Application des techniques de génotypage à haut débit pour l'étude des communautés fongiques des sols

Using high-throughput genotyping for monitoring communities of soil fungi

• Auteur / Autrice : Marlis Reich
• Direction : Francis Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie forestière
• Date : Soutenance le 28/05/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1 en cotutelle avec Georg-August-Universität Göttingen
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interactions arbres/microorganismes
• Partenaire(s) de recherche : Institut : INRA
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Francis Martin, Gertrud Lohaus, Roland Marmeisse, Andrea Polle, Xavier Nesme, Jean-Pierre Jacquot, Francis Buée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gertrud Lohaus, Roland Marmeisse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champignons des forêts

Communautés fongiques

Relations hôte-champignon

Biologie moléculaire fongique

Mots clés libres

Génotypage à haut débit

Résumé

Dans les écosystèmes forestiers, les communautés fongiques du sol sont extrêmement diverses et de nombreux facteurs environnementaux structurent et influencent les espèces qui les constituent. Les plantes sont des éléments structurant majeurs des espèces fongiques, car elles sont à l’origine de l’enrichissement des sols en carbone. L’écologie microbienne a fortement bénéficié des apports de la biologie moléculaire, mais l’analyse de la diversité des champignons forestiers à l’échelle du peuplement reste dépendante des outils de génotypage à haut débit. Ainsi, pour permettre l’investigation à large échelle de la diversité fongique et étudier les facteurs structurant de ces communautés, nous avons développé et validé deux générations de phyloarrays basé sur l’identification moléculaire des espèces à partir de l’ADN ribosomal nucléaire. La dernière génération a été mise au point pour identifier simultanément près de 10 000 espèces issues de différents phyla du règne fongique. Pour la première fois, nous avons utilisé ces phylochips pour décrire la richesse fongique des sols forestiers et évaluer l’impact de différents arbres hôtes sur les communautés ectomycorhiziennes et ses dynamiques temporelles. Parallèlement à ce développement technologique, nous avons exploité les très récentes techniques de séquençage massif (pyroséquençage) pour générer et analyser plus de 180 000 séquences, amplifiées à partir d’échantillons d’ADN de sols issus de 6 plantations d’essences forestières différentes. Ces deux nouvelles approches confirment, par des analyses profondes de la diversité fongique, un fort impact de l’essence forestière sur la communauté fongique et une préférence d’hôte chez les espèces mycorhiziennes, comme chez les saprotrophes. A un niveau taxonomique supérieur, nos travaux montrent une distribution relativement homogène des différentes familles du sous-règne Dykaria (ascomycètes et basidiomycètes), marquant également le caractère ubiquiste des ces microorganismes.

In forest ecosystems, fungal communities are highly diverse since several environmental factors influence their richness and structure. Host plant composition is one of the major factors, as the main input of carbohydrates into soil is plant-derived. Ecological research of fungal communities was hindered by the lack of high-throughput diagnostic tools. To ease the large-scale identification of fungi, we have constructed and validated two generations of ribosomal DNA phylochips. The last generation of developed phylochips carried species-specific probes for about 10,000 fungal species spread over the whole fungal kingdom. We applied the developed phylochips to describe the impact of host trees on ectomycorrhizal communities over the time scale of one year. Furthermore, we monitored the diversity of fungal communities under six different host trees by generating over 180,000 sequences using 454 pyrosequencing approach. Results of both techniques revealed a high influence of the different tree species on soil fungal community composition, richnesse and abundance. Furthermore, host preference was observed for most of the ectomycorrhizal and saprotrophic fungi. However, host preference appeared mainly on species level, but not on family level showing also the ubiquistic character of some of the microorganisms.