Étude des facteurs biotiques et abiotiques influant sur la structuration et la composition du microbiote racinaire du Peuplier

Study of biotic and abiotic factors influencing the structuration and the composition of the root microbiome of Populus

• Auteur / Autrice : Lauralie Mangeot-Peter
• Direction : Francis Martin, Aurélie Deveau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et écologie des forêts et des agrosystèmes
• Date : Soutenance le 03/03/2020
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions Arbres Micro-organismes (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Michel Chalot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Francis Martin, Aurélie Deveau, Daniel Wipf, Feth-el-Zahar Haichar, Stéphane Hacquard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Daniel Wipf, Feth-el-Zahar Haichar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peupliers

Facteurs biotiques

Facteurs abiotiques

Effets de l'environnement

Diversité microbienne

Écologie des racines

Microflore

Mots clés libres

Microbiote

Communautés microbiennes

Champignons

Bactéries

Sol

Climat

Phytohormone

Peuplier

Microbiome

Microbial communities

Fungi

Bacteria

Soil

Climate

Phytohormone

Poplar

Résumé

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.