Structure des communautés symbiotiques
Les animateurs
- Daniel Wipf est Professeur à l’Université de Bourgogne in Dijon.
- Pierre-Emmanuel Courty est Directeur de recherche INRAE dans l’unité Agroécologie de Dijon.
Description du groupe de travail
Dans un contexte de transition agroécologique allant d’une gestion conventionnelle utilisant massivement des intrants de synthèse vers une gestion durable limitant l’usage de ces intrants, il est nécessaire de comprendre et de valoriser les microorganismes bénéfiques du sol, des acteurs clés pour garantir la productivité et la qualité des produits agricoles avec une faible empreinte écologique. Dans les interactions plantes-microorganismes bénéfiques, l’amélioration des services (ex. santé des plantes, nutrition, production qualitative et quantitative) a principalement été étudiée à l’échelle de la plante. Actuellement, nous changeons de paradigme et nous passons à une échelle intégrative qui place le microbiote bénéfique du sol au cœur du fonctionnement de l’holobionte plante. Les interactions bénéfiques ne représentent qu’une partie des interactions qui coexistent au sein d’un holobionte entre la plante et ses microorganismes associés mais aussi entre micro-organismes (ex. compétition, facilitation). A l’instar de la première révolution verte qui avait jeté les lignes directrices de la fertilisation, la recherche doit actuellement définir les grandes lignes de l’efficacité symbiotique. La recherche académique sur les interactions entre plantes et symbiotes a été largement réalisée au niveau des espèces. Il existe cependant une variabilité génétique au sein de chaque espèce de l’holobionte (plantes et microorganismes) pouvant fortement affecter l’efficacité symbiotique à plusieurs échelles : survie des microorganismes dans le sol, capacité des microorganismes à coloniser leurs hôtes, diversité des fonctions associés au réservoir des microorganismes. L’établissement (ex : reprogrammation cellulaire) ainsi que le fonctionnement (ex : transfert de ressources vers les symbiotes) de ces interactions mutualistes bénéfiques implique une régulation fine dans la sélection des partenaires qui conditionne l’efficacité des symbioses. L’efficacité est complexe à mesurer car elle (i) dépend de l’échelle de l’étude (ex. cellule, tissus, individu, population, écosystème), (ii) peut évoluer au cours du cycle du développement de la plante, et (iii) peut dépendre de facteurs multiples (ex. historique des pratiques culturales, pédoclimat, itinéraires techniques). Ainsi, plusieurs fronts de sciences sont ouverts :
- disséquer les interactions plantes microorganismes bénéfiques à différentes échelles au sein d’un holobionte (ex. culturomique, métabarcoding, métagénomique),
- définir des marqueurs de cette efficacité permettant de prédire les propriétés émergentes des communautés symbiotiques,
- définir des leviers permettant de maximiser ou d’optimiser l’efficacité de ces interactions plantes-microorganismes (ex. itinéraires techniques, inoculation),
- produire des indicateurs microbiologiques opérationnels en lien avec les filières.
C’est dans ce contexte que ce groupe de travail met l’accent sur les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) en prenant en compte les interactions possibles avec d’autres microorganismes symbiotiques, libres ou non (ex. PGPR, Rhizobium), promoteurs ou facilitateurs de services écosystémiques dans les sols (compétition, antagonisme, synergie) au sein d’un holobionte. Les limites de l’holobionte seront prises en compte dans les interactions plantes-plantes, notamment par l’étude des Réseaux Mycéliens Communs (RMC) formés par les CMA entre les racines de la majorité des plantes cultivées, pérennes ou annuelles. Le groupe de travail se déploie particulièrement sur 6 axes de réflexion :
- Comment évaluer au niveau interspécifique l’efficacité symbiotique des CMA au laboratoire puis aux champs ?
- Quelles stratégies pour la co-sélection d’inoculum symbiotiques complexes (rhizobium, PGPR et CMA) chez différentes variétés de plantes ? Comment prendre en compte dans ces stratégies la compétitivité des associations plante microorganismes à former des structures symbiotiques, leurs efficiences et les interactions possibles entre symbioses (y compris entre plantes symbiotiques) ?
- Quel rôle pour les microorganismes du microbiote du sol indirectement facilitateurs de la symbiose CMA? Comment les prendre en compte ?
- Quels transferts à travers les réseaux mycéliens ? Comment les caractériser et quantifier ? Quels mécanismes, quels déterminants génétiques ? Définissent-ils une cible pour l’amélioration des synergies entre plantes, entre symbioses, au niveau du couvert, dans le cas des cultures associées (légumineuses-céréales par exemple)?
- Comment les professionnels des filières peuvent-ils prendre en compte les CMA ainsi que les communautés symbiotiques associées dans la sélection des génotypes/variétés/idéotypes de plantes
- Est-il possible de définir des communautés synthétiques de CMA ou de microorganismes symbiotiques ?