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Ce Document Est Le Fruit D'un Long Travail Approuvé Par Le Jury De Soutenance Et Mis À Disposition De L'ensemble De La Communauté Universitaire Élargie

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Ce Document Est Le Fruit D'un Long Travail Approuvé Par Le Jury De Soutenance Et Mis À Disposition De L'ensemble De La Communauté Universitaire Élargie AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l’utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : [email protected] LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10 http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm Thèse Présentée et soutenue publiquement pour l’obtention du titre de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LORRAINE Mention « Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmes » par Lauralie MANGEOT-PETER Etude des facteurs biotiques et abiotiques influant sur la structuration et la composition du microbiote racinaire du Peuplier Soutenance le 3 mars 2020 Membres du jury : Dr Feth-el-Zahar HAICHAR - Rapportrice Maître de Conférences, Université de Lyon Pr Daniel WIPF - Rapporteur Professeur, Université de Bourgogne Pr Michel CHALOT - Examinateur Professeur, Université de Lorraine Dr Stéphane HACQUARD - Examinateur Chargé de Recherche, Max Planck Institute Dr Francis MARTIN - Directeur de thèse Directeur de Recherche, INRAE Nancy Dr Aurélie DEVEAU - Co-directrice de thèse Chargée de Recherche, INRAE Nancy UMR 1136 INRAE / Université de Lorraine, Interactions Arbres – Micro-organismes INRAE Centre Grand Est - Nancy – 54280 Champenoux Faculté des Sciences et Technologies – 54500 Vandoeuvre-lès-Nancy Remerciements Remerciements Pour commencer, je souhaite remercier les membres de mon jury de thèse Zahar Haichar, Daniel Wipf, Stéphane Hacquard et Michel Chalot qui ont accepté d’évaluer mes travaux. Je remercie également Matthieu Barret, Jean-Louis Hilbert et Claire Veneault-Fourrey, les membres de mon comité de suivi qui m’ont aidé tout au long de ces trois années. Je remercie tout particulièrement mes deux directeurs de thèse Aurélie Deveau et Francis Martin. Un grand merci pour tout ce que vous m’avez appris ainsi que pour votre confiance et vos conseils avisés. Francis, merci pour ton aide et pour toutes les opportunités que tu m’as offertes. Aurélie, un grand merci pour ta patience, le temps que tu as su me consacrer et, surtout, ton soutien. Un grand merci à l’ensemble de l’équipe Ecogénomique pour votre accueil et votre sympathie : Merci Seb pour tes encouragements. Merci Claire, Annegret et Elena pour votre soutien, vos conseils et votre bonne humeur permanente. Merci Stéphane pour ton aide, ta disponibilité et nos longues discussions qui, certes, parfois m’ont fait douter mais toujours encouragée. Merci Marc pour ta bonne humeur et pour les bons moments passés à Prague à l’occasion de l’ICOM9. Merci Claude de m’avoir offert la chance d’animer le stand INRAE-IAM lors du Salon International de l’Agriculture. Merci Patrice pour ton aide précieuse lors, notamment, des « manips » en serre S2, pour nos discussions, ton côté révolutionnaire et pour ta compagnie dans le bus. Merci Christine pour les commandes, les pauses-thé réconfortantes, les séances de gym, les conseils bien-être et, surtout, tes séances de Shiatzu reposantes. Merci à Nicole, Agnès et Marie-Claude pour votre aide administrative, votre gentillesse et votre disponibilité. Merci Manue et Lucas pour votre indispensable aide informatique et pour votre bonne humeur. Merci à Béa, Jean-Louis et Cyril. Merci Kenza, Léa, Mehdi et Yoann pour votre aide précieuse au laboratoire et dans les serres. Je ne pouvais pas espérer meilleurs stagiaires. Remerciements Un énorme merci à vous, François et Océane, pour m’avoir soutenu, moi que ne connaissait pas grand chose à R. Merci Cécile pour m’avoir passé le flambeau de « responsable du Journal Club » et pour tous les bons moments partagés. Merci Feng, Cora et Igor. Je suis très heureuse d’avoir pu croiser votre route. Merci à Milena pour ton sourire permanent. Merci Veronica et Clémence, mes deux acolytes du « Journal Club ». Merci à toi, Félix, pour les nombreux services rendus ainsi que ta présence lors de notre escapade scientifique à Guémené, copilote de choc. Merci à mes camarades de bureau Océane, François, Maira, Clémence, Chloé et Laura pour nos fous-rires, nos débats parfois enflammés et surtout nos commérages. Un immense merci Laurette, Fred, Flora et Maira pour votre soutien, vos rires et tous les bons moments que nous avons partagés au et en dehors du labo et pour ceux à venir. Merci à Pascale et Annick pour leur sourire et leur accueil dans le laboratoire « Tous Chercheurs ». Ce fut une expérience très enrichissante pour moi et, même, un moment de répit dans la dernière ligne droite. J’espère avoir encore l’occasion d’y participer. Merci également à toi, Jonas, pour les formations et les sorties. Je remercie mille fois mes amies (les docteurs J) Emilie et Mélanie, pour les verres en terrasse et les coups de fil réconfortants pendant la phase critique de rédaction. Merci à la famille du sud, Laura, Teddy et Pascal (mon cher collègue), pour les bons moments passés ensemble et votre soutien sans faille. Je remercie bien évidemment ma famille et belle-famille pour leur soutien et leurs encouragements tout au long de mes études. Enfin, je remercie de tout mon cœur Maxime, pour son aide et son soutien durant cette aventure et, avec qui, je suis impatiente d’affronter les prochains défis qui nous attendent. Résumés Résumé Les écosystèmes forestiers couvrent plus de 30 % du territoire métropolitain français et ont un rôle écologique et socio-économique important. Les forêts sont très vulnérables aux changements globaux, tels que l’augmentation de la température, la diminution des précipitations et l’invasion de pathogènes. Différentes stratégies de gestion sylvicole sont, aujourd’hui, envisagées pour faire face aux changements climatiques actuels et futurs afin d’atténuer les stress biotiques et abiotiques qui affectent les arbres. Ces différentes approches sont i) choisir des essences d’arbres plus résistantes aux contraintes environnementales, ii) exploiter des types de sols adaptés riches en eau et nutriments et iii) amender les sols pour garantir une certaine fertilité. Cependant, ces pratiques sont compliquées à mettre en place pour les gestionnaires forestiers. L’utilisation de micro-organismes bénéfiques à la croissance et à la santé des arbres pourrait alors constituer un levier supplémentaire pour atténuer l’impact des changements globaux. Il est aujourd’hui admis que les plantes interagissent avec une multitude de micro-organismes, en particulier les bactéries et les champignons vivant à leur surface, dans leurs tissus ou dans la rhizosphère. L’ensemble de ces micro-organismes, appelé le microbiote, est donc le siège de diverses interactions allant des symbioses mutualistes aux effets bénéfiques aux interactions pathogènes. Ces interactions influent sur les processus régissant la nutrition, le développement ou la santé des plantes. Mieux comprendre le microbiote des arbres et ses interactions est donc un objectif de recherche prioritaire qui devrait aider au développement de nouveaux modes de gestion forestière durables. Dans ce contexte, l’objectif de ma thèse est de comprendre l’effet de différents facteurs biotiques et abiotiques influant sur la structure et la composition des communautés de micro-organismes associées aux racines d’arbres, en particulier, du Peuplier choisi comme modèle d’étude. Une approche de barcoding moléculaire (séquençage à haut débit d’amplicons ribosomiques 16S et ITS) est utilisée pour étudier la dynamique de colonisation des racines du peuplier par les communautés bactériennes et fongiques. Cette étude met en évidence une chronologie dans la colonisation des racines par les differentes communautés microbiennes favorisant la mise en place de la symbiose ectomycorhizienne. Ensuite, en utilisant une approche expérimentale originale, couplant écologie microbienne et écophysiologie, nous mettons en évidence l’effet important des facteurs édaphiques et du climat sur la composition et la structure du microbiote racinaire du Peuplier noir, une espèce particulièrement sensible aux effets du changement climatique. Enfin, barcoding moléculaire et métabolomique sont utilisés pour étudier l’impact des variations du microbiote du sol et de l’acide jasmonique, phytohormone impliquée dans les réactions de défense, sur la composition et la structure du microbiote racinaire du peuplier. A l’issue de ces travaux, nous mettons en évidence (1) une corrélation entre les conditions climatiques (ex., sécheresse hivernale) et la composition du microbiote tellurique ; cette dernière affectant la composition du microbiote et du métabolisme racinaire et (2) un rôle potentiel de l’expression ectopique de l’effecteur fongique MiSSP7 sur la composition des communautés microbiennes, en particulier fongiques. L’ensemble de ces résultats suggère que le sol, le climat et l’immunité végétale structurent les communautés microbiennes racinaires et leur fonctionnement. Résumés Abstract Forests cover more than 30% of France metropolitan territory and have important ecological, economical and societal roles. However, forests are highly vulnerable to global changes, such as increased temperature, reduced precipitation and invasion of pathogens. Different silvicultural management strategies are currently being considered to address current
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