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Il existe une grande diversité de stress pouvant avoir un impact important sur nos plantes cultivées. Ces stress peuvent être divisés en deux grandes catégories :
- Les stress biotiques, tels que les pathogènes et les ravageurs des cultures ;
- Les stress abiotiques pouvant être engendrés par des carences (carences nutritionnelles ou hydriques) ou des accidents climatiques comme la sécheresse.
Les différents outils fournis par l’agriculture « conventionnelle » nous ont permis de pallier sur le court terme les stress nutritionnels notamment par l’utilisation des engrais de synthèse, et les stress biotiques par l’utilisation des produits phytosanitaires. Cependant, les stress abiotiques liés aux contextes climatiques ont du mal à être anticipés et contrôlés par nos pratiques actuelles. Cette situation est renforcée par le réchauffement climatique, avec par exemple de plus en plus d’épisodes de sécheresse.
Dans ce contexte, un sol vivant riche en diversité microbienne permet de résister à ce type de stress grâce à une meilleure résilience de l’écosystème. La production de molécules comme l’acide salicylique (Hafez et al., 2019) ou les exopolysaccharides (Roberson & Firestone, 1992) par les microorganismes du sol sont, par exemple, très importants dans l’aide à la lutte contre la sécheresse.
La sécheresse est loin d’être le seul phénomène pour lequel les microorganismes peuvent aider les plantes à s’adapter. En effet, un rôle crucial des microorganismes a également été documenté pour l’aide à l’adaptation aux stress salins et alcalins, à la détoxification en métaux lourds mais aussi aux stress liés à la lutte contre des attaques de pathogènes et de ravageurs.
Des solutions concrètes pour favoriser ces propriétés ?
La compréhension des mécanismes menant à cette adaptation est encore peu connue et de nombreuses fonctions restent à découvrir. Cependant, ces différents exemples soulignent l’importance primordiale de maintenir un environnement permettant le développement de ces microorganismes ainsi que l’expression optimale de leurs diverses fonctions.
Cet environnement favorable est permis par des pratiques agricoles visant à apporter le « gîte » et le « couvert » aux microorganismes et plus généralement à la vie du sol. Plus précisément on parle de :
- Créer un habitat favorable en maintenant une bonne structure du sol avec des bons taux de matières organiques et éviter un travail du sol systématique ;
- Nourrir la vie du sol en gardant un sol couvert toute l’année grâce à l’utilisation de couverts d’intercultures ou par l’apport de matières organiques.
Une fois obtenu cet environnement favorable, l’utilisation de produits de biostimulation comme des prébiotiques ou des produits contenant directement des microorganismes peuvent compléter les pratiques. Ces produits peuvent permettre de revitaliser des sols pauvres en biologie ainsi que de favoriser certaines fonctions spécifiques recherchées, comme par exemple la solubilisation de nutriments.
Au Centre de développement de l’agroécologie, un travail de recherche et des essais sur le terrain sont menés pour mieux comprendre ces phénomènes et pratiques et accompagner les agriculteurs dans les changements nécessaires à la stimulation et au maintien de ces populations microbiennes. L’apport des techniques de métagénomique (étude génétique des populations microbiennes du sol) avec lesquelles nous travaillons en partenariat avec le laboratoire Biome Makers nous permettent d’identifier le potentiel microbien du sol à assurer des fonctions comme la production de certaines molécules microbiennes impliquées dans l’adaptation des plantes à divers stress.
Exemple d’aide à l’adaptation au stress : la production de l’ACC désaminase
Un exemple d’aide à l’adaptation aux stress fournie par les microorganismes rhizosphériques est la production de l’enzyme « ACC désaminase ». Cette dernière permet de limiter la production d’éthylène chez la plante et de limiter l’effet de divers stress. Plus concrètement l’ACC désaminase est une enzyme qui dégrade la molécule « ACC », qui est un précurseur de l’éthylène dans la plante (Singh et al., 2015).
L’éthylène, une hormone végétale possédant diverses fonctions indispensables est produite naturellement chez les plantes. Mais, quand elle est produite en trop forte quantité, souvent en réponse à des stress biotiques/abiotiques, elle peut s’avérer être un « accélérateur » de la senescence (mort) des plantes (cf. schéma ci-dessous).
La capacité à produire cette enzyme est retrouvée chez la plante, mais surtout, c’est l’un des traits génétiques retrouvés le plus fréquemment dans l’ensemble des différentes espèces microbiennes de la rhizosphère. Ce qui veut dire qu’une grande majorité des microorganismes de la rhizosphère sont capables de le faire. Cela souligne encore une fois l’indispensable et étroite relation qu’entretiennent plantes et microorganismes
Auteur : Thomas Grossetete
Bibliographie :
Eichmann, R., Richards, L., & Schäfer, P. (2021). Hormones as go-betweens in plant microbiome assembly. Plant Journal, 105(2), 518–541. https://doi.org/10.1111/tpj.15135
Hafez, E., Omara, A. E. D., & Ahmed, A. (2019). The coupling effects of plant growth promoting rhizobacteria and salicylic acid on physiological modifications, yield traits, and productivity of wheahttps://doi.org/10.3390/agronomy9090524onomy, 9(9), 1–16. https://doi.org/10.3390/agronomy9090524
Karadeniz, A., Topcuoglu, S. F., & Inan, S. (2006). Auxin, gibberellihttps://doi.org/10.1007/s11274-005-4561-1 in some bacteria. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 22(10), 1061–1064. https://doi.org/10.1007/s11274-005-4561-1
Robhttps://doi.org/10.1128/aem.58.4.1284-1291.1992). Relationship between desiccation and exopolysaccharide production in a soil Pseudomonas sp. Applied and Environmental Microbiology, 58(4), 1284–1291. https://doi.org/10.1128/aem.58.4.128https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00937.t-size: 12px;">Singh, R. P., Shelke, G. M., Kumar, A., & Jha, P. N. (2015). Biochemistry and genetics of ACC deaminase: A weapon to “stress ethylene” produced in plants. Frontiers in Microbiology, 6(SEP), 1–14. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00937.
