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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.; 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.; 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.