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International audience; Seed heteromorphism can influence germination and ultimately seedling establishment, particularly in disturbed habitats. This study compared seed and seedling traits across three distinctly colored seed morphs (viz. light-brown, brown, and dark-brown) of the forage legume, Teramnus labialis (L.f.) Spreng. The best quality seeds (i.e., un-parasitized, filled and un-cracked) were brown: 389.3 quality seeds per 1000 units compared with

Acacia spirorbis is a leguminous tree from New Caledonia naturally found on a wide range of soils (calcareous, ultramafic and volcano-sedimentary) and able to establish symbioses with soil microorganisms, including nitrogen-fixing bacteria. The contribution of this symbiosis in the plant adaptation to contrasted edaphic environments, sometimes extremes, has been investigated according to i) the nitrogen-fixing potential of A. spirorbis in its natural ecosystems, ii) the characterization of its rhizobia and iii) the plant adaptive response to heavy metals inside its roots tissues, especially in nodules.Therefore, we revealed that the nitrogen-fixing symbiosis provided more than 80% of the plant total nitrogen in natural population naturally occurring on calcareous, ultramafic and volcano-sedimentary soils. This value is top notch among other Acacia species, where A. mangium, A. melanoxylon and A. mucronata presented mean values of 50%, 43% and 58%, respectively. Acacia spirorbis established nitrogen-fixing symbioses with alpha- and bêta-proteobacteria, genus Bradyrhizobium and Paraburkholderia, respectively, thus revealing a wide range of symbiotic partner and a low selectivity. Noteworthy, the taxonomy and phenotypes of these symbionts are structured and adapted to edaphic parameters. Finally, chemical signatures of internal nodules tissues presented similarities with soils chemical properties, thus indicating a potential management of heavy metals inside these tissues.Altogether, these data suggest that the nitrogen-fixing symbiosis might significantly contributes to Acacia spirorbis adaptation towards contrasted soils with strong edaphic conditions as an extreme polymetallic toxicity.; Acacia spirorbis est une légumineuse endémique de Nouvelle-Calédonie se développant sur des sols calcaires, métallifères et volcano-sédimentaires, établissant des symbioses avec des bactéries fixatrices d’azote. Pour comprendre la contribution de la symbiose dans l’adaptation de la plante à des milieux contrastés et parfois extrêmes, nous avons évalué la fixation d’azote en conditions naturelles, caractérisé les rhizobia associés à cette plante et analysé la réponse adaptative de la plante aux éléments traces métalliques dans ses tissus racinaires, notamment au niveau des nodules.Nous avons mis en évidence que la symbiose rhizobienne fournissait plus de 80% de l’azote total chez des populations naturelles d’A. spirorbis se développant sur des sites d’études présentant des sols calcaires, métallifères et volcano-sédimentaires. Cette valeur est remarquable puisque chez A. mangium, A. melanoxylon et A. mucronata, les valeurs moyennes sont respectivement de 50%, 43% et 58%. Les rhizobia symbiotiques associés à A. spirorbis appartiennent aux alpha- et bêta-protéobactéries, genres Bradyrhizobium et Paraburkholderia, révélant ainsi une très large gamme de symbiontes et une faible sélectivité de partenaire. De manière remarquable, la taxonomie et la phénotypie de ces souches sont structurées et adaptées aux conditions édaphiques. Enfin, les signatures chimiques des tissus internes des nodules reflètent les propriétés chimiques des sols dans lesquels ils se sont développés, indiquant une potentielle gestion des éléments traces métalliques dans ces tissus.Tous ces éléments suggèrent que la symbiose fixatrice d’azote contribue de manière significative dans l’adaptation d’Acacia spirorbis à des sols contrastés et pouvant présenter une toxicité polymétallique extrême.

The success of mixed-species tree plantations depends on the balance between positive and negative interactions. Mixtures of Acacia mangium and Eucalyptus urophylla × grandis out-yield their respective monocultures in term of wood production on the Congolese coastal plain, suggesting that facilitation and/or competitive reduction surpass interspecific competition. We investigated how these interactions affected biomass production and N accumulation during the early growth stage of a second rotation of a mixed-species stand of these two species. We used the 15N dilution method to estimate symbiotic nitrogen fixation and its contribution to N accumulation in acacia monoculture and mixture, and we assessed how much N derived from the atmosphere is transferred to the eucalypt trees in the mixed-species stand. Eucalypts grew taller and acacias grew larger in the mixture compared to the monocultures. N mineralomass was greater in the mixture relative to the average values in the two monocultures, with both species contributing to this enhanced N mineralomass. The amount of N derived from the atmosphere in the mixture was 60% higher than that expected given the amount found in acacia monoculture, and 16% of the nitrogen accumulated in eucalypt trees and aboveground eucalypt litterfall was derived from the atmosphere. Reduced competition for light and soil water also contributed to the increased growth of acacias in the mixture, showing that both species benefit from growing in a mixed stand. (Resume d'auteur)

European grassland-based livestock production systems face the challenge of producing more meat and milk to meet increasing world demands and to achieve this using fewer resources. Legumes offer great potential for achieving these objectives. They have numerous features that can act together at different stages in the soil–plant–animal–atmosphere system, and these are most effective in mixed swards with a legume proportion of 30–50%. The resulting benefits include reduced dependence on fossil energy and industrial N-fertilizer, lower quantities of harmful emissions to the environment (greenhouse gases and nitrate), lower production costs, higher productivity and increased protein self-sufficiency. Some legume species offer opportunities for improving animal health with less medication, due to the presence of bioactive secondary metabolites. In addition, legumes may offer an adaptation option to rising atmospheric CO2 concentrations and climate change. Legumes generate these benefits at the level of the managed land-area unit and also at the level of the final product unit. However, legumes suffer from some limitations, and suggestions are made for future research to exploit more fully the opportunities that legumes can offer. In conclusion, the development of legume-based grassland–livestock systems undoubtedly constitutes one of the pillars for more sustainable and competitive ruminant production systems, and it can be expected that forage legumes will become more important in the future.

The photosynthetic bradyrhizobia are able to use a Nod-factor independent process to induce nitrogen-fixing nodules on some semi-aquatic Aeschynomene species. These bacteria display a unique LPS O-antigen composed of a new sugar, the bradyrhizose that is regarded as a key symbiotic factor due to its non-immunogenic character. In this study, to check this hypothesis, we isolated mutants affected in the O-antigen synthesis by screening a transposon mutant library of the ORS285 strain for clones altered in colony morphology. Over the 10,000 mutants screened, five were selected and found to be mutated in two genes, rfaL, encoding for a putative O-antigen ligase and gdh encoding for a putative dTDP-glucose 4,6-dehydratase. Biochemical analysis confirmed that the LPS of these mutants completely lack the O-antigen region. However, no effect of the mutations could be detected on the symbiotic properties of the mutants indicating that the O-antigen region of photosynthetic Bradyrhizobium strains is not required for the establishment of symbiosis with Aeschynomene.

Bradyrhizobium sp. strain DOA9 contains two copies of the nifDK genes, nifDKc, located on the chromosome, and nifDKp, located on a symbiotic megaplasmid. Unlike most rhizobia, this bacterium displays nitrogenase activity under both free-living and symbiotic conditions. Transcriptional analysis using gusA reporter strains showed that both nifDK operons were highly expressed under symbiosis, whereas nifDKc was the most abundantly expressed under free-living conditions. During free-living growth, the nifDKp mutation did not affect nitrogenase activity, whereas nitrogenase activity was drastically reduced with the nifDKc mutant. This led us to suppose that nifDKc is the main contributor of nitrogenase activity in the free-living state. In contrast, during symbiosis, no effect of the nifDKc mutation was observed and the nitrogen-fixation efficiency of plants inoculated with the nifDKp mutant was reduced. This suggests that nifDKp plays the main role in nitrogenase enzyme activity during symbiosis. Together, these data suggest that Bradyrhizobium sp. strain DOA9 contains two functional copies of nifDK genes that are regulated differently and that, depending on their lifestyle, contribute differently to nitrogenase activity.

European grassland-based livestock production systems\ud face the challenge of producing more meat and\ud milk to meet increasing world demands and to achieve\ud this using fewer resources. Legumes offer great potential\ud for achieving these objectives. They have numerous\ud features that can act together at different stages in\ud the soil–plant–animal–atmosphere system, and these\ud are most effective in mixed swards with a legume proportion\ud of 30–50%. The resulting benefits include\ud reduced dependence on fossil energy and industrial\ud N-fertilizer, lower quantities of harmful emissions to\ud the environment (greenhouse gases and nitrate), lower\ud production costs, higher productivity and increased\ud protein self-sufficiency. Some legume species offer\ud opportunities for improving animal health with less\ud medication, due to the presence of bioactive secondary\ud metabolites. In addition, legumes may offer an adaptation\ud option to rising atmospheric CO2 concentrations\ud and climate change. Legumes generate these benefits\ud at the level of the managed land-area unit and also at\ud the level of the final product unit. However, legumes\ud suffer from some limitations, and suggestions are made\ud for future research to exploit more fully the opportunities\ud that legumes can offer. In conclusion, the development\ud of legume-based grassland–livestock systems\ud undoubtedly constitutes one of the pillars for more\ud sustainable and competitive ruminant production systems,\ud and it can be expected that forage legumes will\ud become more important in the future.

L’azote est l’élément le plus abondant dans l’atmosphère terrestre avec un pourcentage atteignant 78 %. Composant essentiel pour la biosynthèse des matériels organiques cellulaires, il est inutilisable sous sa forme diatomique (N2) très stable par la plupart des organismes. Seules les bactéries dites diazotrophiques comme Rhodobacter capsulatus sont capables de fixer l’azote moléculaire N2 par le biais de la synthèse d’une enzyme, la nitrogénase. Cette dernière catalyse la réduction du N2 en ammonium (NH4) qui peut alors être assimilé par d’autres organismes. La synthèse et l’activité de la nitrogénase consomment beaucoup d’énergie ce qui implique une régulation rigoureuse et son inhibition tant qu’une quantité suffisante d’ammonium est disponible. Parmi les protéines impliquées dans cette régulation, la protéine d’intérêt AmtB est un transporteur membranaire responsable de la perception et le transport de l’ammonium. Chez R. capsulatus, il a été démontré que suite à l’addition de l’ammonium, l’AmtB inhibe de façon réversible (switch off/switch on) l’activité de la nitrogénase en séquestrant la protéine PII GlnK accompagnée de l’ajout d’un groupement ADP ribose sur la sous unités Fe de l’enzyme par DraT. De plus, la formation de ce complexe à lui seul ne serait pas suffisant pour cette inactivation, ce qui suggère la séquestration d’une troisième protéine, DraG, afin d’inhiber son action qui consiste à enlever l’ADP ribose de la nitrogénase et donc sa réactivation. Afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’AmtB dans la régulation et le transport de l’ammonium à un niveau moléculaire et par la même occasion la fixation de l’azote, le premier volet de ce mémoire a été d’introduire une mutation ponctuelle par mutagénèse dirigée au niveau du résidu conservé W237 de l’AmtB. La production d’hydrogène est un autre aspect longtemps étudié chez R. capsulatus. Cette bactérie est capable de produire de l’hydrogène à partir de composés organiques par photofermentation suite à l’intervention exclusive de la nitrogénase. Plusieurs études ont été entreprises afin d’améliorer la production d’hydrogène. Certaines d’entre elles se sont intéressées à déterminer les conditions optimales qui confèrent une production maximale de gaz tandis que d’autres s’intéressent au fonctionnement de la bactérie elle même. Ainsi, le fait que la bioproduction de H2 par fermentation soit catalysée par la nitrogénase cela implique la régulation de l’activité de cette dernière par différents mécanismes dont le switch off par ADP ribosylation de l’enzyme. De ce fait, un mutant de R. capsulatus dépourvu d’AmtB (DG9) a été étudié dans la deuxième partie de cette thèse en termes d’activité de la nitrogénase, de sa modification par ADP ribosylation avec la détection des deux protéines GlnK et DraG qui interviennent dans cette régulation pour connaitre l’influence de différents acides aminés sur la régulation de la nitrogénase et pour l‘utilisation future de cette souche dans la production d’H2 car R. capsulatus produit de l’hydrogène par photofermentation grâce à cette enzyme. Les résultats obtenus ont révélé une activité de la nitrogénase continue et ininterrompue lorsque l’AmtB est absent avec une activité maximale quand la proline est utilisée comme source d’azote durant la culture bactérienne ce qui implique donc que l’abolition de l’activité de cette protéine entraine une production continue d’H2 chez R. capsulatus lorsque la proline est utilisée comme source d’azote lors de la culture bactérienne. Par ailleurs, avec des Western blots on a pu déterminer l’absence de régulation par ADP ribosylation ainsi que les expressions respectives de GlnK et DraG inchangées entre R. capsulatus sauvage et muté. En conclusion, la nitrogénase n’est pas modifiée et inhibée lorsque l’amtB est muté ce qui fait de la souche R. capsulatus DG9 un candidat idéal pour la production de biohydrogène en particulier lorsque du glucose et de la proline sont respectivement utilisés comme source de carbone et d'azote pour la croissance., Nitrogen is the most abundant element in the Earth's atmosphere with a percentage of 78 %. This element is essential for the biosynthesis of cellular organic material and is unusable in its stable diatomic form (N2) by most organisms. Only bacteria called diazotrophs such as Rhodobacter capsulatus are able to fix molecular nitrogen N2 through the synthesis of the nitrogenase enzyme. The latter catalyzes the reduction of N2 to NH4 which can then be absorbed by other organisms. The synthesis and activity of nitrogenase consumes a lot of energy and therefore implies a strict regulation and its inhibition when a sufficient amount of ammonium is available. Among the proteins involved in this regulation, is the membrane transporter AmtB which is responsible for the sensing and transportation of ammonia. In R. capsulatus, it was shown that following the addition of ammonium, AmtB reversibly inhibits (switch off / switch on) nitrogenase activity by sequestering the PII protein GlnK accompanied by the addition of an ADP ribose group onto the Fe subunit of the enzyme by DraT. In addition, the formation of this complex alone would not be sufficient for this inactivation, suggesting the sequestration of a third protein, DraG is required to inhibit its action of removing the ADP ribose from the nitrogenase and therefore its reactivation. To better understand the role of the AmtB in the fixation of nitrogen, regulation and transport of ammonium at the molecular level, the first part of this study was to introduce a point mutation by directed mutagenesis in the conserved residue W237 of AmtB . Hydrogen production is another property of R. capsulatus that has been studied for a long time. This bacterium is capable of producing hydrogen from organic compounds following photofermentation and the exclusive enzymatic intervention of nitrogenase. Several studies have been undertaken to improve the production of hydrogen. Some of them were involved in determining the optimum conditions that give maximum gas production while others were interested in improving the growth of the bacterium itself. Thus, since the bio-production of H2 by fermentation is catalyzed by the nitrogenase, it is important to study the regulation of the activity of this enzyme by different mechanisms such as the switch off by ADP ribosylation. Therefore, a mutant of R. capsulatus (DG9) lacking AmtB was studied in the second part of this thesis for its nitrogenase activity, its modification by GlnK-DraG, and to see the effects of different amino acids used in the growth medium on the regulation and therefore the future use of this strain for the production of H2. The results showed a continuous and uninterrupted activity of the nitrogenase when AmtB was absent with a maximum activity when proline was used as a nitrogen source for bacterial growth. In addition, Western blots were used to demonstrate the effect of ADP ribosylation on regulation and that the expression of GlnK and DraG were unchanged between the wild –type and mutant R. capsulatus. In conclusion, nitrogenase is not modified or inhibited when mutated amtB what makes the R. capsulatus strain DG9 an ideal candidate for biohydrogen production especially when glucose and proline are respectively used as source carbon and nitrogen for growth.

Within the framework of the High Frequency Flux (HFF) experiment (MATER programme), time-series sediment traps have been deployed for two months on the continental slope off Marseilles to measure downward particle fluxes at a high frequency sampling rate (two and six days). Combined isotopic analyses of carbon and nitrogen have been performed on selected samples. Both isotopic tracers have been used for the first time on organic material of the Mediterranean Sea (Gulf of Lions) to determine the main biological sources and to address the biogeochemical processes that affected this material. Settling particles were characterised by very low values of delta N-15 (near 0 parts per thousand) and delta C-13 (near -24.5 parts per thousand) that indicate the existence of a mixed material with two sources that differ according to the considered element (C or N). The terrestrial source slightly dominates the carbon pool because of its higher C:N ratio, whereas the nitrogen pool may mostly originate from N-2-fixing cyanobacteria (delta N-15 = 0 parts per thousand, low C:N ratio). These preliminary data suggest that dissolved atmospheric N, may act as a significant new nitrogen source in the Mediterranean Sea., Dans le cadre de l’expérience ‘High Frequency Flux’ (HFF, programme MATER), des pièges à particules ont été déployés sur la pente continentale au large de Marseille pendant deux mois (16 mars–2 mai 1997) afin de mesurer avec une fréquence d’échantillonnage élevée les flux descendants de particules. Des analyses isotopiques combinées du carbone (13C/12C ou δ13C) et de l’azote (15N/14N ou δ15N) ont été effectuées sur les échantillons comportant suffisamment de matériel. Ces deux isotopes stables sont utilisés pour la première fois sur du matériel organique collecté par piège à particules en Méditerranée, afin de déterminer les principales sources biologiques qui le composent et de mieux cerner les processus biogéochimiques qui l'affectent. Le matériel collecté se caractérise par de faibles valeurs de δ15N (proches de 0‰) et δ13C (proches de –24‰) qui s’écartent des distributions typiques rencontrées en milieu tempéré et se rapprochent de celles observées en Antarctique. Les processus responsables d’une telle distribution isotopique sont cependant différents entre ces deux écosystèmes. Dans le Golfe du Lion, les résultats semblent indiquer deux sources prépondérantes, distinctes selon l’élément considéré (C ou N). Ainsi, la source biologique terrigène dominerait légèrement dans le pool de carbone du fait de sa forte proportion en carbone (rapport C:N élevé), tandis que le pool d’azote serait essentiellement constitué de cyanobactéries (δ15N ≃ 0‰, faible rapport C/N) fixatrices d’azote atmosphérique dissous. Ces données préliminaires suggèrent ainsi un rôle important de cette source azotée inorganique (N2) dans le fonctionnement d'un écosystème oligotrophe tel que la Méditerranée.

Medicago truncatula is a leguminous plant establishing a symbiotic interaction with the bacteria Sinorhizobium meliloti. This symbiosis leads to the de novo development of root nodules involved in biological nitrogen fixation. However, this symbiotic interaction is time limited and an early senescence appears in mature nodule entailing the formation of a senescence zone (zone IV). This degradation process occurs earlier in comparison to senescence of the whole plant. During nodule developmental senescence of plant host cells, a gradual degradation process induces a loss of vacuole and peribacteroid membrane (PBM). But this nodule degradation process still remains to be unravelled. To increase our understanding of the nodule senescence process, we developed new cytologic tools allowing an in vivo assessment of the viability and functioning of bacteroids within plant host cells. Therefore, these new tools provide a new insight of the nodule senescence process which may help for a finer characterization of the nodule senescence. In the M. truncatula model, a previous cDNA-AFLP analysis enlightens an upregulation of several cysteine proteinases during the transition from nitrogen fixing nodule to a senescent one; including an early expression of an SPG31-like peptidase known to be involved in leaf senescence (MtCP6) and a Vacuolar Processing Enzyme described as a plant caspase-like protein (MtVPE) involved in mechanisms similar to hypersensitive response in A. thaliana. In planta spatiotemporal analysis of the expression of these two cysteine proteinases using promoter:reporter gene GUS confirmed their expression during natural senescence at the junction between the nitrogen fixing zone (zone III) and the senescence zone (zone IV). Therefore, to acquire a better insight into the role of these cysteine proteases during the senescence program, we knocked down by RNAi the expression of each gene specifically at the interzone III-IV. Depletion of these transcripts induced a drastic increased of N2 fixation and nodule size. Conversely, overexpression of both genes in the zone III of nodule leads to an extension of the senescence zone. Confocal microscopy images of protein:GFP fusions showed that both proteinases are addressed to bacteroids within plant host cells. Our data revealed that MtCP6 and MtVPE are key players of the nodule senescence process and may be directly involved in symbiosome degradation.; Medicago truncatula est une Légumineuse établissant une interaction symbiotique avec une bactérie tellurique de la famille des Rhizobiacées, Sinorhizobium meliloti. Cette interaction induit l’organogénèse racinaire d’un nouvel organe, la nodosité dans laquelle s’établit un microenvironnement propice à la différenciation de S. meliloti en bactéroïde fixateur du diazote atmosphérique. Ce dernier réduit ainsi le N2 atmosphérique en ammonium, assimilé ensuite par la plante hôte. Cette réduction étant très endergonique M. truncatula fournit aux bactéroïdes des substrats carbonés issus de la photosynthèse. Cependant, cette interaction n’est pas pérenne, du fait de la mise en place d’un processus de sénescence ; processus conduisant à la lyse des bactéroïdes et des cellules hôtes végétales. Cependant, à l’heure actuelle, ce processus de rupture symbiotique reste largement méconnu. Afin de mieux caractériser ce processus de sénescence, nous avons développé de nouveaux outils cytologiques permettant par microscopie confocale de suivre in vivo la viabilité, mais également le fonctionnement des bactéroïdes au sein de la cellule hôte végétale. Ces nouvelles approches cytologiques pourraient ainsi offrir de nouvelles perspectives pour une caractérisation plus précise du déroulement du processus de sénescence nodositaire. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons également cherché à déterminer l’implication de deux cystéines protéases dans la mise en place du processus de sénescence nodositaire. Une des caractéristiques de ce processus de sénescence est une hausse de l’activité protéolytique, notamment des activités cystéine protéases. L’analyse transcriptomique par cDNA-AFLP du processus de sénescence nodositaire (Van de Velde et al. 2006) a pu mettre en évidence 508 gènes différentiellement exprimés dont deux cystéines protéases, MtCP6 et MtVPE. L’analyse spatio-temporelle de MtCP6 et MtVPE, par fusion transcriptionnelle avec le gène rapporteur GUS, a permis de mettre en évidence l’induction de ces deux gènes lors du processus de sénescence nodositaire aussi bien développementale qu’induit par un traitement abiotique ou lors d’une interaction symbiotique non efficace. De plus, nous avons pu démontrer, par génétique inverse, que la diminution de l’expression de ces deux protéases retarde la mise en place du processus de sénescence, alors que leur expression précoce conduit à la promouvoir. Enfin, l’étude par microscopie confocale de la localisation subcellulaire de ces protéases par fusion traductionnelle avec la GFP, démontre leur adressage aux bactéroïdes. Nos données tendent donc à démontrer le rôle clef de MtCP6 et de MtVPE dans le processus de sénescence nodositaire, où ces protéases pourraient participer directement au déclenchement d’une dégradation des bactéroïdes.

Les plantes dites "fixatrices symbiotiques d'azote", comme toutes les plantes, ont besoin d'azote, mais ont la propriété remarquable de pouvoir puiser cet élément à partir de l'atmosphère, tandis que les autres plantes cultivées doivent recevoir des engrais azotés. En fait, ce n’est pas la plante elle-même qui est capable de fixer l'azote de l'air, mais des bactéries spécifiques avec lesquelles elles vivent en association au niveau d'organes particuliers : les nodosités. C'est le cas de deux principaux groupes de plantes : les légumineuses (ou fabacées) qui s'associent avec les Rhizobia et des plantes appartenant à huit familles d'angiospermes (dites actinorhiziennes) qui s'associent avec l'actinomycète Frankia. La plante forme la nodosité qui abrite la bactérie et lui fournit l'énergie nécessaire ; ces bactéries réduisent l'azote gazeux de l'air en ammoniac et cèdent l'azote fixé à la plante. Cette association à bénéfices réciproques est appelée symbiose. Les partenaires de ces symbioses ainsi que leur fonctionnement et leur importance écologique seront décrits, puis seront présentées et discutées leurs utilisations commerciales actuelles, les applications futures (fertilité des sols, revégétalisation de sols dégradés, et foresterie) ou les perspectives d'utilisation pour d'autres services écosystémiques (réduction du gaz à effet de serre N2O, solubilisation des phosphates, dégradation des xénobiotiques...)

Une expérience en pots a été conduite en serre pour estimer le potentiel fixateur d'azote d'Acacia tortilis subsp. raddiana par la méthode de dilution isotopique l5N en utilisant Parkia biglobosa comme arbre de référence. Le pourcentage d'azote dérivé de la fixation (% Ndfa) mesuré cinq mois après transplantation était élevé (58,1 %) comparativement à celui de A. senegal (27,2 %) ou A. albida (Syn. Faidherbia albida) (30,4 %). A. raddiana peut donc, avec A. seyal (% Ndfa = 59,7) être classé parmi les arbres à haut potentiel fixateur d'azote. AbstractA pot greenhouse-experiment has been conducted to assess nitrogen-fixing potential of Acacia tortilis subsp. raddiana through the isotopic dilution method l5N using Parkia biglobosa as tree of reference. The percentage of nitrogen derived from the fixation (% Ndfa) measured five months after transplantation was high (58.1 %) compared with that of A. senegal (27.2 %) or A. albida (Syn. Faidherbia albida) (30.4 %). Therefore A. raddiana may, with A. seyal (% Ndfa = 59.7), be classified among trees with high nitrogen-fixing potential.

The effects of two hard and punctual anthropogenic disturbances (physical and chemical disturbance) were studied on physico-chemical and biological grassland soil properties. The first one occurred in European Alps with the development of ski run construction responsible for subalpine grassland ecosystem degradation. The increasing use of incineration wastes for civil works necessitates the definition of relevant indicators of environmental compatibility. Diffusion of sodium-contaminated leachates onto soils may cause soil structural changes, with consequences on soil biological quality. In this study, the effect of incineration waste leachates from municipal solid waste incineration ashes (bottom ash and solidified air pollution control residue), on grassland soil's physico-chemical and biological properties was investigated. This work identified the influence of ecosystem organisation on the bacterial activities and communities structure responses to the disturbances. Changes within genetic fingerprint (A-RISA and nifH restriction profiles) confirm a great implication of soil structure and roots colonisation, on ecological strategy of global eubacterial and N2-fixer communities. The environmental disorders induced by both disturbances have incited the growth of bacterial communities with similar adaptive strategy, but with different genetic fingerprint. Changes in microbial activities (respiration, N2 fixation, denitrification) evidenced disturbances of physiological functioning, enzymatic activities or functional microbial communities composition. Our works develop and suggest to use an integrative process with various observation scales and several indicators, to approach the soil quality and to assess his disturbance on terrestrial ecosystem functioning., Les effets de deux types de perturbations anthropiques sévères et ponctuelles (une perturbation physique et une contamination chimique) ont été étudiés sur les propriétés physico-chimiques et biologiques de sols prairiaux. La perturbation physique est engendrée par des travaux de terrassement important pour la création des pistes de ski. L'intensité des travaux conduit à un bouleversement de l'écosystème : la végétation pérenne est arrachée et la nature du sol totalement modifiée. La dégradation chimique est occasionnée par l'épandage d'effluents issus de déchets d'incinération sur une prairie de déprise agricole. Les déchets étudiés sont les mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM) et les résidus d'épuration de fumées d'incinération des ordures ménagères (REFIOM). L'évaluation de leur écocompatibilité est basée sur une approche dite en scénarios, c'est à dire de mise en situation des déchets. Nos travaux ont permis de préciser l'influence de la structuration physique du milieu (hétérogénéité physico-chimique et structurale des sols, structure et dynamique de la végétation) sur la réponse des activités et des communautés bactériennes aux perturbations. Les modifications observées dans les profils A-RISA et les profils de restriction des pools de gènes nifH, confirment une implication importante de la structure des sols et de la colonisation des racines, dans l'adaptation et la stratégie démographique des communautés bactériennes globales et fixatrices d'azote. Les modifications environnementales induites par les deux perturbations incitent le développement de communautés bactériennes à stratégie adaptative identique, mais de structure et de composition différentes. Les modifications des activités microbiennes (respiration, fixation d'azote et dénitrification) dévoilent, selon la perturbation, un dysfonctionnement de l'état physiologique de la cellule, de l'expression de l'activité enzymatique ou un déséquilibre dans les populations fonctionnelles. Nos travaux développent et suggèrent l'utilisation d'une démarche intégrant plusieurs échelles d'observation et de multiples indicateurs, pour appréhender la qualité des sols et évaluer l'influence de sa détérioration sur le fonctionnement des écosystèmes terrestres.

The effects of two hard and punctual anthropogenic disturbances (physical and chemical disturbance) were studied on physico-chemical and biological grassland soil properties. The first one occurred in European Alps with the development of ski run construction responsible for subalpine grassland ecosystem degradation. The increasing use of incineration wastes for civil works necessitates the definition of relevant indicators of environmental compatibility. Diffusion of sodium-contaminated leachates onto soils may cause soil structural changes, with consequences on soil biological quality. In this study, the effect of incineration waste leachates from municipal solid waste incineration ashes (bottom ash and solidified air pollution control residue), on grassland soil's physico-chemical and biological properties was investigated. This work identified the influence of ecosystem organisation on the bacterial activities and communities structure responses to the disturbances. Changes within genetic fingerprint (A-RISA and nifH restriction profiles) confirm a great implication of soil structure and roots colonisation, on ecological strategy of global eubacterial and N2-fixer communities. The environmental disorders induced by both disturbances have incited the growth of bacterial communities with similar adaptive strategy, but with different genetic fingerprint. Changes in microbial activities (respiration, N2 fixation, denitrification) evidenced disturbances of physiological functioning, enzymatic activities or functional microbial communities composition. Our works develop and suggest to use an integrative process with various observation scales and several indicators, to approach the soil quality and to assess his disturbance on terrestrial ecosystem functioning.; Les effets de deux types de perturbations anthropiques sévères et ponctuelles (une perturbation physique et une contamination chimique) ont été étudiés sur les propriétés physico-chimiques et biologiques de sols prairiaux. La perturbation physique est engendrée par des travaux de terrassement important pour la création des pistes de ski. L'intensité des travaux conduit à un bouleversement de l'écosystème : la végétation pérenne est arrachée et la nature du sol totalement modifiée. La dégradation chimique est occasionnée par l'épandage d'effluents issus de déchets d'incinération sur une prairie de déprise agricole. Les déchets étudiés sont les mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM) et les résidus d'épuration de fumées d'incinération des ordures ménagères (REFIOM). L'évaluation de leur écocompatibilité est basée sur une approche dite en scénarios, c'est à dire de mise en situation des déchets. Nos travaux ont permis de préciser l'influence de la structuration physique du milieu (hétérogénéité physico-chimique et structurale des sols, structure et dynamique de la végétation) sur la réponse des activités et des communautés bactériennes aux perturbations. Les modifications observées dans les profils A-RISA et les profils de restriction des pools de gènes nifH, confirment une implication importante de la structure des sols et de la colonisation des racines, dans l'adaptation et la stratégie démographique des communautés bactériennes globales et fixatrices d'azote. Les modifications environnementales induites par les deux perturbations incitent le développement de communautés bactériennes à stratégie adaptative identique, mais de structure et de composition différentes. Les modifications des activités microbiennes (respiration, fixation d'azote et dénitrification) dévoilent, selon la perturbation, un dysfonctionnement de l'état physiologique de la cellule, de l'expression de l'activité enzymatique ou un déséquilibre dans les populations fonctionnelles. Nos travaux développent et suggèrent l'utilisation d'une démarche intégrant plusieurs échelles d'observation et de multiples indicateurs, pour appréhender la qualité des sols et évaluer l'influence de sa détérioration sur le fonctionnement des écosystèmes terrestres.

Experiments conducted under controlled conditions on white clover allowed to study the effect of plant defoliation and water stress on the root growth, the morphological and histological aspects of the nodules, and the nitrogen fixation activity. Results of there experimentas showed that : - Under controlled condition, the nodules were still alive after a period of 5 months. – The plant defoliation determined a decrease of the root growth. This treatment affected also the histological and Ultrastructural studies showed that the bacteroids were changed in their form and structure. The change was visible 1 day after plant defoliation. The polysaccharide contents were influenced by these treatment. 7 days after defoliation, the nodule activity is restored according to the formation of the new infected cells by the meristem. – The water stress (water withholding or addition of the osmoticum “PEG”) induced a decreasing of root growth. The potassium supply allowed a better water balance of the root nodules and an increase in nodule biomass. The water deficit determined : - an accumulation of polysaccharide in the bacteroid region and the degeneration of the bacteroid itself. – A digitation of the cell wall in the infected cells. However, after rehydration, the proportions of the different regions of the nodule are similar to those of the control plants. The senescence region seems to be less disorganized than during the stress period. The polysaccharides were again well distributed to all nodule cells. The rehydration promoted the root growth and the formation of new nodules. The results were discussed with the objective to obtain a better knowledge about the underground part of the white clover plant, Des expérimentations ont été conduites en conditions contrôlées afin d'étudier l'effet de la coupe des parties aériennes et du déficit hydrique sur la dynamique racinaire, la morphologie, l'histologie et l'activité fixatrice des nodosités de trèfle blanc. De plus, nous avons suivi l'évolution des nodosités au cours du développement de la plante en observant leur morphologie et en analysant leur structure. Les résultats montrent que la durée de vie des nodosités dépasse 5 mois, lorsque les plantes ne subissent aucune perturbation. La coupe provoque un ralentissement de la croissance des racines. Elle enduit aussi des modifications de la structure histologique et histochimique de la zone fixatrice. L'analyse ultra structurale montre que les bactéroïdes sont dégradés. Ces altérations sont visibles dès le premier jour qui suit la coupe. La teneur en polysaccharides des tissus est fortement modifiée par la coupe. Après 7 jours de repousse, les nodosités sont susceptibles de restaurer une activité fixatrice en raison de la mise en place de nouvelles cellules infectées par le méristème. Le déficit hydrique (arrêt de l'arrosage ou simulé par apport de Peg) entraine également une diminution de la vitesse de croissance racinaire, proportionnelle à l'intensité du déficit. Un apport de k permet une meilleure économie de l'eau des nodosités et une production de biomasse nodulaire accrue. Le manque d'eau induit notamment : 1) une accumulation de polysaccharides dans la zone fixatrice, et une dégénérescence des bactéroides ; 2) la production de nombreuses digitations des parois des cellules infectées. Cependant après la réhumidification, la proportion des différentes zones est conforme à celle des témoins. La zone de sénescence apparaît moins désorganisée. Les polysaccharides sont à nouveau distribués dans l’ensemble des cellules. De plus, la réalimentation en eau permet la formation de nouvelles nodosités et une reprise de croissance des racines. Les résultats sont discutés dans l’optique d’une meilleure compréhension de la dynamique et du fonctionnement du compartiment souterrain du trèfle blanc

Experiments conducted under controlled conditions on white clover allowed to study the effect of plant defoliation and water stress on the root growth, the morphological and histological aspects of the nodules, and the nitrogen fixation activity. Results of there experimentas showed that : - Under controlled condition, the nodules were still alive after a period of 5 months. – The plant defoliation determined a decrease of the root growth. This treatment affected also the histological and Ultrastructural studies showed that the bacteroids were changed in their form and structure. The change was visible 1 day after plant defoliation. The polysaccharide contents were influenced by these treatment. 7 days after defoliation, the nodule activity is restored according to the formation of the new infected cells by the meristem. – The water stress (water withholding or addition of the osmoticum “PEG”) induced a decreasing of root growth. The potassium supply allowed a better water balance of the root nodules and an increase in nodule biomass. The water deficit determined : - an accumulation of polysaccharide in the bacteroid region and the degeneration of the bacteroid itself. – A digitation of the cell wall in the infected cells. However, after rehydration, the proportions of the different regions of the nodule are similar to those of the control plants. The senescence region seems to be less disorganized than during the stress period. The polysaccharides were again well distributed to all nodule cells. The rehydration promoted the root growth and the formation of new nodules. The results were discussed with the objective to obtain a better knowledge about the underground part of the white clover plant, Des expérimentations ont été conduites en conditions contrôlées afin d'étudier l'effet de la coupe des parties aériennes et du déficit hydrique sur la dynamique racinaire, la morphologie, l'histologie et l'activité fixatrice des nodosités de trèfle blanc. De plus, nous avons suivi l'évolution des nodosités au cours du développement de la plante en observant leur morphologie et en analysant leur structure. Les résultats montrent que la durée de vie des nodosités dépasse 5 mois, lorsque les plantes ne subissent aucune perturbation. La coupe provoque un ralentissement de la croissance des racines. Elle enduit aussi des modifications de la structure histologique et histochimique de la zone fixatrice. L'analyse ultra structurale montre que les bactéroïdes sont dégradés. Ces altérations sont visibles dès le premier jour qui suit la coupe. La teneur en polysaccharides des tissus est fortement modifiée par la coupe. Après 7 jours de repousse, les nodosités sont susceptibles de restaurer une activité fixatrice en raison de la mise en place de nouvelles cellules infectées par le méristème. Le déficit hydrique (arrêt de l'arrosage ou simulé par apport de Peg) entraine également une diminution de la vitesse de croissance racinaire, proportionnelle à l'intensité du déficit. Un apport de k permet une meilleure économie de l'eau des nodosités et une production de biomasse nodulaire accrue. Le manque d'eau induit notamment : 1) une accumulation de polysaccharides dans la zone fixatrice, et une dégénérescence des bactéroides ; 2) la production de nombreuses digitations des parois des cellules infectées. Cependant après la réhumidification, la proportion des différentes zones est conforme à celle des témoins. La zone de sénescence apparaît moins désorganisée. Les polysaccharides sont à nouveau distribués dans l’ensemble des cellules. De plus, la réalimentation en eau permet la formation de nouvelles nodosités et une reprise de croissance des racines. Les résultats sont discutés dans l’optique d’une meilleure compréhension de la dynamique et du fonctionnement du compartiment souterrain du trèfle blanc

L’efficacité fixatrice de souches de Rhizobium lupini a été mesurée en serre sur Lupinus albus, luteus et mutabilis. De fortes interactions se manifestent : 86 p. 100 des souches testées ont une bonne efficacité sur L. albus, 52 p. 100 sur L. mutabilis et 40 p. 100 sur L. luteus ; 22 p. 100 des souches ont une bonne efficacité fixatrice sur les trois espèces. Les interactions observées en serre se conservent au champ où les souches fixatrices augmentent le rendement en grain et la teneur en protéines des grains. Il apparaît aussi des interactions entre cultivars de L. albus et souches de R. lupini., Efficiency of Rhizobium lupini strains was evaluated in the greenhouse on Lupinus albus, L. luteus and L. mutabilis. Strong species x strain interactions were observed : 86 % of strains were fully effective on L. albus, 52 % on L. mutabilis and 40 % on L. luteus ; 22 % of strains were very effective on all three species. Species x strain interactions persisted in a field experiment where effective strains increased yield and protein level of grain. Interactions between L. albus cultivars and R. lupini strains were also observed.

National audience; Efficiency of Rhizobium lupini strains was evaluated in the greenhouse on Lupinus albus, L. luteus and L. mutabilis. Strong species x strain interactions were observed : 86 % of strains were fully effective on L. albus, 52 % on L. mutabilis and 40 % on L. luteus ; 22 % of strains were very effective on all three species. Species x strain interactions persisted in a field experiment where effective strains increased yield and protein level of grain. Interactions between L. albus cultivars and R. lupini strains were also observed.; L’efficacité fixatrice de souches de Rhizobium lupini a été mesurée en serre sur Lupinus albus, luteus et mutabilis. De fortes interactions se manifestent : 86 p. 100 des souches testées ont une bonne efficacité sur L. albus, 52 p. 100 sur L. mutabilis et 40 p. 100 sur L. luteus ; 22 p. 100 des souches ont une bonne efficacité fixatrice sur les trois espèces. Les interactions observées en serre se conservent au champ où les souches fixatrices augmentent le rendement en grain et la teneur en protéines des grains. Il apparaît aussi des interactions entre cultivars de L. albus et souches de R. lupini.