Soutenance de thèse de Arnaud LAVEILHE

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie - Spécialité Microbiologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
PGPR,Colza,Inoculum mixte,
Keywords
PGPR,Rape,Mixed inoculum,
Titre de thèse
Etude du potentiel d'un inoculum mixte dans l'amélioration de la santé du colza
CHARACTERISATION OF THE POTENTIAL OF A BACTERIAL INOCULUM ON THE IMPROVEMENT OF THE HEALTH OF THE OILSEED RAPE
Date
Vendredi 20 Octobre 2017 à 14:00
Adresse
CEA Cadarache Amphi du bât 121 13115 Saint-Paul-lez-Durance
Amphi du bât 121, CEA Cadarache
Jury
Directeur de these Thierry HEULIN CEA de Cadarache, Institut de biosciences et biotechnologies
Rapporteur Feth el Zahar HAICHAR Université Claude Bernard Lyon 1, laboratoire d’écologie microbienne UMR CNRS 5557 / UMR INRA 1418
Examinateur Antoine BONHOMME Bioline AgroScience
Rapporteur Pierre-Alain MARON INRA, UMR1347 Agroécologie
Examinateur Chantal TARDIF Université d’Aix-Marseille
Examinateur Lucie MICHé Université d’Aix-Marseille

Résumé de la thèse

Le modèle de production agricole actuel est en pleine évolution. Là où jadis prévalaient le volume et la qualité des productions, les enjeux actuels intègrent de nouvelles exigences reposant sur l’éthique et le développement durable. La question n’est donc plus de « comment produire plus » mais bien « comment produire plus efficacement ». Désormais, il n’est donc plus envisageable de dépendre uniquement de l’usage de produits phytosanitaires pour garantir un rendement suffisant des cultures. La sortie de cette dépendance passe par l’exploration de nouvelles voies d’amélioration basées sur des démarches scientifiques. Parmi les éléments de réponse proposés, l’axe exploré dans le cadre de ce travail repose sur l’amélioration de la compréhension des mécanismes mis en jeux au sein de la rhizosphère. Cette rhizosphère, définie comme étant la fraction du sol immédiatement influencée physico-chimiquement et biologiquement par les racines vivantes des plantes, est le siège de nombreuses relations mutualistes impliquant un bénéfice réciproque entre la plante et les populations microbiennes associées. Ces bactéries, appelées PGPR pour «Plant Growth-Promoting Rhizobacteria» ont sur la plante de multiples effets bénéfiques (phytostimulation, biocontrôle, nutrition, hydratation, etc.) qui seront détaillés dans la première partie de ce travail. Un panel de sept souches bactériennes du type PGPR a été testé en interaction avec le colza, plante modèle pour cette étude dans le but d’évaluer la réponse de cette plante à l’inoculation. Des résultats préliminaires encourageants ont été obtenus in vitro quant à la capacité de ces rhizobactéries à croître en ayant les exsudats racinaires pour seule ressource de carbone et d’énergie. Ce travail a été complété par une étude sur l'expression des gènes phytobénéfiques, phlD et hcnA, de Pseudomonas brassicacearum co-cultivé avec des champignons phytopathogènes et deux autres rhizobactéries (Kosakonia sacchari anciennement Enterobacter radicincitans et Rhizobium alamii) en présence ou en l'absence de plante, et en fonction de la disponibilité du fer. La meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régissant les équilibres écologiques entre populations microbiennes au sein de la rhizosphère permettra d’apporter de nouveaux éléments de réponse aux problématiques soulevées pas l’évolution des techniques de cultures vers des pratiques plus respectueuses de la Terre et des Hommes.

Thesis resume

Agricultural production is changing. Now, this way of production includes new considerations as ethics and sustainable development. The main question is not any more “how to produce more” but “how to produce better?” The use of chemicals inputs cannot remain a solution to yield well and alternatives methods based on the recent scientific results are under investigation. One of these solutions is a better understanding of the mechanisms governing the microbial interactions in the rhizosphère. Rizosphere is defined as the part of the soil directly under influence of living roots of plants. This soil fraction is characterized by an intense biological activity where plant and microorganisms interact under saprophytic, associative or symbiotic mechanism. Beneficial microorganisms, called PGPR for «Plant Growth-Promoting Rhizobacteria», are able to use root exudates as sole carbon and energy source and produce beneficial molecules stimulating plant growth, improving water and nutrients uptake or preventing plants diseases. Theses beneficial mechanisms are reviewed in the first part of this work. Seven bacterial strains have been tested for their phytobeneficial abilities and their effect on rapeseed growth. Results from preliminary in vitro experiments have been confirmed using in planta experiments for which plant root exudates were the sole carbon and energy source for the tested rhizobacteria. The main objective of this study was to propose a mixt inoculum able to generate complementary phytobeneficial effects on rapeseed. Several trials have been carried out to evaluate the capacity of the inoculated strains to persist and grow in a non-sterile soil and their impact on the endogenous microbiota using a 16S rDNA metabarcoding analysis. This work has been completed by an evaluation of the expression of phytobeneficial genes, phlD and hcnA, in Pseudomonas brassicacearum co-cultivated with plant pathogen fungi and two other rhizobacteria (Kosakonia sacchari previously Enterobacter radicincitans and Rhizobium alamii) in presence or absence of plant, as well as in relation to iron availability. We found that P. brassicacearum antifungal activity is dependant on DAPG production. A better understanding of the microbial phytobeneficial mechanisms acting in the rhizosphere at the community level is a prerequisite of a successful application of microbial inoculation to face new challenges of modern agriculture.