Concours « Allocations de Recherche 2016 »
Pour candidater : se référer au site de l’Ecole Doctorale Environnements-Santé (Université Bourgogne Franche-Comté) :

http://www.ecoledoctoralee2s.com/concours-allocations-de-recherche-2016–appel-a-candidature.html

Les dossiers de candidature – par voie électronique uniquement – doivent parvenir au plus tard le 19 mai 2016, minuit (datation de l’envoi électronique du dossier par le candidat) à l’Ecole Doctorale ES.

Les candidat(e)s sélectionné(e)s seront convoqué(e)s pour les auditions qui se dérouleront les 28, 29 et 30 juin 2016 à DIJON – France.

Laboratoire : Université de Franche Comté, ChronoEnvironnement UMR CNRS 6249- Site de Montbéliard
Encadrement :
Geneviève Chiapusio MCF HDR ([email protected]), spécialité : écologie chimique végétale
Philippe Binet MCF HDR ([email protected]), spécialité : microbiologie du sol
Coralie Bertheau-Rossel MCF ([email protected]) spécialité : écologie évolutive et moléculaire
Collaborations : nationales notamment avec l’IMBE UMR CNRS 7263 (Aix-Marseille), LEHNA UMR CNRS 5023 (Lyon), CESN UMR CNRS 5557(Lyon), LEEF UMR 1137 INRA (Nancy), et internationales.

Mots-clés : Ecologie chimique, allélopathie, écophysiologie, changement climatique, tourbière, mycorhizes, génétique, métabolisme secondaire des plantes, polyphénols.

Résumé en français
Les interactions allélopathiques plantes-plantes ou plantes-microorganismes peuvent être fortement impliquées dans fonctionnement de nombreux écosystèmes dont les tourbières. Ainsi des travaux récents sur la tourbière du Forbonnet (Frasne, 25, France), démontrent que les composés phénoliques hydrosolubles produit par Sphagnum fallax influencent la structure des communautés microbiennes, contrôlent leurs activités enzymatiques et sont donc impliqués dans le recyclage du carbone. Ces composés phénoliques peuvent également agir sur la germination des plantes vasculaires et leur mycorhization. Cette thèse originale et innovante a pour objectif de caractériser ces relations de communication chimique entre les sphaignes et les plantes vasculaires afin d’évaluer leur importance dans le fonctionnement d’une tourbière soumise à un réchauffement climatique. L’étude des interactions entre les métabolismes secondaires (mesures des composés phénoliques et des activités enzymatiques) des sphaignes et des plantes vasculaires sont donc envisagées avec également l’évaluation de leurs effets biologiques et physiologiques. Cette thèse bénéficiera d’une approche in situ (site de Frasne, labellisé SNO INSU) mais également de conditions contrôlées en laboratoire et s’appuiera notamment sur un projet scientifique EC2CO–CNRS (2014-2015) et des collaborations nationales et internationales.

Contexte Scientifique
L’effet d’un changement climatique sur le fonctionnement des tourbières a pour principal enjeu scientifique d’évaluer les changements de flux de carbone selon l’hypothèse qu’une hausse modérée de température ne permettrait plus à la tourbière de stocker du carbone mais au contraire d’en émettre dans l’atmosphère. Ainsi la qualité de la tourbe, les flux microbiens et gazeux sont principalement évalués et quantifiés. Les tourbières à sphaignes, abritent des communautés végétales adaptées à ces milieux organiques acides, les plus emblématiques étant de la famille des éricacées comme l’andromède (Read et al., 2004). La dynamique de végétation observée dans ces tourbières est généralement expliquée par la compétition entre les plantes pour les éléments minéraux (l’avantage des sphaignes dans cette compétition étant communément admis) (Van Breemen, 1995).
Les interactions chimiques ou allélopathiques plantes–plantes ou plantes-microorganismes peuvent également participer activement au fonctionnement de ces tourbières et donc être impliquées dans le recyclage du carbone. Ainsi, les composés phénoliques récalcitrants des sphaignes issus de leur métabolisme secondaire sont accumulés et participent à la formation de la tourbe (Van Breemen, 1995). De même, les activités enzymatiques d’origine microbienne ou végétale ont des fonctions essentielles dans la dégradation ou le maintien de ces composés phénoliques (Tobermann, 2008). Les processus d’interactions chimiques entre phénols et activités enzymatiques sont donc primordiaux à intégrer dans la compréhension du fonctionnement de la tourbière.
Les interactions entre les phénols, de leur libération à leur recyclage, et les activités enzymatiques sont principalement étudiées dans les milieux forestiers (Criquet et al., 2000a ; Souto et al., 2000, Chiapusio et al., 2008) et restent méconnues dans le fonctionnement des tourbières. Nos travaux récents sur la tourbière du Forbonnet à Frasne, démontrent que Sphagnum fallax produit des composés phénoliques hydrosolubles influençant la structure des communautés microbiennes associées aux sphaignes, particulièrement celles des amibes à thèques (Jassey et al., 2011a). Une analyse fine des activités phénol-oxydases a également montré que les activités enzymatiques liées à S. fallax étaient largement majoritaires par rapport à celles d’origine fongique (Jassey et al., 2012). De plus, une corrélation négative entre les composés phénoliques de S. fallax et les activités enzymatiques d’origine fongique a été mis en évidence (Jassey et al., 2011b). Enfin, le potentiel d’inhibition des sphaignes sur la germination de plantes vasculaires allochtones a été testé (Chiapusio et al., 2013). Le bilan général des résultats sur une période de 2 ans a suggéré la possibilité d’une action allélopathique entre les sphaignes et l’andromède ainsi qu’une modification du métabolisme secondaire des sphaignes soumises à un forçage climatique (Jassey et al., 2013).
Une hypothèse forte émane de ses travaux : les composés allélopathiques, issus du métabolisme des sphaignes, réguleraient les activités enzymatiques microbiennes et végétales en tourbière. La production et donc l’action des composés allélopathiques pourraient alors être perturbée par un changement climatique. Ces mécanismes allélopathiques pourraient avoir pour conséquence écologique une régulation du flux du carbone et expliquer la dominance de certaines espèces végétales sur d’autres.

Objectifs de recherche
Ce projet comportera deux objectifs principaux complémentaires. Le premier objectif concernera le traitement et la valorisation des données déjà ou en cours d’obtention en 2016, du projet EC2CO 2014-2015 « SphagnAndro : interactions allélochimiques Sphaignes-Andromède : quel rôle dans le fonctionnement d’une tourbière soumise à un réchauffement climatique » (Coord. G Chiapusio). Ces données interdisciplinaires sont issues de différentes équipes de recherche associées au projet (LEHNA, CESN, Univ.Lyon, LEEF, Univ.Lorraine, IMBE Univ. Aix Marseille, ChronoEnvironnement UBFC). Ce projet se focalise sur l’étude mécanistique des interactions sphaignes (S fallax, S magellanicum) – végétaux vasculaires (Andromeda polifolia) pour tester l’hypothèse d’interactions chimiques impliquées dans le fonctionnement des tourbières. Pour cela, la caractérisation des métabolismes primaires et secondaires, des activités enzymatiques des sphaignes et des plantes vasculaires ont été réalisés mensuellement sur un an. Ce premier objectif permettra d’identifier les paramètres biochimiques majeurs dans la réponse des tourbières aux changements globaux. Le deuxième objectif sera alors consacré à la conception d’expérimentations en conditions contrôlées en utilisant les paramètres biochimiques sélectionnés précédemment dans le programme EC2CO pour valider les mécanismes d’interactions chimiques observées sur le terrain. De plus ces études permettront également d’étudier, de manière plus globale, la diversité observée au sein des différentes espèces de sphaignes sélectionnées en fonction des changements environnementaux.
Ce projet alliera donc des études in situ du site expérimental de Frasne, site classé « Système d’Observation tourbière » et labellisé INSU depuis février 2012, d’autres sites expérimentaux en France et en Europe ainsi que des expérimentations en conditions contrôlées.

Connaissances et compétences requises
Le candidat(e) devra avoir de solides connaissances en physiologie et biochimie végétales ainsi que des compétences dans les analyses biochimiques classiques et des analyses statistiques de données. Le candidat(e) devra montrer son intérêt pour la compréhension des interactions chimiques dans le fonctionnement des écosystèmes soumis ou non à des perturbations.

CHIAPUSIO G., PELISSIER F., GALLET C. 2008. A la découverte de molécules allélopathiques phytotoxiques dans les écosystèmes forestiers et les agrosystèmes. In « Biopesticides d’origine végétale » Regnault-Roger C., Philogène B. Jr, Vincent C., Eds. Lavoisier. collection Tech et Doc.
CHIAPUSIO G., JASSEY V.E.J., HUSSAIN M.I., BINET P. 2013. Evidence of Bryophyte Allelochemical Interactions: The Case of Sphagnum. In Cheema ZA, Faroq M, Wahid A. (eds.), Allelopathy: Current trends and future applications. Springer-Verlag Berlin. pp 39–54.
CRIQUET S., FARNET A.M., TAGGER S. LE PETIT J. 2000a. Annual dynamic of phenoloxidase activities in an evergreen oak litter. Influence of certain biotic and abiotic factors. Soil Biology and Biochemistry 32, 1505-1513.
JASSEY V.E.J., GILBERT D., BINET P., TOUSSAINT M.L., CHIAPUSIO G. 2011a. Effect of a temperature gradient on Sphagnum fallax and its associated living microbial communities : a study under controlled conditions. Canadian Journal of Microbiology 57, 226-235.
JASSEY V.E.J., CHIAPUSIO G., GILBERT D., BUTTLER A., TOUSSAINT M.L., BINET P. 2011b. Experimental climate effect on seasonal variability of polyphenol/phenoloxidase interplay along a narrow fen-bog ecological gradient in Sphagnum fallax. Global Change Biology. Vol. 17: 2945-2957.
JASSEY V.E.J., CHIAPUSIO G., GILBERT D., TOUSSAINT M.L., BINET P. 2012. Phenoloxidase and peroxidase activities in Sphagnum-dominated peatland in a warming climate. Soil Biology and Biochemistry Vol. 46 : 49-52.
JASSEY V.E.J., CHIAPUSIO G., BINET P., BUTTLER A., LAGGOUN-DEFARGE F., DELARUE F., BERNARD N., MITCHELL E.A.D., TOUSSAINT M.L., FRANCEZ A.J., GILBERT D. 2013. Above- and belowground linkages in Sphagnum peatland:climate warming affects plant-microbial interactions. Global Change Biology. Vol 19 : 811-823.
READ D.J., LEAKE J.R., PEREZ-MORENO J. 2004. Mycorrhizal fungi as drivers of ecosystem processes in heathland and boreal forest biomes. Canadian Journal of Botany 82 : 1243 – 1263.
SOUTO X.C., CHIAPUSIO G., PELLISSIER F. 2000a. Relationships between phenolics and soil microorganisms in spruce forests. Significance for natural regeneration. Journal of Chemical Ecology. 26.(9) : 2015-2023.
TOBERMAN H., EVANS C.D., FREEMAN C., FENNER N., WHITEN M., EMMETT B.A., ARTZ R.E.E. 2008. Summer drought effect upon soil and litter extracellular phenol oxidase activity and soluble carbon release in an upland Calluna heatland. Soil Biol Biochem 40, 1519-1532.
VANBREEMEN, N. 1995. How sphagnum bogs down other plants, trends in ecology & evolution Volume: 10 Issue:7 270-275.

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