Effects of the relatedness of arbuscular mycorrhizal fungi on associated species ecology

More than 80 % of vascular plants in the world form symbioses with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). AMF supply plants with nutrients such as phosphate and nitrogen, and can also help the plants to take up water. Hence, the symbiosis can greatly influence the growth and the defence of plants. By modifying plant productivity and diversity, AMF are considered as keystone species in ecosystems, playing a role that ultimately affects many food webs. This is why mycorrhizal symbioses have been investigated for several decades by many research groups. ¦However, a large part of the scientific research done on AMF symbiosis has focused on the interaction between one plant and one fungus. This situation is far from realistic, as in natural ecosystems, many different fungal strains and species are co-existing and interacting in a belowground network. The main goal of this PhD was to investigate first, the interaction occurring among different co-existing AMF depending on their genetic relatedness and second, the outcome of the interaction and their effects on associated species. ¦We found that AMF genetic relatedness partly explains the interaction among AMF, and this was in agreement with theories made for completely different species. Briefly, we demonstrated that AMF isolates of the same species coexisted more easily when they were closely-related, whereas AMF from different species were more in competition in this case of high relatedness. We also demonstrated that coexistence and competition among AMF can mediate plant growth as well as herbivore behaviour, opening new insights in our understanding of AMF effects on ecosystem functioning. ¦Overall, the results of the different experiments of this PhD highlight the necessity of using multiple AMF to understand their interactions. Even so, we demonstrated here that simple species richness is not enough to understand these interactions and genetic relatedness among the co-existing AMF is a parameter that must be taken into account. ¦-¦Sur Terre, plus de 80 % des plantes vasculaires forment des symbioses avec des champignons endomycorhiziens a arbuscules (CEA). Ces CEA permettent aux plantes d'acquerir plus facilement des nutriments tels que des phosphates, des nitrates, ou simplement de l'eau. Ainsi, cette symbiose peut avoir un effet important a la fois sur la croissance mais aussi sur la defense des plantes. En modulant la productivite et la diversite des plantes, les CEA sont donc des especes clefs dans l'ecosysteme. Leur presence peut avoir des repercussions sur l'ensemble des reseaux trophiques. C'est pourquoi de nombreuses equipes de recherches etudient ces symbioses mycorhizienes depuis plusieurs decennies. ¦La plupart des etudes concernant ces symbioses se sont focalisees sur l'action d'une espece de CEA sur une espece de plante. Malheureusement, cette situation ne correspond pas a ce que l'on peut retrouver dans la nature, ou de nombreuses souches et de nombreuses especes de CEA coexistent et interagissent dans un reseau mycelien souterrain. Le principal but de cette these etait d'etudier, premierement les interactions entre les different CEA en fonction de leur apparentement genetique, et deuxiemement, d'etudier l'effet de ces interactions fongiques sur l'ecologie des especes associees. ¦Au cours des differentes experiences de cette these, nous avons demontre que l'apparentement genetique entre les CEA expliquait une part non negligeable de leurs interactions. En resume, plus l'apparentement genetique entre des souches de CEA d'une meme espece sera grand, plus ces souches seront capables de coexister. En revanche, s'il s'agit d'especes differentes de CEA, plus elles seront apparentees, plus la competition sera grande entre elles. Nous avons egalement demontre que la coexistence et la competition entre differents CEA peut modifier a la fois la croissance des plantes mais aussi le comportement de leur predateurs, ce qui ouvre de nouvelles perspectives sur notre comprehension des effets des CEA dans le fonctionnement des ecosystemes. ¦Globalement, les resultats de nos differentes experiences mettent en evidence la necessite d'utiliser plusieurs souches ou especes de CEA pour mieux comprendre leurs interactions. Quand bien meme, nos experiences demontrent que le simple recensement du nombre d'especes de CEA n'est pas suffisant pour comprendre les interactions et que l'apparentement genetique des CEA coexistants est un parametre qui doit etre pris en compte.