In many Gram-negative bacteria, virulence, and social behavior are controlled by quorum-sensing (QS) systems based on the synthesis and perception of N-acyl homoserine lactones (AHLs). Quorum-quenching (QQ) is currently used to disrupt bacterial communication, as a biocontrol strategy for plant crop protection. In this context, the Gram-positive bacterium Rhodococcus erythropolis uses a catabolic pathway to control the virulence of soft-rot pathogens by degrading their AHL signals. This QS signal degradation pathway requires the expression of the qsd operon, encoding the key enzyme QsdA, an intracellular lactonase that can hydrolyze a wide range of substrates. QsdR, a TetR-like family regulator, represses the expression of the qsd operon. During AHL degradation, this repression is released by the binding of the γ-butyrolactone ring of the pathogen signaling molecules to QsdR. We show here that a lactone designed to mimic quorum signals, γ-caprolactone, can act as an effector ligand of QsdR, triggering the synthesis of qsd operon-encoded enzymes. Interaction between γ-caprolactone and QsdR was demonstrated indirectly, by quantitative RT-PCR, molecular docking and transcriptional fusion approaches, and directly, in an electrophoretic mobility shift assay. This broad-affinity regulatory system demonstrates that preventive or curative quenching therapies could be triggered artificially and/or managed in a sustainable way by the addition of γ-caprolactone, a compound better known as cheap food additive. The biostimulation of QQ activity could therefore be used to counteract the lack of consistency observed in some large-scale biocontrol assays.

Prebiotics, a subset of biostimulants, have garnered attention for their potential to enhance soil conditions and promote plant growth, offering a promising alternative to conventional agricultural inputs. This study explores how two commercial prebiotics, K1^® and NUTRIGEO L^® (SPK and SPN), impact soil functions compared to a control (SP). The experiment involved agricultural soil amended with organic wheat straws and cultivated with Zea mays L. Previous research demonstrated substantial effects of these prebiotics on plant biomass, soil parameters, and microbial community ten weeks after application. The present study delves deeper, focusing on soil microbial abundance, enzyme activities, and metabolic diversity. Analysis revealed that SPN notably increased the fungi-to-bacteria ratio, and both prebiotics elevated the activity of several key enzymes. SPN enhanced α-glucosidase and β-galactosidase activities, while SPK increased arylsulfatase, phosphatase, alkaline phosphatase, and urease activities. Enzymatic indexes confirmed the positive impact on soil functional diversity and fertility. Additionally, prebiotic treatments showed distinct metabolic profiles, with SPK degrading eleven carbon sources more rapidly across five groups and SPN accelerating the decomposition rate of four carbon sources from three groups. These findings highlight the ability of prebiotics to shape microbial communities and enhance soil fertility by modulating their functional activity and diversity.

Les travaux menés durant cette thèse portent sur l’étude de propriétés particulières de la souche P. fluorescens MFE01. La première partie porte sur la relation entre le système de sécrétion de type 6 (SST6) et la mobilité. En effet, cette souche environnementale avirulente possède un SST6 très actif qui lui confère un avantage lors de compétition avec d’autres microorganismes, notamment dans un pathosystème végétal. La présence de plusieurs gènes hcp codant pour des protéines de l’aiguille du SST6, situés en dehors du cluster principal, semble permettre la formation de différentes aiguilles du SST6, ayant des fonctions spécifiques. Parmi les protéines Hcp, la protéine Hcp1 est impliquée dans l’inhibition de la mobilité flagellaire des bactéries cibles, et, de façon remarquable, la délétion du gène codant cette protéine, le gène hcp1, inhibe la mobilité de type « swim » de la souche MFE01. Ainsi, les travaux menés ont permis de formuler des hypothèses sur le rôle du SST6 formé de la protéine Hcp1 et la formation de flagelle. Un faisceau d’indices semble indiquer que le SST6 formé d’Hcp1 serait impliqué dans transport d’un ou plusieurs effecteurs agissant sur la formation des flagelles. Une deuxième partie de ces travaux de thèse se focalise sur d’autres propriétés spécifiques de la souche MFE01. D’une part, la souche MFE01 ne semble pas produire de signaux de communication classiques de Quorum Sensing tout en étant capable d’adopter des comportements sociaux. Nous avons donc entrepris de vérifier cette absence de signaux de communication classiques et proposé l’implication du SST6 dans la communication. D’autre part, nous avons collaboré à la mise en évidence d’une action directe de la souche de MFE01 sur le développement d’une plante modèle indépendamment du SST6 et tenté d’en cerner les mécanismes. Enfin, MFE01 produit des molécules volatiles organiques (VOCs) à action anti-Legionella. Ces travaux contribuent à l’étude de la production de ces VOCs par MFE01 et leurs effets sur les bactéries pathogènes du genre Legionella.