UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés


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UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes
Naturels et Anthropisés

BARBERIS Louise

Doctorant : EVZH

Université Lyon 1
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
6, rue Raphaël Dubois - Bât. Forel
F-69622 Villeurbanne Cedex FRANCE

(+33) 04 72 43 12 54 (+33) 04 72 43 11 41

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  • Au cours de mon adolescence, j'ai vu de grands massifs de plantes surgir au bord des rivières au printemps. C'était de la Renouée du Japon, plante qui est devenue fascinante à mes yeux à mesure que je la découvrais : envahissante, elle peut se reproduire à partir de petits fragments de tige ou de rhizome, elle sécrète des substances dans le sol qui sont toxiques pour les plantes voisines, accumule des métaux, semble s'allier avec des fourmis ; elle est nettement plus vigoureuse que sa proche parente japonaise dont elle provient, ne dérive que d'un clone, puis s'est hybridée avec une espèce voisine engendrant ainsi la Renouée de Bohême, elle peut être polyploïde et vivre en milieu pollué...
    Parallèlement, ce sont les associations symbiotiques et mutualistes, notamment les mycorhizes, qui m'ont interpellée : comment des organismes si différents (champignons, plantes) peuvent-ils vivre ensemble, et en tirer chacun des avantages ? La nature est souvent décrite comme sans pitié, mais elle peut aussi être solidaire !
    Finalement, ce sont ces deux aspects que j'associe dans mon projet de thèse, avec en plus une dimension environnementale qui me tient à cœur : celle de la pollution, de son impact sur les écosystèmes et de sa gestion.



    Projet de thèse
    Rôles des champignons endophytes sur la tolérance de Reynoutria × bohemica aux Eléments Traces Métalliques
    Depuis la révolution industrielle, les activités humaines émettent de plus en plus de polluants dans l’environnement. Des éléments traces métalliques (ETM) tels que le plomb, le zinc, le chrome et le cadmium, se retrouvent à des concentrations potentiellement stressantes pour les plantes dans les sols urbains. Pourtant, certaines espèces présentent une tolérance aux ETM qui leur permet de se développer sur de tels milieux. C’est le cas du complexe d’espèce Fallopia, plante envahissante dans les milieux humides et urbains. En plus de ses propriétés allélopathiques (excrétion de substances toxiques dans le sol) et de sa multiplication végétative (rhizome et propagules aériennes) et sexuée (avec ses parents F. japonica et F. sacchalinensis) performante, l’hybride Fallopia x bohemica est capable d’accumuler les ETM dans ses parties aériennes. Comprendre cette tolérance aux ETM peut permettre de mieux expliquer le potentiel invasif de cette plante et donc de mieux la gérer, mais trouverait également une application en phytorémédiation.
    1. x bohemica est une plante décrite comme non-mycorhizienne ; pourtant, des structures de champignons endophytes associés à ses rhizomes ont été observés lors de précédent travaux). De plus, les endophytes non mycorhiziens ont montré un rôle potentiel dans la résistance de nombreuses plantes aux ETM et leur développement dans des sols pollués. Par ailleurs, Renouée et champignons ont en commun une molécule, la torosachrysone. La concentration de torosachrysone, métabolite secondaire de la Renouée, est particulièrement augmentée en condition de stress métallique.

    Ainsi, nous émettons l’hypothèse que la tolérance de Fallopia x bohemica aux ETM repose sur la colonisation des parties souterraines par des champignons endophytes. L’objectif général de cette thèse est donc de quantifier et identifier les communautés fongiques associées aux racines de F. x bohemica et leurs rôles dans la tolérance de ce taxon à la pollution métallique des sols.
    Axe 1 : étude du rôle des endophytes fongiques dans la tolérance aux ETM de Fallopia (expériences 1 et 2)
    Axe 2 : dynamique de colonisation et transmission des endophytes (expériences 2 et 3)

    Pour cela, nous avons choisi une approche contrôlée : mise en culture de Renouée, avec ou sans endophytes, avec ou sans pollution. Les performances de la Renouée seront mesurées par différents traits (diamètre de la tige, nombre de feuilles, hauteur, surface foliaire, masses aérienne et racinaire, concentration en métabolites primaires (chlorophylle) et secondaires (flavonols, anthocyanes)...). Nous identifierons les métabolites secondaires racinaires par analyse chimique, le degré de colonisation endophyte par analyse microscopique et l’identité des endophytes par analyse moléculaire.

    Expérience 1 : Impact des ETM sur les performances de la Renouée et sa colonisation par les endophytes selon le génotype / Identification des communautés fongiques. Comment les Renouées -selon leur identité- et les communautés fongiques associées réagissent-elles à la présence de pollution aux ETM ?
    Protocole envisagé : culture sur sol prairial non-stérile pollué artificiellement de rhizomes non-stériles.

    Expérience 2 : Influence de l’identité génétique et effet maternel de la Renouée sur les performances et la colonisation par les endophytes. Comment les communautés fongiques endophytes modifient la tolérance aux ETM des Renouées ? i) Dans quelle mesure la présence des communautés fongiques endophytes modifie-t-elle les performances en présence de pollution ? ii) D’où proviennent ces communautés fongiques (effet maternel asexué, recrutement) ? iii) Quel est la part génétique (intrinsèque) de la tolérance aux ETM ?
    Protocole envisagé : Culture sur sol prairial non-stérile de rhizome stérile (-) ou non-stérile (+) : influence de l’état initial de colonisation par les endophytes sur les performances et le taux final de colonisation selon la pollution. Culture sur sol prairial stérile ou non de rhizome stérile (-) ou non-stérile (+) : influence de la présence d’endophytes sur les performances et le taux final de colonisation selon la pollution.

    Expérience 3 : Transmission des endophytes par voie sexuée. Existe-t-il une transmission verticale des endophytes par les graines de Renouée ?
    Protocole envisagé : Culture de graines sur sol prairial stérile ou perlite -> test de l’apport possible de souches fongiques par les graines (effet maternel de reproduction sexuée).



    Ces 3 expériences permettront de conclure sur les aspects suivants : (i) l’état des communautés fongiques en présence et en absence de pollution, en corrélation avec les performances de la Renouée, (ii) l’effet des endophytes (présence, quantité, identité) sur la tolérance aux ETM (avec identification des modifications physiologiques engendrées), (iii) l’effet de l’identité génétique sur les performances et la composition des communautés fongiques, (iv) l’origine des communautés endophytes : transmission sexuée et asexuée (effet maternel), recrutement à partir du sol, (v) une médiation possible du rôle des endophytes via les métabolites secondaires (dont la torosachrysone). Prolongement possible : Test de la compétitivité de Fallopia en présence d’ETM selon sa colonisation fongique.
Site de la Doua
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