La biomasse fongique dans l'OL diminue le long de la chronoséquence. Le ratio biomasse fongique/biomasse bactérienne au sein des horizons OF et OH augmente le long de la chronoséquence. La diversité fonctionnelle des communautés bactériennes dans les horizons organiques est plus élevée dans les peuplements âgés. Ces changements fonctionnels au sein de l'épisolum humifère pourraient être sous le contrôle de la qualité de la litière de hêtre qui varie considérablement le long de la chronoséquence. Les résultats mettent en avant deux changements majeurs de la qualité de la litière. Le premier après 15 ans de vieillissement correspond à (1) une diminution des teneurs en Mg, en hémicellulose, en cellulose, en azote dans la lignine et (2) une augmentation des teneurs en Mn, en lignine, du C/N et du lignine/N. Le second après 95 ans de vieillissement correspond { (1) une baisse de la teneur en lignine, des cations et de l'azote dans la lignine et (2) une augmentation de la cellulose et de l'azote dans l'hémicellulose. Une approche expérimentale nous a permis de tester les effets de la litière de hêtre (apport et qualité) mais également des racines de hêtre (mycorhizées ou non) sur le cycle de l'azote et les communautés microbiennes du sol. La litière de hêtre, indépendamment de sa qualité initiale, inhibe la nitrification autotrophe et favorise la communauté fongique. Les racines, mycorhizées ou non, favorisent l'ammonification potentielle et les racines mycorhizées inhibent la nitrification autotrophe.

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Thion, Cécile. "Influence des Interactions bactéries-champignons sur la dissipation des HAP dans la rhizosphère". Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0023/document.

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La dissipation des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), polluants persistants majoritaires des sols de friches industrielles, implique l'action de microorganismes bactériens et fongiques. Cependant, leur contribution relative à la dissipation in situ, en fonction des interactions entre ces microorganismes ou avec les plantes et les polluants, est mal connue et les communautés fongiques ont été très peu étudiées dans de tels environnements. L'objectif de cette thèse était de préciser l'écodynamique des HAP dans la rhizosphère sous l'effet des microorganismes et de leurs interactions et d'évaluer la diversité fongique dans des sols contaminés. La dynamique des communautés fongiques a été étudiée in situ pendant 5 années, par PCR en temps réel et Temporal Temperature Gradient Electrophoresis (TTGE), dans un sol historiquement contaminé en présence ou non de plantes et dans le même sol ayant subi un traitement de remédiation par désorption thermique. Les plantes avaient un effet positif sur l'abondance et la diversité des champignons et étaient le facteur déterminant la structure des communautés fongiques, dominées par les Ascomycètes. D'autre part, des souches bactériennes et fongiques ont été isolées de ce sol et testées pour leur capacité à dégrader les HAP in vitro. Parmi celles-ci, la bactérie Arthrobacter oxydans Pyr2MsHM11 et le champignon Fusarium solani MM1 ont été choisies comme souches modèles pour étudier leur action individuelle ou conjointe sur la dissipation de trois HAP, dans différentes conditions, des plus simples (cultures liquides) aux plus complexes (microcosmes de sol planté en présence d'une microflore). Les résultats ont montré l'importance fondamentale des interactions entre microorganismes, notamment des phénomènes de compétition, pour la croissance des souches modèles et pour l'expression de leurs potentiels de dissipation des HAP
The dissipation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), very common and persistant pollutants in soils from industrial wastelands, involve the action of bacterial and fungal microorganisms. However their respective contribution, and the influence of the microbial and plant-microbe interactions on in situ PAH dissipation, are poorly known and fungal communities were scarcely studied in such environments. This work aimed to study the fate of PAHs in rhizosphere under the influence of microorganisms and their interactions and to estimate the fungal diversity in contaminated soils. The dynamic of fungal communities was monitored in situ for 5 years, by real-time PCR and Temporal Temperature Gradient Electrophoresis (TTGE) in an aged PAH-polluted soil and in the same soil treated by thermal desorption. The results showed that plants had a positive effect on fungal abundance and diversity and were the main driver of fungal community structure, dominated by Ascomycetes. Besides, bacterial and fungal strains were isolated from this soil and screened for their ability to dissipate PAHs in vitro. Among them, the bacteria Arthrobacter oxydans Pyr2MsHM11 and the fungus Fusarium solani MM1 were chosen as model strains to study their individual and simultaneous effect on PAH dissipation in different experimental conditions, from liquid cultures to planted soil microcosms with a complex microflora. It was found that interactions between microorganisms, notably competition, had a crucial influence on their growth and on the expression of their PAH dissipation potential

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Rozprawy doktorskie na temat „Communautés microbiennes du sol”

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