Éditeur(s) : HAL CCSD Springer Verlag
Résumé : International audience
Standard microbial evolutionary ontology is organized according to a nested hierarchy of entities at various levels of biological organization. It typically detects and defines these entities in relation to the most stable aspects of evolutionary processes, by identifying lineages evolving by a process of vertical inheritance from an ancestral entity. However, recent advances in microbiology indicate that such an ontology has important limitations. The various dynamics detected within microbiological systems reveal that a focus on the most stable entities (or features of entities) over time inevitably underestimates the extent and nature of microbial diversity. These dynamics are not the outcome of the process of vertical descent alone. Other processes, often involving causal interactions between entities from distinct levels of biological organisation, or operating at different time scales, are responsible not only for the destabilisation of pre-existing entities, but also for the emergence and stabilisation of novel entities in the microbial world. In this article we consider microbial entities as more or less stabilised functional wholes, and sketch a network-based ontology that can represent a diverse set of processes including, for example, as well as phylogenetic relations, interactions that stabilise or destabilise the interacting entities, spatial relations, ecological connections, and genetic exchanges. We use this pluralistic framework for evaluating (i) the existing ontological assumptions in evolution (e.g. whether currently recognized entities are adequate for understanding the causes of change and stabilisation in the microbial world), and (ii) for identifying hidden ontological kinds, essentially invisible from within a more limited perspective. We propose to recognize additional classes of entities that provide new insights into the structure of the microbial world, namely ``processually equivalent'' entities, ``processually versatile'' entities, and ``stabilized'' entities.
ISSN: 0169-3867

hal-01544796
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01544796
DOI : 10.1007/s10539-012-9350-2

Résumé : En raison de sa richesse en ressources génétiques, et des utilisations traditionnelles locales qui en sont faites, la biodiversité végétale issue du bassin amazonien constitue une véritable source de principes actifs à valoriser. L’espèce Euterpe oleracea Mart., vernaculairement appelée baie d’açai, qui connaît un intérêt scientifique important, est le parfait exemple de ressources naturelles bioactives valorisées issues de cette zone géographique. Les études scientifiques lui confèrent de très nombreuses propriétés biologiques, mais, la plus connue et la plus médiatisée est sa capacité antioxydante liée majoritairement à sa composition polyphénolique. En Guyane française, on peut parler de « diversité » au sein de la famille des Palmiers puisque plus de 75 espèces y ont été recensées. Parmi lesquelles, on peut citer une espèce très commune ayant des propriétés surtout alimentaires, et dont la connaissance phytochimique reste, à l’heure actuelle, très limitée : l’Oenocarpus bataua Mart dit patawa. Ce sujet de thèse de doctorat s’articule autour de la mesure de l’activité antioxydante du fruit mûr de ce palmier, et de la détermination des polyphénols responsables de cette dernière. La singularité de ce travail réside dans l’étude des différentes composantes tissulaires du fruit : mésocarpe, épicarpe et mélange épicarpe/mésocarpe (MEM). Dans un premier temps, les conditions les plus favorables d’extraction de biomolécules (notamment de l’épicarpe et du mésocarpe) ont été définies à l’aide du test DPPH. Les tests préliminaires effectués sur les tissus pris séparément, ont conduit à sélectionner un mélange acétone/eau (70/30, v/v) pour révéler, au mieux, la capacité antioxydante de chaque partie du fruit. Une étape de délipidation initiale s’est avérée nécessaire dans le cas de l’étude du mésocarpe. La confirmation de l’activité antioxydante a été réalisée au moyen d’autres tests d’activité chimique (TEAC, FRAP, ORAC), et a été complétée par l’utilisation d’un test d’activité biologique (KRL) en raison de ses mécanismes réactionnels plus complets. Il en ressort que le tissu végétal le plus antioxydant est le mésocarpe qui contient des proanthocyanidines, famille de composés phénoliques connue pour ses nombreuses activités biologiques.Le même travail a été effectué sur les tissus regroupés (fruit global ou MEM). Ainsi, a été retenue l’utilisation du solvant mixte acétone/eau sans étape de délipidation initiale. La capacité antioxydante du fruit étudié a été comparée à celle de l’açai, espèce choisie comme référence. Il s’avère que les extraits d’açai ont une activité antioxydante très supérieure à celle du patawa lorsqu’ils sont testés vis-à-vis de l’ORAC et du KRL. Le tissu mésocarpe a, lui, démontré une capacité antioxydante supérieure à celle de l’açai. Ces résultats sont à associer avec la composition phytochimique propre à chaque fruit. La composition polyphénolique du fruit de patawa, déterminée par UPLC/MSn, supposerait la présence d’anthocyanes, de tanins condensés, de stilbènes et d’acides phénoliques. Ces travaux, qui méritent d’être approfondis, en particulier pour le mésocarpe, ouvrent de nouvelles perspectives d’utilisation du fruit patawa, en particulier l’incorporation de composés phénoliques issus du mésocarpe dans des formulations galéniques ayant attrait aux domaines de la Nutrition, de la Cosmétique et de la Pharmaceutique.
Due to its wealth in genetic resources, and to traditional uses, plant biodiversity issued from the Amazonian Basin is a real source of active process to valorize. The specie Euterpeoleracea Mart., usually called acai berry, which is experiencing a huge scientific interest, is the perfect example of valued natural bioactive resources from the geographic area. Scientific studies give it many biological properties, but the most known is its antioxidant property mainly due to its polyphenolic composition. In French Guiana, we can use the term “diversity” within the palm family with more than 75 species identified. Among them is a common species, Oenocarpus bataua Mart., called “Patawa”, mainly with alimentary properties but for which knowledge of phytochemical properties is until now very poor. The present research deals with determining the antioxidant activity of this palm fruit and with the identification of the polyphenols responsible for it.The uniqueness of this work lays in the study of the different tissue components of this fruit namely the mesocarp, the epicarp and mixing epicarp / mesocarp (MEM). In a first time, the most favorable extraction conditions of biomolecules (particularly of the epicarp and mesocarp) were defined using the DPPH test. The preliminary tests performed on those tissues taken separately, have led to select an acetone / water (70/30, v / v) to reveal, at best, the antioxidant capacity of each part of the fruit. An initial defatting step was necessary in the case of the study of the mesocarp. The confirmation of the antioxidant activity was carried out by other tests of chemical activity (TEAC, FRAP, ORAC), and was supplemented by the use of a bioassay (KRL) due to its more complete reaction mechanisms. Results point out that the most antioxidant tissue is the mesocarp that contains proanthocyanidins, phenolics of a chemical family known for its numerous biological activities.The same work was performed on tissues combined (overall result). The mixed solvent acetone / water, without initial defatting step, has been selected. The antioxidant capacity of fruit was compared to that of the Acai specie chosen as a reference. It turns out that acai extracts have antioxidant activity much greater than that of Patawa when tested vis-à-vis of ORAC and KRL. In contrary, mesocarp tissue has a greater antioxidant capacity than that of Acai. These results can be associated with the phytochemical composition of each fruit. The polyphenolic composition of the fruit of Patawa determined by UPLC / MSn, reflects the presence of anthocyanins, condensed tannins, stilbene and phenolic acids. This work, which deserves to be deepened, especially for the mesocarp tissue, opens new prospects for the use of Patawa fruit, especially the incorporation of phenolic compounds from the mesocarp in pharmaceutical formulations linked to the fields of Nutrition, of Cosmetics and Pharmaceuticals.

http://www.theses.fr/2012AGUY0573/document

Résumé : Les mutualismes, interactions interspécifiques où chaque partenaire retire un bénéfice net de leur association, sont centraux dans l’origine et l’organisation de la biodiversité. Bien que globalement bénéfiques pour chacun des partenaires, ces interactions n’enlèvent rien à l’égoïsme inhérent de chaque espèce pour sa survie et sa reproduction, générant des conflits d’intérêts entre les espèces. Ainsi, comprendre les processus écologiques et évolutifs qui maintiennent le caractère mutualiste d’interactions entre plusieurs espèces est primordial dans la compréhension du maintien de la biodiversité. Néanmoins, le corpus scientifique s’est jusqu'à présent surtout concentré sur des paires d’espèces en interaction. Or, ces avancées scientifiques restent partielles car la plupart de ces interactions s’englobent dans un contexte communautaire. C’est dans ce cadre conceptuel que se place mon travail de thèse. Alors que la diversité structurelle des mutualismes de protection entre plantes et fourmis en ont fait un modèle d’étude clé dans la compréhension des mutualismes, j’ai concentré mes recherches sur l’intégration d’un troisième partenaire fongique pour comprendre ses conséquences sur les résultantes écologiques et évolutives de ces mutualismes tripartites. Je me suis tout d’abord intéressé à définir la relation qui lie de façon mutualiste le champignon aux deux autres partenaires et à établir les conflits d’intérêts émanant de ces différentes interactions pour comprendre quels facteurs permettaient de les réguler. Ainsi, la relation qui lie le champignon aux fourmis peut être qualifiée d’agriculture. Les fourmis protègent, nourrissent et disséminent le champignon et celui-ci, via ses propriétés structurales, permet l’élaboration de galeries servant de piège pour capturer des proies. Ce phénomène crée cependant un conflit d’allocation de la force ouvrière des fourmis et nuit directement aux bénéfices de la plante par une diminution de l’intensité des patrouilles sur ses feuilles, diminuant consécutivement sa protection et sa fitness. Néanmoins, le rôle du champignon dans les transferts de nutriments entre les fourmis et la plante, ainsi que certaines réponses évolutives de la plante permettent de réguler ces conflits, stabilisant les bénéfices nets de chaque partenaire dans ce mutualisme tripartite. Puis, je me suis concentré à comprendre comment certains facteurs évolutifs pouvaient moduler cette résultante écologique. La prise en compte du caractère multipartite d’un mutualisme change radicalement la vision de l’évolution des mutualismes jusqu’alors étudiée entre paires d’espèces. Alors que le corpus scientifique s’accorde à dire que la spécialisation entre espèce par coévolution renforce la stabilité et les bénéfices perçus par chaque partenaire, le contexte multipartite semble altérer ces prédictions. Au contraire la spécialisation multipartite peut être dans certains cas un moteur d’instabilité et de baisse des bénéfices. Enfin cette thèse permet de faire le lien entre deux concepts qui s’opposent : la coévolution diffuse et la coévolution par paire. Je montre ainsi que la coévolution peut intervenir sur plus de deux espèces à la fois, mais qu’elle peut quand même entrainer une spécialisation multispécifique. Finalement, au contraire des prédictions de la coévolution diffuse, cette thèse montre que plusieurs pressions de sélection contrastées émanant de différentes espèces envers un seul trait d’une troisième espèce peuvent promouvoir la spécialisation multi-spécifique.
Mutualisms, defined as interspecific interactions where each partner receives net benefices from their interactions, are central to the organization of earth biodiversity. Although globally beneficial for each partner, such interactions do not modify the inherent selfishness of species for their survival and reproduction, generating conflicts of interests between species. Thus understanding the ecological and the evolutionary processes maintaining positive outcomes in mutualisms is fundamental to understand how mutualisms shape earth biodiversity. However, scientific research on mutualisms has most of the time focused on interaction between pairs of species. Such knowledge is thus partial as mutualisms are embraced in a community context. My doctoral thesis takes place in this conceptual framework. I focused my research on the integration of a third fungal partner in protective interactions between ants and plants to evaluate its consequences on the ecological and evolutionary outcomes of such mutualisms, taken as multispecies interactions. I first focused my researches in defining the mutualistic interaction linking the fungal partner with its two other associates and in revealing any conflict of interests and their regulation that may emerge from such tripartite interactions. The interactions between the ants and the fungi can be qualified as a case of non-food fungiculture. The ants protect, provide food and disseminate the fungus, and the latter, thanks to its structural properties, allows the elaboration of galleries used that are then used as trap to capture preys. This phenomenon creates a conflict of interest in the allocation of the worker force, altering host plant benefits through a decrease of worker patrolling activity and consequently leaves protection and thus fitness. However, the role of the fungus in the nutrient transfers between ants and plants added to evolutionary responses from the plant allows regulating this conflict, stabilizing the net benefits towards the plant. Then I have concentrated my researches in understanding how evolutionary factors would modulate the ecological outcomes of such interactions. Taking into account the multispecific character of mutualisms changes radically the vision on the evolution of mutualisms when pair of species are considered. While it is widely accepted that specialization of mutualist species through coevolution reinforce the stability of the interaction and the net benefit of each partner, the multispecific context seems to deviate these predictions. Conversely, I show that specialization between three mutualistic partners can drive instability and decrease of benefits. Finally, the results of this thesis join the gap between two previously opposed concepts: diffuse coevolution and pairwise coevolution. I show that coevolution can happen between more than two species simultaneously and that it can drive mutlispecific specialization. Opposed to the diffuse coevolution, I show that contrasting selective pressures on a same trait from different partner can promote specialization of species.

http://www.theses.fr/2013AGUY0622/document