Bridging scales in the Arbsucular Mycorhizal Symbiosis
Relier les échelles dans la symbiose mycorhizienne à arbuscules
Résumé
The microscopic life of soils is responsible for large macroscopic flows of matter at a planetary scale. However, the complexity of ecosystems and the organisms that comprise them makes it difficult to scale from one level to another. The thesis titled "Linking Scales in Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis" establishes connections between objects ranging from the size of a lipid droplet (~500nm) to the total length of fungal hyphae at a planetary scale (~10^20m).The first chapter introduces a framework for analyzing fungal colonies through 'travelling waves', connecting the microscopic scale of individual hyphal behavior to macroscopic variables such as density and propagation speed. These results constitute the first analysis of experimental data with high degree of spatiotemporal resolution of a branching organism's morphogenesis dynamics.The second details the ecological consequences of this macroscopic propagation by quantifying the resource exchange it entails. This result sheds new light on mycorrhizal science by linking phenotypic traits of fungal colonies to their impact on trade with plants in different environments.The third chapter focuses on the microscopic underpinning of bidirectional resource trade within the Arbuscular Mycorhizhal (AM) fungal colonies. It aims at characterizing the robust physical mechanisms that allow the directed transport of carbon and phosphorous over the centimeter wide colony.In an annex chapter, the results are projected at the scale of ecosystems. The work on the radius of the hyphae particularly helps to reduce the calculation uncertainty on the total biomass of mycorrhizal fungi in an ecosystem and at a planetary scale.
La vie microscopique des sols est responsable de large flux macroscopique de matière à l’échelle planétaire. Mais la complexité des écosystèmes et des organismes qui les constituent rend difficile le passage d’une échelle à l’autre. La thèse intitulée "Relier les échelles dans la symbiose mycorhizienne arbusculaire" tisse des liens entre des objets allant de la taille de la gouttelette de lipide (~500nm) à la longueur totale d’hyphe de champignons à l’échelleplanétaire (~10^20 m).Le premier chapitre introduit un cadre d'analyse des colonies fongiques par des "ondes de propagation", reliant l'échelle microscopique du comportement individuel des hyphes à des variables macroscopiques telles que la densité et la vitesse de propagation. Ces résultats constituent la première analyse de données expérimentales avec un degré de résolution spatiotemporel élevé d’une dynamique de morphogénèse d’un organisme ramifié.Le chapitre 2 décrit en détail les conséquences écologiques de cette propagation macroscopique en quantifiant l’échange de ressources qu’elle implique. Ce résultat jette un éclairage nouveau sur la science des mycorhizes en permettant de relier des traits phénotypiques de colonies de champignon à leur conséquence sur la croissance des plantes dans différents environnements. Le troisième chapitre se concentre sur le lien entre les flux de matière dans la colonie de champignons, l'allongement et l'épaississement des hyphes, mettant en lumière l'importance du transport de lipides dans ces champignons, responsables de flux significatifs de carbone à l'échelle planétaire. Enfin, dans un chapitre annexe les résultats sont projetés à l’échelle d’écosystèmes. Le travail sur le rayon des hyphes permet en particulier de réduire l’incertitude de calcul sur la biomasse totale de champignon mycorhiziens dans un écosystème et à Arbuscule à l’échelle planétaire.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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