Rôle des communautés microbiennes dans la dégradation de la matière organique en forêt dans un contexte d'exportation intense de biomasse PDF Download
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Author: Francois Maillard
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Book Description
En Europe, le bois est la première source d'énergie renouvelable. La transition énergétique se traduit par une intensification de l'exploitation des forêts. L'effet de ces pratiques sylvicoles sur les communautés microbiennes du sol est encore peu étudié. Au cours de ma thèse, j'ai évalué les conséquences d'une manipulation artificielle de matière organique en forêt tempérée sur la diversité fonctionnelle et taxonomique des communautés bactériennes et fongiques telluriques dans six sites expérimentaux (réseau expérimental MOS). Parallèlement, une caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes a également été réalisée dans un contexte proche des réalités de l'intensification des pratiques sylvicoles sous climat tropical en plantation d'Eucalyptus. Si certains descripteurs fonctionnels de la dégradation de la matière organique sont particulièrement informatifs, les activités microbiennes de dégradation de la chitine, polymère azoté des arthropodes et champignons, sont apparues très sensibles au retrait de matière organique. C'est pourquoi, par des approches de génomiques comparatives, nous avons cherché à estimer le potentiel chitinolytique des différentes guildes fongiques des sols. En conditions contrôlées, nous avons ensuite quantifié les capacités potentielles de mobilisation et de transfert du carbone et de l'azote, à partir d'une matière organique microbienne riche en chitine, par un champignon ectomycorhizien en symbiose avec son hôte. Enfin, la généricité des fonctions chitinolytiques d'un plus large spectre d'espèces fongiques ectomycorhiziennes a été évaluée par le couplage d'approches enzymatiques et isotopiques. L'ensemble de nos résultats met en lumière le rôle significatif des champignons ectomycorhiziens dans la mobilisation du carbone et de l'azote à partir de certaines formes de matière organique, et la nécessité de prendre en compte le compartiment microbien dans les études d'impact des pratiques sylvicoles.
Author: Francois Maillard
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En Europe, le bois est la première source d'énergie renouvelable. La transition énergétique se traduit par une intensification de l'exploitation des forêts. L'effet de ces pratiques sylvicoles sur les communautés microbiennes du sol est encore peu étudié. Au cours de ma thèse, j'ai évalué les conséquences d'une manipulation artificielle de matière organique en forêt tempérée sur la diversité fonctionnelle et taxonomique des communautés bactériennes et fongiques telluriques dans six sites expérimentaux (réseau expérimental MOS). Parallèlement, une caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes a également été réalisée dans un contexte proche des réalités de l'intensification des pratiques sylvicoles sous climat tropical en plantation d'Eucalyptus. Si certains descripteurs fonctionnels de la dégradation de la matière organique sont particulièrement informatifs, les activités microbiennes de dégradation de la chitine, polymère azoté des arthropodes et champignons, sont apparues très sensibles au retrait de matière organique. C'est pourquoi, par des approches de génomiques comparatives, nous avons cherché à estimer le potentiel chitinolytique des différentes guildes fongiques des sols. En conditions contrôlées, nous avons ensuite quantifié les capacités potentielles de mobilisation et de transfert du carbone et de l'azote, à partir d'une matière organique microbienne riche en chitine, par un champignon ectomycorhizien en symbiose avec son hôte. Enfin, la généricité des fonctions chitinolytiques d'un plus large spectre d'espèces fongiques ectomycorhiziennes a été évaluée par le couplage d'approches enzymatiques et isotopiques. L'ensemble de nos résultats met en lumière le rôle significatif des champignons ectomycorhiziens dans la mobilisation du carbone et de l'azote à partir de certaines formes de matière organique, et la nécessité de prendre en compte le compartiment microbien dans les études d'impact des pratiques sylvicoles.
Author: Fred O Asiegbu
Publisher: Academic Press
ISBN: 0128225432
Category : Nature
Languages : en
Pages : 438
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Book Description
Forest Microbiology, Volume One: Tree Microbiome: Phyllosphere, Endosphere and Rhizosphere places an emphasis on the microbiology of leaves, needles, stems, roots, litter and soil. This comprehensive title is split into five sections, including the phyllosphere microbiome, endosphere, rhizosphere, archaea, viruses in forest ecosystem and microbiota of forest nurseries and tree pests, challenges and potentials. Microbial communities associated with various host trees and different tree tissues are compared, and generalists and specialists among tree-associated microbes are identified. In addition, biotic and abiotic factors determining the composition and the structure of forest tree microbial communities are presented, along with the concept of microbial 'hubs.' Together, the book's editors have 25 years' worth of experience teaching and conducting research on forest microbiology, making this an essential read for any scientist interested in the forest microbiome. - Addresses the microbiology of living organs of forest trees including needles, leaves, stems and roots - Highlights the potential impact of microbiota inhabiting forest trees on the health and fitness of, and disease progression in, forest biomes - Focuses on the phyllosphere, endosphere and rhizosphere forest microbiome
Author: Leila Qasemian
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Languages : fr
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Les écosystèmes méditerranéens littoraux sont soumis à divers stress environnementaux naturels (stress hydrique et halin) et anthropiques susceptibles de s'intensifier dans les prochaines décennies. Dans ce contexte, le fonctionnement des communautés microbiennes - encore très peu étudiés dans de tels milieux - était important à préciser. L'effet du stress halin sur la transformation de la matière organique dans la litière de pin d'Alep issues des calanques de Marseille a été estimé ainsi que le potentiel de biodégradation d'un polluant chronique, l'anthracène, un Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques. Différents approches in situ, ex situ et in vitro ont été utilisées en associant différentes méthodes afin de mesurer l'état fonctionnel du milieu (activités enzymatiques, respirométrie basale), la diversité fonctionnelle microbienne (Catabolic Level Physiological Profile), la biomasse microbienne et l'évolution chimique de la matière organique (RMN du solide du 13C). En mésocosmes, les laccases, induites par la présence d'anthracène, ont contribué à son oxydation et ont été séquencées par LC/MS/MS afin de déterminer les espèces fongiques à l'origine de leur synthèse. Les résultats montrent que certaines activités enzymatiques du cycle du carbone sont peu affectées par la salinité et l'apport d'anthracène. Toutefois la diversité fonctionnelle des communautés autochtones de litière de pin d'Alep issues de ces environnements est modifiée à une échelle micro-locale par l'effet marin. Par ailleurs les réponses fonctionnelles face à l'apport d'anthracène des communautés microbiennes de litières de pin d'Alep en zone continentale sont différentes de celles des zones littorales.
Author: Noémie Pascault
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Languages : en
Pages : 358
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A l’échelle de l’agro-écosystème, la productivité primaire est sous la dépendance du recyclage des matières organiques du sol (MOS) par l’action des organismes indigènes décomposeurs, qui minéralisent les composés organiques libérant ainsi les nutriments nécessaires à la croissance végétale. A une échelle plus globale, le recyclage des MOS détermine les flux de carbone entre le sol et l’atmosphère, avec des conséquences majeures sur la qualité de l’environnement et les changements globaux. Malgré le rôle central des microorganismes indigènes dans ces processus, la composante microbienne est encore mal connue et souvent considérée comme une boîte noire en termes de diversité et de fonctionnalité. Par conséquent, pour mieux comprendre et prédire l’évolution des MOS et donc les flux de carbone (C) dans les agro-écosystèmes, il est nécessaire de mieux connaitre les populations et les mécanismes microbiens impliqués dans leur dégradation et transformation. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse était de progresser dans la connaissance de la réponse des communautés microbiennes telluriques à l’apport de résidus de culture. Cette réponse des communautés microbiennes a été abordée en termes de (i) succession des populations impliquées dans les processus de dégradation de ces MOF (matières organiques fraîches), (ii) lien avec leur fonction de dégradation et répercussion sur la dynamique des matières organiques, et (iii) rôle dans les processus de stockage/déstockage du carbone via les processus de « priming effect ». Différents paramètres pouvant moduler la dégradation des résidus et la dynamique des communautés ont été pris en compte : modalité d’apport des résidus (pratiques culturales), qualité biochimique des résidus (différentes espèces végétales), et température. La stratégie globale de recherche développée repose sur des expérimentations de terrain et au laboratoire impliquant différentes échelles spatiales (du microcosme de sol à la parcelle agronomique) et temporelles (du temps de génération microbien aux cycles culturaux). La réponse des communautés microbiennes à l’apport de résidus a été évaluée par l’utilisation de méthodes moléculaires permettant de caractériser sans a priori la diversité des microorganismes du sol (empreintes moléculaires, clonage/séquençage, séquençage haut débit). En parallèle, un suivi quantitatif et qualitatif de la matière organique du sol, par des méthodes de biochimie ou de spectroscopie, a été réalisé afin d’établir le lien entre la dynamique des communautés microbiennes et le devenir de la matière organique dans le sol. Les deux premiers chapitres du manuscrit portent sur des expérimentations réalisées au terrain (conditions naturelles) afin d’évaluer l’influence de la localisation des résidus (résidus de blé incorporés vs. laissés en surface ; site expérimentale INRA Mons) d’une part et d’autre part de la qualité biochimique des résidus (résidus de blé, colza et luzerne incorporés, site expérimentale INRA Epoisses) sur la dynamique des communautés microbiennes du sol. Les résultats obtenus mettent en évidence une forte influence de la localisation comme de la qualité biochimique des résidus sur les successions de populations microbiennes induites suite à l’apport. Des populations/groupes microbiens stimulés spécifiquement dans chaque modalité ont été identifiés. Les résultats de diversité ont été mis en regard des dynamiques de décomposition des résidus, afin de faire le lien entre les successions de populations et l’évolution des ressources trophiques. La troisième partie du travail correspond à une expérimentation en conditions contrôlées (microcosmes de sol) nous permettant de coupler des outils moléculaires et isotopiques (ADN-SIP) pour cibler spécifiquement les populations microbiennes activement impliquées dans la dégradation des résidus de culture et les mettre en relation avec les flux de carbone gazeux précisément qualifiés, et plus particulièrement avec la mesure du « priming effect » (fonction de stockage/déstockage des MOS). Le facteur de variation pris en compte a été à nouveau la qualité biochimique des résidus apportés (blé, luzerne). Les taux de minéralisation des résidus observés (luzerne > blé) ont été reliés à des dynamiques de populations spécifiques du résidu apporté. D’autre part, le déstockage du carbone du sol engendré par l’apport de résidus était aussi modulé par la qualité de l’apport et relié à des dynamiques de populations spécifiques du résidu apporté. La diversité de ces populations bactériennes a été caractérisée par pyroséquençage afin de mieux identifier les populations impliquées et leurs attributs écologiques. L’ensemble des travaux a permis d’identifier les successions populationnelles des microorganismes qui sont impliquées dans la dégradation des résidus de culture apportés dans les sols. La diversité de ces populations mais aussi la dynamique de leurs successions ont été démontrées comme étant fortement influencées par les pratiques agricoles mais aussi par la qualité biochimique des résidus. En parallèle, les mesures de flux de CO2 couplées à des techniques d’isotopie ont permis de relier ces modifications de diversité microbienne avec le turn-over des MOS mais aussi avec les potentialités de stockage/déstockage de C dans le sol.
Author: Vanessa Grenier
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Le compostage est un procédé anthropique basé sur le processus naturel de décomposition de la biomasse qui exploite l'activité enzymatique des microorganismes sous le contrôle de plusieurs facteurs environnementaux. Les résidus lignocellulosiques de par leur composition et leur faible pourcentage d'humidité sont particulièrement adaptés au compostage dans lequel ils jouent le rôle d'élément structurant. Bien que majoritairement d'origine végétale, la matière organique dirigée vers les sites de compostages est très diversifiée, tout comme les types de contaminants qu'elle peut incidemment contenir et dont l'impact sur les processus de biodégradation, et de surcroit leur rémanence dans l'environnement, reste largement à investiguer. L'objectif de cette thèse vise ainsi à faire état de l'effet de la composition de la biomasse lignocellulosique et de la présence d'un contaminant fréquent tel que le glyphosate sur le compostage. Pour ce faire, le suivi de la transformation de la matière organique végétale et de la dégradation du glyphosate, l'évolution des paramètres physicochimiques et la dynamique de recrutement des populations bactériennes ont été effectués tout au long du processus. Deux expériences menées sur le terrain visaient dans un premier temps à mesurer l'effet de l'âge d'une plante ligneuse, dans ce cas-ci le saule arbustif (Salix), et d'une période d'entreposage hivernal sur la transformation de la biomasse, et dans un deuxième temps à étudier les dynamiques de succession bactériennes impliquées dans le cycle du carbone et de l'azote lors du compostage de résidus végétaux. Les résultats obtenus ont révélé une différence dans la composition de la biomasse des tiges âgées de 2 ans et de 3 ans. Alors que les premiers contenaient plus de composés extractibles, les seconds étaient plus riches en sucres structuraux. Ces différences expliquent une hausse des températures plus forte et plus rapide dans le tas de copeaux de tiges plus jeunes. La diminution des composés extractibles, la conservation des sucres structuraux et l'augmentation de la proportion de lignine démontrent l'importance de la source de carbone soluble pour l'initiation de la décomposition du bois et la récalcitrance des éléments lignocellulosiques durant l'entreposage hivernal. La seconde expérience a mis en évidence une très grande diversité de bactéries responsables de la décomposition de la cellulose, des hémicelluloses et de la lignine durant la phase thermophile du compostage. Cette phase qui était le théâtre d'une activité intense comptait moins d'espèces, mais ces dernières étaient très abondantes, une tendance qui s'est inversée avec la maturation de la matière organique. La dynamique observée traduit une redondance fonctionnelle des communautés qui semblent évoluer selon la température, le taux d'oxygène et la nature du substrat disponible. Une troisième expérience menée en milieu contrôlé a ensuite démontré l'impact négligeable du glyphosate sur l'activité microbienne et l'évolution des paramètres physicochimiques lors du compostage. Le glyphosate était presque ou entièrement dégradé à l'issue du compostage et la présence du principal produit de dégradation, l'acide aminométhylphosphonique (AMPA) n'a d'ailleurs même pas pu être quantifiée durant l'expérience. L'impact du glyphosate sur les communautés bactériennes était également négligeable. Seules quelques bactéries étaient différentiellement abondantes entre les deux traitements, la grande majorité étant moins abondante dans le traitement contenant du glyphosate. La richesse en espèces aux différents temps d'échantillonnage était la même entre le traitement témoin et le traitement contenant du glyphosate « pur » et l'analyse de la bêta-diversité n'a relevé aucune différence significative entre les communautés présentes dans le traitement témoin et le traitement glyphosate. Cette thèse a ainsi fait valoir l'importance de la nature initiale de la matière organique sur l'activité microbienne, le recrutement et la dynamique des communautés durant le compostage, tandis que la présence du contaminant glyphosate s'est présenté comme un facteur beaucoup moins déterminant sur les processus de décomposition et l'abondance des espèces bactériennes. Ces informations devraient non seulement permettre d'optimiser le traitement de la matière organique par compostage, mais aussi de mieux évaluer les risques potentiels associés au compostage de biomasse contaminé.
Author: Zaher Sallih
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Languages : fr
Pages : 286
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Book Description
DE LA PAILLE DE BLE MATURE MARQUEE AU 14C ET AU N15 A ETE INCUBEE DURANT DEUX ANS, A TEMPERATURE ET HUMIDITE CONTROLEES, DANS DEUX TYPES DE SOL. SUR LA MOITIE DE CHAQUE TYPE DE SOL, DOUZE CULTURES SUCCESSIVES DE BLE ONT ETE REALISEES, PENDANT QUE L'AUTRE MOITIE A ETE MAINTENUE SANS PLANTE DANS LES MEMES CONDITIONS. DURANT LES STADES INITIAUX DE DECOMPOSITION RAPIDE DU MATERIEL VEGETAL, LA PRESENCE DE RACINES A LEGEREMENT REDUIT LA MINERALISATION DU CARBONE. PAR CONTRE, DURANT LES STADES ULTERIEURS, LORSQUE LE MATERIEL LABILE AVAIT DISPARU, LA PRESENCE DE RACINES A PROVOQUE UN SURCROIT DE MINERALISATION DU CARBONE MARQUE ET DU CARBONE NATIF DU SOL. LA DYNAMIQUE DE LA BIOMASSE MICROBIENNE EST CARACTERISEE PAR UN DEVELOPPEMENT RAPIDE EN REPONSE A L'EXISTENCE DE SUBSTRATS FACILEMENT MINERALISABLES. DURANT LES STADES DE FORTE ACTIVITE BIOLOGIQUE DU SOL, LA PRESENCE DE PLANTES A RALENTI PROVISOIREMENT L'EVOLUTION DE LA BIOMASSE MICROBIENNE. APRES EPUISEMENT DU SUBSTRAT LABILE, LA BIOMASSE MICROBIENNE EN ABSENCE DE PLANTE A ETE DIMINUEE D'UN FACTEUR DE 3 A 4, TANDIS QUE, EN PRESENCE DE PLANTES, LES COMPOSES RHIZODEPOSES LUI PERMETTENT DE SE MAINTENIR A UN NIVEAU ELEVE. CETTE BIOMASSE RHIZOSPHERIQUE A PROVOQUE LA MINERALISATION DES COMPOSES HUMIFIES RELATIVEMENT STABLES DU SOL. AINSI, UN SURCROIT DE MOBILISATION DE N D'ORIGINE NATIVE DU SOL A ETE CONSTATE DANS LE SOL AVEC PLANTES PAR RAPPORT AU SOL NU
Author: HERY ANDRIATIANA.. RANDRIAMAHEFA
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Languages : fr
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Book Description
Author: Bernard Martin
Publisher: Editions L'Harmattan
ISBN: 2296422403
Category : Social Science
Languages : fr
Pages : 304
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Book Description
Érosion, désertification des terres demandent d'urgence une approche globale de la fertilité en connexion avec les ressources alimentaires, le climat et la question capitale de l'eau. Sous quelles conditions primordiales les plantes peuvent-elles croître et fournir des récoltes ? Alors qu'il méritent de faire l'objet d'un Plan Marshall, comment se fait-il qu'humus et argiles ne figurent pas dans les priorités internationales ?
Author: Jérémy Puissant
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Languages : en
Pages : 0
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Book Description
Les sols de montagne constituent un réservoir majeur de carbone stocké sous forme de matière organique (carbone organique du sol, COS), potentiellement hautement vulnérable aux changements des conditions climatiques. Afin de comprendre les répercussions des changements des conditions climatiques sur la dynamique du COS des sols de montagne, cette thèse s'appuie sur une expérimentation de transplantation altitudinale de monolithes de sol de prairie subalpine calcaire, mise en place dans le Jura Suisse en 2009. Cette expérimentation permet de simuler deux scénarios réalistes de changements climatiques attendus au cours du 21éme siècle, visant à réchauffer et assécher le climat (+2°C et +4°C ; -20% et -40% de précipitations).La démarche conceptuelle de cette thèse a été d'étudier les effets des changements des conditions climatiques (variations saisonnières et manipulation climatique) au bout de quatre années d'expérimentation sur (i) la dynamique des communautés microbiennes et de leur activité enzymatique de décomposition du COS, (ii) la dynamique de différents pools de COS qui constituent la ressource énergétique des micro-organismes décomposeurs, (iii) les interactions s'établissant entre les communautés microbiennes et leurs ressources énergétiques et (iv) les stocks de COS du sol.Nos résultats montrent une très forte dynamique saisonnière du processus de décomposition microbienne se traduisant par de fortes activités enzymatiques de décomposition, une biomasse microbienne plus importante et une structure des communautés microbienne différente lors de la saison hivernale par rapport à la saison estivale. Ces résultats sont en lien avec la dynamique observée des pools les plus labiles du COS (C organique extractible à l'eau et C organique particulaire libre), et des modèles d'équations structurelles montrent que les conditions climatiques (variations saisonnières et manipulation climatique) modifient les interactions s'établissant entre les communautés microbiennes et leurs ressources pour contrôler la décomposition enzymatique du COS.Enfin, ce travail de thèse montre une forte diminution des concentrations en COS sous l'effet de la manipulation climatique, qui ne peut être expliquée par une décomposition microbienne accrue du COS. Au contraire, nos résultats suggèrent que la diminution de la concentration en COS pourrait être due à l'accélération des processus pédologiques naturels sous les scénarios de changement climatique au sein de ces sols calcaires de prairies subalpines, avec une décarbonatation accrue favorisant la lixiviation du carbone organique dissous et le lessivage du pool de COS associé aux argiles. Ces résultats inédits offrent de nouvelles perspectives de recherche sur les effets des changements climatiques sur l'évolution des stocks de COS.
Author: Léo Ruamps
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Languages : fr
Pages : 156
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Book Description
Comprendre les interactions entre les communautés microbiennes du sol et les conditions environnementales qu’elles rencontrent est primordial tant pour conserver la qualité des sols que pour gérer les flux de carbone à l’interface sol-atmosphère. La plupart des modèles actuels de temps de résidence du carbone des sols ne considèrent pas explicitement les caractéristiques spécifiques des communautés microbiennes responsables de la décomposition de la matière organique du sol (MOS). De fait, les interactions entre les communautés microbiennes et leur habitat ne sont pas prises en compte alors que de nombreuses études ont montré leur importance. Ce travail de thèse explore les interactions entre communautés microbiennes et leur habitat immédiat : le système poral du sol, ainsi que les effets de ces interactions sur l’activité microbienne et la structure des communautés microbiennes. Dans un premier temps, nous avons marqué les communautés microbiennes au moyen d’un substrat marqué au 13C (fructose) dans des échantillons non perturbés d’un sol limoneux. Ce substrat a été placé, par ajustement du potentiel matriciel, dans trois microhabitats de tailles différentes (0.2-3, 0.9-97 et 10-290 μm). L’extraction des profils PLFA, après 13 jours d’incubation, montre qu’il existe une biogéographie microbienne à l’échelle porale ainsi que des différences d’activité des communautés microbiennes selon le microhabitat considéré. Dans un deuxième temps, nous avons cherché à analyser les facteurs influençant l’activité microbienne à l’échelle du système poral, facteurs biotiques (nature des populations microbienne) et abiotiques (disponibilité des substrats organiques, conditions physiques locales). Nous avons stérilisé puis inoculé des échantillons de sol avec des communautés microbiennes monospécifiques à deux potentiels matriciels différents, nous permettant de cibler deux microhabitats (0.3-3 & 14-97 μm). Nos résultats montrent que les microhabitats correspondant à ces classes de taille de pore diffèrent du point de vue de la disponibilité du carbone natif ainsi que des taux de minéralisation de celui-ci. Dans un dernier temps, nous avons souhaité établir l’influence des facteurs historiques et contemporains dans la détermination de la biogéographie microbienne. Nous avons considéré deux échelles spatiales de facteurs contemporains : globale (type de sol) et locale (taille de classe de pore). Nous avons stérilisé deux sols de textures différentes (limoneux vs. sableux) et procédé à des inoculations croisées avec leurs communautés microbiennes totales préalablement extraites. Ces communautés ont été inoculées à deux potentiels matriciels différents ciblant deux microhabitats différents (sol sableux : 0.3-3 & 6-97 μm, sol limoneux : 0.3-3 & 14-97μm). Après 92 jours, la structure des communautés semble déterminée de façon concomitante par les facteurs historiques et contemporains. Le résultat novateur est l’importance du microhabitat considéré dans la détermination de cette biogéographie. La conclusion de ce travail de thèse est qu’il est indispensable, à l’avenir, de considérer la vie microbienne du sol à son échelle spatiale, que l’on travaille sur son activité ou sur la structure des communautés.
