Les lichens, organismes symbiotiques complexes considérés comme « holobionte », représentent des niches d’une richesse exceptionnelle d’un point de vue microbien et constituent une ressource privilégiée pour la découverte de métabolites spécialisés d’intérêt. Les travaux réalisés lors de cette thèse ont porté, d’une part, sur l’étude de la diversité fongique et bactérienne arborée au sein du lichen Rhizocarpon geographicum et d’autre part, sur la valorisation de la souchothèque d’un point de vue biotechnologique. L’étude de la communauté microbienne de R. geographicum, issu d’environnements côtiers et terrestres, a été étudiée par des approches culture-dépendantes classiques et à haut débit et a permis la constitution d’une souchothèque d’environ 700 bactéries uniques. Au sein de la souchothèque, une bactérie, Paenibacillus etheri; a été selectionnée pour l’étude, dans le domaine du biocontrôle de l’effet de son volatolome sur des nématodes à kystes. De plus, des souches fongiques interagissant deux à deux par un phénomène d’antibiose ont été étudiées suivant les méthodologies OSMAC et de co-culture. L’analyse de leurs profils métaboliques et la mise en place de stratégies de fractionnement ont permis d’isoler, entre autres, sept nouvelles molécules de type érémophilane. Ces molécules ont été caractérisées d’un point de vue chimique et quatre d’entre elles présentent d’intéressantes activités antibactériennes vis-à-vis de Staphylococcus aureus sensible et résistant.