variations spatio-temporelles de la microflore des sols alpins · • préciser les mécanismes...
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Variations spatio-temporelles de la microflore des sols alpins
Soutenance de thèse de Lucie Zinger
UFR de Biologie, Amphi A
Le 10 Juillet 2009
microflore des sols alpins
Jury composé de:
Dr. Lionel Ranjard, Rapporteur
Dr. Philippe Vandenkoornhuyse, Rapporteur
Dr. Jean-Jacques Brun, Examinateur
Dr. Philippe Normand, Examinateur
Dr. Christiane Gallet, Co-directrice de thèse
Dr. Roberto Geremia, Directeur de thèse
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
• > 50% de la biomasse terrestre (Withman, PNAS 1998)
• Grande diversité:
• Génétique
Objet de l’étudeLes micro-organismes
Introduction 1/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
BactériesArchaebactéries
Diversité
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Arbre phylogénétique de la vie basé sur les variations del’ARN ribosomal(d’après Pace et al. PNAS 1997)
Vous
êtes ici
Macro-
organismes
Eucaryotes
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
• > 50% de la biomasse terrestre (Withman, PNAS 1998)
• Grande diversité:
• Génétique
• Métabolique
Objet de l’étudeLes micro-organismes
Introduction 1/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Diversité
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Vous êtes
là
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
• > 50% de la biomasse terrestre (Withman, PNAS 1998)
• Grande diversité:
• Génétique
• Métabolique
• D’habitats
Objet de l’étudeLes micro-organismes
Introduction 1/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Diversité
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
• > 50% de la biomasse terrestre (Withman, PNAS 1998)
• Grande diversité:
• Génétique
• Métabolique
• D’habitats
• Le sol
Objet de l’étudeLes micro-organismes
Introduction 1/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Diversité
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
� 1 g de sol : > 10000 espèces microbiennes (Torsvik et al 1990, AEM)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Objet de l’étudeLes micro-organismes
Introduction 2/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Le sol: la boîte noire
• Interactions sus/souterraines et éco-services:
• Forte hétérogénéité à des échelles spatiales variables � difficultés méthodologiques
Répartition d’un mycélium dans les pores du sol(CSIRO)
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
• Interactions sus/souterraines et éco-services:
• Recyclage des nutriments
• Composition atmosphérique
• Structure et qualité de l’habitat
• Conservation de la biodiversité
• Bioremédiation
• Ressource naturelle non renouvelableRôle du compartiment microbien dans le sol (van der Heijden et al Ecol Lett 2008)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Objet de l’étudeLes communautés microbiennes
Distribution spatiale, Dynamique
Introduction 3/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
"Everything is everywhere, but, the environment selects", Baas-Becking (1939)
• Préciser les mécanismes impliqués dans la régulation de la biodiversité, des cycles biogéochimiques et dans la résilience des écosystèmes
� Patrons spatio-temporels des communautés
• Distribution spatiale
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
"Everything is everywhere, but, the environment selects", Baas-Becking (1939)
Fort taux de dispersion
Faible taux d’extinction (sporulation, phase dormance)
Fort taux d’adaptation (temps de génération, transferts horizontaux)
Quels patrons spatio-temporels pour les micro-organismes, à quelle échelle???
• Dynamique des communautés
Suit la dynamique de l’environnement?
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Contexte de l’étudeLes écosystèmes alpins
Étage des contrastes
Introduction 4/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
• Hétérogénéité du paysage
N
Treeline
• Saisonnalité marquée
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
N
Gradients de relief et d’exposition… …de régimes d’enneigement.
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Contraintes édapho-
climatiques
Contexte de l’étudeLes écosystèmes alpins
Introduction 5/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
+ -
Régime d’enneigement
Étage des contrastes
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Stocks de carbone organique des
sols
-+
Quantité et Qualité
de litière- +
+- Minéralisation
Végétation à stratégie de
conservation des ressources
Végétation à stratégie
d’exploitation des ressources
Micro-organismes
Saisonnalité+ -
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Contexte de l’étudeLes écosystèmes alpins
Introduction 5/5Objectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Changements globaux
Contraintes édapho-
climatiques
+ -
Régime d’enneigement
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
???
???
??????
Stocks de carbone organique des
sols
-+
Quantité et Qualité
de litière- +
+- Minéralisation
Végétation à stratégie de
conservation des ressources
Végétation à stratégie
d’exploitation des ressources
Micro-organismes
Saisonnalité+ -
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Objectifs de la thèse
• Optimiser une technique d’empreinte moléculaire (CE-SSCP) pour l’étude des communautés microbiennes
• Développer une méthode d’analyse de jeux de données issus du séquençage
Introduction
Objectifs 1/1Méthodes
Partie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Méth
od
olo
gie
• Déterminer les effets des régimes d’enneigement sur la dynamique et la structure des communautés microbiennes des sols alpins
• Caractériser la distribution spatiale des communautés microbiennes des sols alpins, à l’échelle du paysage, en fonction du couvert végétal.
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Ecolo
gie des
com
mu
nau
tés
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Objectifs de la thèse
• Optimiser une technique d’empreinte moléculaire (CE-SSCP) pour l’étude des communautés microbiennes
• Développer une méthode d’analyse de jeux de données issus du séquençage
Introduction
Objectifs 1/1Méthodes
Partie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Méth
od
olo
gie
• Déterminer les effets des régimes d’enneigement sur la dynamique et la structure des communautés microbiennes des sols alpins
• Caractériser la distribution spatiale des communautés microbiennes des sols alpins, à l’échelle du paysage, en fonction du couvert végétal.
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Ecolo
gie des
com
mu
nau
tés
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Matériels et MéthodesSite d’étude et échantillonnage
3 à 5 réplicats spatiaux
3 réplicats de sites (plots 5 x 5 m)
IntroductionObjectifs
Méthodes 1/2Partie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Vers le col du Vers le col du GalibierGalibier
Vers le col du Vers le col du GalibierGalibier
Paris
GrenobleVallon de
Roche NoireVers le col du Vers le col du
GalibierGalibier
Paris
GrenobleVallon de
Roche Noire
NN
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Vallon de Roche Noire, Hautes-Alpes, France. (P. Choler)
3 réplicats d’extraction d’ADN
1 extrait composite/site
Analyses
moléculaires
• Altitude: ~ 1900 à 2800 m
• Substrat: flysh (schistes argileux calcaires)
Vers le col Vers le col du Lautaretdu LautaretVers le col Vers le col du Lautaretdu LautaretVers le col Vers le col du Lautaretdu Lautaret
3 réplicats d’analyses physico-chimiques
(pH, MO)
Majorité des micro-organismes non cultivables ����
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Matériels et MéthodesTechniques utilisées
Amplification par PCR d’un gène cible
Échantillon de sol
Extraction de l’ADN métagénomique
IntroductionObjectifs
Méthodes 2/2Partie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Marqueurs moléculaires
Bactéries
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Crenarchaeotes
Champignons
18S ITS1 ITS25.8S 28S
gènes des ARNr (eucaryotes)
V1V1 V2V2 V3V3 V4V4 V5V5 V6V6 V7V7 V8V8 V9V9
gènes de l’ARNr 16S (procaryotes)
Marqueurs moléculaires (gènes cibles) utilisés:
variableconservée
Région:
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Matériels et MéthodesTechniques utilisées
Amplification d’un gène cible
Échantillon de sol
Extraction de l’ADN métagénomique
Empreinte moléculaire (CE-SSCP)
IntroductionObjectifs
Méthodes 2/2Partie IPartie II
Conclusions / Perspectives
La CE-SSCP
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Méthode d’empreinte moléculaire : CE-SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism)
Electrophorèse en capillairesur gel polyacrylamide
non dénaturantN
Dénaturation puis renaturation partielle des fragments simples
brins
Temps de migration
N
• Structure des communautés microbiennes
• Etudes comparatives
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Matériels et MéthodesTechniques utilisées
Amplification d’un gène cible
Échantillon de sol
Extraction de l’ADN métagénomique
Empreinte moléculaire (CE-SSCP)
Clonage
IntroductionObjectifs
Méthodes 2/2Partie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Le clonage séquençage
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Séquençage
• Identifications de la composition en espèces
• Estimations de la diversité
• Structure des communautés microbiennes
• Etudes comparatives
+
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Partie IRégimes d’enneigement et
microflore des sols
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 1/8Partie II
Conclusions / Perspectives
Régimes d’enneigement
���� Végétation
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
���� Micro-organismes?
Amplitude de la saisonnalité
���� Dynamique des communautés?
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Early snowmelt sites
CRETES
Late snowmelt sites
COMBES
Effet des régimes d’enneigement: Description de l’étude
5
10
15
20
25
T°C hivernales du sol
5
10
15
20
25
T°C hivernales du sol
5
10
15
20
25
T°C hivernales du sol
5
10
15
20
25
T°C hivernales du sol
+ -Saisonnalité
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 2/8Partie II
Conclusions / Perspectives
Régime d’enneigement
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Année
2000 2001 2002 2003 2004 2005
-10
-5
5
0
Année
2000 2001 2002 2003 2004 2005
-10
-5
5
0
Année
2000 2001 2002 2003 2004 2005
-10
-5
5
0
Année
2000 2001 2002 2003 2004 2005
-10
-5
5
0
Quantité et Qualité
de litière- +
A. A. pentaphylleapentaphylleaA. A. pentaphylleapentaphyllea
C. C. foetidafoetidaC. C. foetidafoetidaC. C. foetidafoetida
D. D. octopetalaoctopetalaD. D. octopetalaoctopetalaD. D. octopetalaoctopetala
K. myosuroidesmyosuroidesK. myosuroidesmyosuroidesK. myosuroidesmyosuroides
0°C 0°C
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Description de l’étude
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 3/8Partie II
Conclusions / Perspectives
-50
51
01
52
0
Soil
tem
p. (
°C)
Combes
Sampling dates
AA
BBCC
CrêtesCrêtes
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
3 sites
2 années de suivi Site B
-15
-10
Jun
Jul
Au
g
Sep
Oct
No
v
Dec
Jan
Feb
Mar
Ap
r
May
Crêtes
AACrêtesCrêtesCombesCombes
ChampignonsBactéries
CE-SSCP
Clonage/séquençage
+ pH du sol
Roberto
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Structure et dynamique des communautés
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 4/8Partie II
Conclusions / Perspectives
3 s
ites
4
5
6
7
8
May June August October
Month
So
il p
H
a
d
a a
c c
b
cd
ESM
LSM
Crêtes
Bactéries
Combes
Bactéries
Champignons
Champignons
pH du sol
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
• Saison de végétation: Structuration par type de régimes d’enneigement 2
an
s
Zinger et al. ISME J 2009
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
4
5
6
7
8
May June August October
Month
So
il p
H
a
d
a a
c c
b
cd
ESM
LSM
Crêtes
Combes
pH du sol
Effet des régimes d’enneigement: Structure et dynamique des communautés
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 4/8Partie II
Conclusions / Perspectives
Combes
3 s
ites
Bactéries
Bactéries
Champignons
Champignons
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. ISME J 2009
2 a
ns• Saison de végétation: Structuration par type de
régimes d’enneigement
• Distances entre communautés de Combes et Crêtes réduites en hiver. Equilibration du pH du sol
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Structure et dynamique des communautés
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 4/8Partie II
Conclusions / Perspectives
3 s
ites
Bactéries
Bactéries
Champignons
Champignons
4
5
6
7
8
May June August October
Month
So
il p
H
a
d
a a
c c
b
cd
ESM
LSM
Crêtes
Combes
pH du sol
Combes
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. ISME J 2009
2 a
ns• Saison de végétation: Structuration par type de
régime d’enneigement
• Distances entre communautés de Combes et Crêtes réduites en hiver. Equilibration du pH du sol
• Variations interannuelles > variations saisonnières (sauf hiver)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Composition et diversité
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 5/8Partie II
Conclusions / Perspectives
Early snowmelt location
0
10
20
30
40
50
60
70
MayJuneAugustOctober
Late snowmelt location
0
10
20
30
40
50
60
70
clo
ne
freq
uen
cies
Crêtes Combes CombesCrêtes
Even
ess
Bactéries
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. ISME J 2009
Sequence dissimilarity (%)phylum
• Différences Crêtes (Actinobactéries) et Combes (Acidobactéries)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Composition et diversité
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 5/8Partie II
Conclusions / Perspectives
Early snowmelt location
0
10
20
30
40
50
60
70
MayJuneAugustOctober
Late snowmelt location
0
10
20
30
40
50
60
70
clo
ne
freq
uen
cies
Crêtes Combes CombesCrêtes
Even
ess
Bactéries
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. ISME J 2009
Sequence dissimilarity (%)phylum
• Différences Crête (Actinobactéries) vs. Combe (Acidobactéries)
• Augmentation des Acidobactéries en Crête en hiver
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Composition et diversité
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 5/8Partie II
Conclusions / Perspectives
Early snowmelt location
0
10
20
30
40
50
60
70
MayJuneAugustOctober
Late snowmelt location
0
10
20
30
40
50
60
70
clo
ne
freq
uen
cies
Crêtes Combes CombesCrêtes
Even
ess
Bactéries
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. ISME J 2009
Sequence dissimilarity (%)phylum
• Différences Crête (Actinobactéries) vs. Combe (Acidobactéries)
• Augmentation des Acidobactéries en Crête en hiver
• Diversité bactérienne non affectée par les régimes d’enneigement, mais par l’hiver
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Composition et diversité
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 6/8Partie II
Conclusions / Perspectives
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
clo
ne
freq
uen
cies
CrêtesCrêtes
Even
ess
Champignons
MayJuneAugustOctober
CombesCombes
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
• Différences Crêtes (Agaricomycotina, surtout ectomycorhiziens) et Combes
Zinger et al. ISME J 2009
Sequence dissimilarity (%)Sub-phylum
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effet des régimes d’enneigement: Composition et diversité
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 6/8Partie II
Conclusions / Perspectives
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
clo
ne
freq
uen
cies
CrêtesCrêtes
Even
ess
ChampignonsCombes
MayJuneAugustOctober
Combes
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
• Différences Crêtes (Agaricomycotina, surtout ectomycorhiziens) et Combes
• Diversité supérieure en Combe
Zinger et al. ISME J 2009
Sequence dissimilarity (%)Sub-phylum
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effets des régimes d’enneigement:Bilan
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 7/8Partie II
Conclusions / Perspectives
PRINTEMPS
Début de saison
Fonte des neigesFiltre
CrêteCombe
ETEMilieu de saison de végétation
(Pic de biomasse)
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
CrêteCombe
Zinger et al. ISME J 2009
Zinger et al, AEM, submitted
Shahnavaz et al, In preparation
• Recrutement massif d’un phylotype fongique en Combe durant la fonte des neiges
• Effet de la végétation et des conditions édaphiques
• Crête = Dominance d’espèces mycorhiziennes et/ou décomposeurs � milieu contraignant, limité en ressources
• Combe = Diversité fongique � milieu + fertile?(Chapman et al. New Phytol 2006)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effets des régimes d’enneigement:Bilan
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 7/8Partie II
Conclusions / Perspectives
PRINTEMPS
Début de saison
Fonte des neigesFiltre
Végétation et conditions édaphiques
AUTOMNEDépôt de litière
ETEMilieu de saison de végétation
(Pic de biomasse)
Végétation et conditions édaphiques
CrêteCombe
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Zinger et al. ISME J 2009
Zinger et al, AEM, submitted
Shahnavaz et al, In preparation
• Apports de MO complexe
� filtre des communautés bactériennes
• Communautés fongiques peu affectées
CrêteCombeCrêteCombe
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effets des régimes d’enneigement:Bilan
IntroductionObjectifs
Méthodes
Partie I 7/8Partie II
Conclusions / Perspectives
• Chute des températures et absence
ETEMilieu de saison de végétation
(Pic de biomasse)
Qualité/quantité de litière
AUTOMNEDépôt de litière
PRINTEMPS
Début de saison
Fonte des neigesFiltre
Végétation et conditions édaphiques
Végétation et conditions édaphiques
CrêteCombe
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Perturbation
CrêteCombe
HIVER
Renouvellement non cyclique des
communautés
Zinger et al. ISME J 2009
Zinger et al, AEM, submitted
Shahnavaz et al, In preparation
• Chute des températures et absence d’activité végétale. Equilibration des pH
� Filtre environnemental commun Combe/Crête
CrêteCombeCrêteCombe
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Effets des régimes d’enneigement:Introduction
ObjectifsMéthodes
Partie I 8/8Partie II
Conclusions / Perspectives
Différence des communautés microbiennes aux deux extrêmes du gradient
d’enneigement
Régime d’enneigement
CrêteCombe
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
… valable le long du gradient d’enneigement?
Régime d’enneigement
Végétation
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Partie IILe paysage microbien reflète-t-il
le paysage végétal?
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 1/8Conclusions / Perspectives
HS22
ES57
ES58
FG62
FG63KS47
KS48TR6
HS22
ES57
ES58
FG62
FG63KS47
KS48TR6
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
V26
V27V28
HS21HS23
ES58
FG61KD43
KD42
KD41
KS46
KS48
CTR11
CTR13
CTR12
CF31
CF33CF32
FP2FP1
FP3
TR8TR7
SR36
SR37
SR38
500mV26
V27V28
HS21HS23
ES58
FG61KD43
KD42
KD41
KS46
KS48
CTR11
CTR13
CTR12
CF31
CF33CF32
FP2FP1
FP3
TR8TR7
SR36
SR37
SR38
500m
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalDescription de l’étude
Symboles Type de communauté Espèces dominantes
● Pelouse alpine chionophile Carex foetida, Alchemilla pentaphyllea, Salix herbacea
● Pelouse subalpine/alpine Carex sempervirens, Trifolium alpinum
● Pelouse subalpine Trifolium pratense, Geranium sylvaticum
● Pelouse subalpine mesophile Festuca paniculata
■ Eboulis sur pente exposée Sud Crepis pygmeae, Doronicum grandiflorum
♦ Pelouse subalpine/alpine mesophile Festuca violacea, Alchemilla filicaulis, Geum montanum
♦ Pelouse alpine thermique sur crête Kobresia myosuroides, Dryas octopetala
♦ Pelouse alpine thermique Kobresia myosuroides, Sesleria coerulea, Carex rosae
♦ Lande psychrophile Salix retusa, Salix reticulata
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 2/8Conclusions / Perspectives
• 11 types de communautés végétales représentatives de la flore alpine (3 réplicats)
• Variables mesurées:• Végétation: composition floristique (relevés), diversité et biomasse végétale
• Climat et topographie: modèles numériques de terrain + Aurhely (MétéoFrance)
• Sol: matière organique, pH
� Analyse des communautés microbiennes par CE-SSCP
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
♦ Lande psychrophile Salix retusa, Salix reticulata
▲ Lande subalpine Vaccinium uliginosum, Vaccinium_myrtillus
▲ Pelouse écorchée subalpine sur éboulis Helictotrichon sedenense, Festuca violacea
ChampignonsBactéries
Crenarchaeotes
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalCaractérisation des sites
CFCTRES
-10
12
PC
A2 (23%
of
variance)
El
Sl
Or
Arad
pH
SOM
LPCFCTRES
a b
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 3/8Conclusions / Perspectives
Composition floristique Conditions environnementales
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. in preparation
• Or: Orientation• Arad: Radiations annuelles• El: Altitude• Sl: Pente• pH: pH du sol• SOM: Matière organique du sol• LP: Phytomasse verte
ESFGFPHSKDKSSRTRV
-3 -2 -1 0 1 2 3
-2
PCA1 (38% of variance)P
CA
2 (23%
of
variance)
ESFGFPHSKDKSSRTRV
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalCaractérisation des sites
VariablesSpearman rank ρ values
PlantEnvironmental conditionsSingle variable
Elevation 0.04Slope 0.12 *Orientation 0.20 **Annual radiations 0.23 ***Soil pH 0.40 ***% SOM 0.36 ***
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 4/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
% SOM 0.36 ***Live phytomass 0.04
Multiple variables •Soil pH + %SOM: 0.52 ***Soil pH + %SOM + annual radiations: 0.58 ***
Geographic distance 0.14 *
• Nombreuses variables corrélées à la composition floristique des sites. pH
• Faible effet de la distance géographique sur la composition floristique
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétal
CFCTRESFGFPHSKDKSSRTRV
Crenarchaeota
CFCTRESFGFPHSKDKSSRTRV
Bacteria
CFCTRESFGFPHSKDKSSRTRV
Fungi
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 5/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. in preparation
• Importante variabilité pour un même type de communauté végétale…
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétal
CFCTRESFGFPHSKDKSSRTRV
Crenarchaeota
CFCTRESFGFPHSKDKSSRTRV
Bacteria
CFCTRESFGFPHSKDKSSRTRV
Fungi
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 5/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. in preparation
• Importante variabilité pour un même type de communauté végétale…
VariablesSpearman rank ρ values
Crenarchaeotes Bacteria FungiFloristic composition 0.43 *** 0.44 *** 0.30 **Floristic Evenness 0.29 * 0.18 * 0.19 *
• … Mais corrélation entre composition des communautés microbiennes et végétales.• Corrélation faible avec la diversité végétale
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalrelation avec l’environnement
VariablesSpearman rank ρ values
Crenarchaeotes Bacteria FungiEnvironmental conditionsSingle variable
Elevation 0.02 -0.18 -0.001Slope -0.09 0.10 -0.04Orientation 0.13 0.11 0.02Annual radiations 0.02 0.16 ** 0.14 **Soil pH 0.35 *** 0.62 *** 0.28 **% SOM 0.09 0.06 0.15 *Live phytomass 0.12 -0.08 0.32 **
Multiple variables soil pH + annual radiations: 0.54 *** live phytomass + soil pH: 0.39 ***live phytomass + soil pH + % SOM: 0.36 ***
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 6/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
live phytomass + soil pH + % SOM: 0.36 ***Geographic distance -0.07 -0.09 0.11
Zinger et al. in preparation
• Composition des communautés corrélée au pH du sol, spécialement chez les bactéries
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
VariablesSpearman rank ρ values
Crenarchaeotes Bacteria FungiEnvironmental conditionsSingle variable
Elevation 0.02 -0.18 -0.001Slope -0.09 0.10 -0.04Orientation 0.13 0.11 0.02Annual radiations 0.02 0.16 ** 0.14 **Soil pH 0.35 *** 0.62 *** 0.28 **% SOM 0.09 0.06 0.15 *Live phytomass 0.12 -0.08 0.32 **
Multiple variables soil pH + annual radiations: 0.54 *** live phytomass + soil pH: 0.39 ***live phytomass + soil pH + % SOM: 0.36 ***
Micro-organismes et couvert végétalrelation avec l’environnement
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 6/8Conclusions / Perspectives
live phytomass + soil pH + % SOM: 0.36 ***Geographic distance -0.07 -0.09 0.11
• Composition des communautés corrélée au pH du sol, spécialement chez les bactéries• Composition des communautés fongiques liée à d’autres variables, notamment la phytomasse
verte
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. in preparation
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
VariablesSpearman rank ρ values
Crenarchaeotes Bacteria FungiEnvironmental conditionsSingle variable
Elevation 0.02 -0.18 -0.001Slope -0.09 0.10 -0.04Orientation 0.13 0.11 0.02Annual radiations 0.02 0.16 ** 0.14 **Soil pH 0.35 *** 0.62 *** 0.28 **% SOM 0.09 0.06 0.15 *Live phytomass 0.12 -0.08 0.32 **
Multiple variables soil pH + annual radiations: 0.54 *** live phytomass + soil pH: 0.39 ***live phytomass + soil pH + % SOM: 0.36 ***
Micro-organismes et couvert végétalrelation avec l’environnement
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 6/8Conclusions / Perspectives
live phytomass + soil pH + % SOM: 0.36 ***Geographic distance -0.07 -0.09 0.11
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger Zinger et al. in preparation
• Composition des communautés corrélée au pH du sol, spécialement chez les bactéries• Composition des communautés fongiques liée à d’autres variables, notamment la biomasse
verte• Composition des communautés non corrélée à la distance géographique
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalBilan
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 7/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Roche mère uniformément basique
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalBilan
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 7/8Conclusions / Perspectives
COMMUNTAUTES VEGETALES
Densité de couvert végétal et groupes fonctionnels
� pH du sol
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Roche mère uniformément basique
VARIABLES EDAPHO-CLIMATIQUES
• Végétation et variables environnementales � facteurs confondants
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalBilan
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 7/8Conclusions / Perspectives
COMMUNTAUTES VEGETALES
Densité de couvert végétal et groupes fonctionnels
� pH du sol
COMMUNAUTES MICROBIENNES
Variabilité localeVariabilité locale
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
• Végétation et variables environnementales � facteurs confondants• Communautés microbiennes suivent les patrons spatiaux de l’interaction végétation/édapho-
climatique � organisation paysagère cohérente
Roche mère uniformément basique
VARIABLES EDAPHO-CLIMATIQUES
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalBilan
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 7/8Conclusions / Perspectives
COMMUNTAUTES VEGETALES
Densité de couvert végétal et groupes fonctionnels
�pH du sol
COMMUNAUTES MICROBIENNES
Variabilité localeVariabilité locale
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
• Végétation et variables environnementales � facteurs confondants• Communautés microbiennes suivent les patrons spatiaux de l’interaction végétation/édapho-
climatique � organisation paysagère cohérente• pH bon indicateur de la distribution spatiale des communautés microbiennes. Quoi derrière?
Roche mère uniformément basique
VARIABLES EDAPHO-CLIMATIQUES
�pH du sol
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalBilan
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 8/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Effets supposés des composantes écologiques et historiques sur les communautés microbienne
(Hughes Martiny et al 2006, Nat Rev Microb)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalBilan
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 8/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Effets supposés des composantes écologiques et historiques sur les communautés microbienne
(Hughes Martiny et al 2006, Nat Rev Microb)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Micro-organismes et couvert végétalBilan
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie I
Partie II 8/8Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
"Everything is everywhere, but, the environment selects" …
At the landscape scale
Effets supposés des composantes écologiques et historiques sur les communautés microbienne
(Hughes Martiny et al 2006, Nat Rev Microb)
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Conclusion/PerspectivesIntroduction
ObjectifsMéthodes
Partie IPartie II
Conclusions / Perspectives
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Conclusion/PerspectivesVers une biogéographie microbienne
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / PerspectivesE
ch
ell
e d
e t
em
ps
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie ZingerEchelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Conclusion/PerspectivesVers une biogéographie microbienne
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives E
ch
ell
e d
e t
em
ps
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
Perturbation
ESMLSM
HIVER
ESM
PRINTEMPS
LSM
ESMLSM
ETE
ESMLSM
AUTOMNESAISONS
LOCAL
Echelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Conclusion/PerspectivesVers une biogéographie microbienne
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Perturbation
HIVER
ESM
PRINTEMPS
LSM
ETE
Ech
ell
e d
e t
em
ps
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
SAISONS
LOCAL
ESMLSM ESMLSM
ESMLSM
AUTOMNE
Perturbation
ESMLSM
HIVER
ESM
PRINTEMPS
LSM
ESMLSM
ETE
ESMLSM
AUTOMNE
ANNEES
Echelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Conclusion/PerspectivesVers une biogéographie microbienne
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
MILLIERS D’ANNEES
COMMUNTAUTES VEGETALES
VARIABLES EDAPHO-CLIMATIQUES
Densité de couvert végétal et groupes fonctionnels
� pH du sol
Ancienneté du sol
COMMUNAUTES MICROBIENNES
Variabilité locale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
SAISONS
LOCAL
ANNEES
PAYSAGE
Partie I
Roche mère uniformément basique
Echelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
Partie I
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Conclusion/PerspectivesVers une biogéographie microbienne
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
• Implications:
• Pour les études des communautés
Partie IIMILLIERS D’ANNEES
Ech
ell
e d
e t
em
ps
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
SAISONS
LOCAL
ANNEES
PAYSAGE
•
microbiennes
• Pour la modélisation des cycles biogéochimiques
Une meilleure prise en compte de la variabilité
spatio-temporelle des communautés
microbiennes
Partie I
Echelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
Partie I
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Partie II
Conclusion/PerspectivesVers une biogéographie microbienne
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
MILLIERS D’ANNEES
Ech
ell
e d
e t
em
ps
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
SAISONS
LOCAL
ANNEES
PAYSAGE CONTINENTALE
Partie I
Echelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
Partie I
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Partie II
Conclusion/PerspectivesVers une biogéographie microbienne
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
MILLIERS D’ANNEES
Ech
ell
e d
e t
em
ps
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
SAISONS
LOCAL
ANNEES
PAYSAGE CONTINENTALE
Partie I
Echelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
Partie I
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Conclusion/PerspectivesEt après…
IntroductionObjectifs
MéthodesPartie IPartie II
Conclusions / Perspectives
Partie II PerspectiveMILLIERS D’ANNEES
Ech
ell
e d
e t
em
ps
Successions?
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
SAISONS
LOCAL
ANNEES
PAYSAGE CONTINENTALE
Partie I
Partie I
Saisonnalité???
Sans perturbation??
Echelle spatiale
Ech
ell
e d
e t
em
ps
Changements de l’utilisation des terres
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Bref… on ne fait que commencer!
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Chefs
A TOUS MERCI!!!
Collègues
Famille
Potes
IntroductionObjectifsChapitre IChapitre IIChapitre III
Conclusions / Perspectives
Merci de votre attention
10 Juill. 2009 Soutenance de thèse Lucie Zinger
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