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par Olivier Cor

Directeur agronomie


L’apparition des premiers végétaux sur Terre est une histoire de symbiose plante / microorganismes. Il est maintenant établi que les premières plantes qui vivaient alors exclusivement dans les océans ont pu coloniser le milieu terrestre grâce à leur association symbiotique avec des champignons. Ces associations ont donné les premières symbioses que l’on appelle mycorhizes (association plante / champignon). Elles datent de plus de 450 millions d’années Strullu (1985); Smith & Read (2008).

Mais l’histoire ne s’arrête pas aux mycorhizes. Les bactéries, levures et champignons étaient déjà présents sur la terre ferme lorsque les plantes ont commencé à s’y développer et leur histoire est depuis lors intimement liée. Cette colonisation microbienne est si ancienne et si répandue que de nombreux mécanismes intègrent des microorganismess dans leur déroulement quotidien – comme la nutrition, le développement ou l’immunité…

1 - Microorganismes : les partenaires indispensables des plantes

En agriculture, les microorganismess ont longtemps été perçus exclusivement comme des agents pathogènes. Cette vision négative est désormais désuète et l’étude des communautés microbiennes associées aux plantes nous a permis de mettre en évidence de nombreux microorganismess d’intérêt agronomique. Présents dans la rhizosphère (zone proche des racines) et dans la phyllosphère (parties situées au-dessus du niveau du sol) certains colonisent également l’intérieur de leur hôte, on les appelle alors endosphériques.

Les microorganismess rhizosphériques interagissent avec la plante au niveau de ses racines.

C’est là que se trouve la flore microbienne la plus riche et nous aimons faire le parallèle avec notre intestin qui grouille lui aussi d’une flore aussi indispensable que fascinante. Comme un intestin retourné, les racines possèdent des poils absorbants à proximité desquels l’on retrouve d’importantes colonies microbiennes. Ce sont les exsudats racinaires émis spécifiquement par la plante qui attirent et stimulent ces microorganismess bénéfiques pour elle. Certaines bactéries par exemple, stimulent et/ou protègent la plante grâce à un ou plusieurs mécanismes : excrétion de phytohormones dans le milieu, solubilisation d’éléments minéraux bloqués dans le sol, fixation de l’azote atmosphérique, réduction du niveau de certaines maladies dans le sol (par compétition ou hyper parasitisme…). On appelle ces bactéries : PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). C’est dans cet environnement que l’on retrouve également les champignons mycorhiziens et autres levures.

La phyllosphère et l’endosphère hébergent également une microflore diversifiée impliquée dans des mécanismes de nutrition ou de protection de la plante contre des stress abiotiques et/ou biotiques comme la stimulation des défenses naturelle SDN.

Les microorganismes ne sont pas des principes actifs ou des fertilisants au sens propre ; ce sont de véritables partenaires des cultures qui tissent avec elles des relations complexes allant bien au-delà de la fonction pour lesquels on les sélectionne. Accompagnée d’une vie microbienne diversifiée, une plante forme à elle seule un véritable écosystème et l’on sait aujourd’hui que plus cet écosystème est complexe, plus il a de chance de résister aux aléas extérieurs.

2 - Une diversité qui contribue à la résilience des plantes

Bien que stable en apparence, on sait qu’un écosystème ne cesse d’évoluer et qu’il est capable de s’adapter aux modifications de son biotope.

Des recherches récentes sur l’évolution du biotope sur les rives du lac miroir (Ceillac) dans les Alpes nous en donnent un excellent exemple avec une analyse remontant au-delà de la dernière glaciation. Cette étude montre comment, contre toute attente, des plantes supérieures ont pu traverser des changements climatiques extraordinairement rudes – l’auteur parle d’une oasis de vie maintenue dans l’espace et le temps – grâce à l’interdépendance et aux interactions de l’immense variété d’organismes vivants dans ce biotope.

Ces travaux ont été publiés en 2017 dans New Phytologist et en 2018 dans Global Change Biology.

« Toutes ces preuves nourrissent une idée originale révélant que des arbres et d’autres organismes aient pu survire à la glaciation dans des oasis de vie ou des refuges à proximité des glaciers, composant de microécosystèmes aux dimensions réduites mais perdurant durant tous ces millénaires grâce à des propriétés extraordinaires de résistance et de résilience des organismes et de leurs interactions. Ces oasis parfois perchées sur des montagnes émergeant des glaciers sont appelées des nunataks, un terme issu de la langue des Inuits du Groenland. »

Si cette résilience nous éclaire sur l’importance de la diversité, nous n’en comprenons probablement qu’une faible part aujourd’hui.

3 - Et l’agriculture dans tout ça ?

En modelant de nouveaux milieux biologiques présentant des conditions de vie homogènes, des biotopes, l’agriculture a bouleversé l’ensemble des équilibres préexistants. Ceci, de façon quasi instantanée à l’échelle du temps nécessaire à la mise en place d’un écosystème stable (minimum 50 ans selon d’IDDR) et sans comparaison avec le temps nécessaire à la mise en place d’une symbiose ou d’un mutualisme par coévolution qui demande lui, plusieurs milliers d’années ! Dans ce contexte, il est peu probable que les plantes agricoles aient une chance de recréer naturellement un écosystème microbien optimal.

L’idée « clef de voute » cultivée par Lallemand Plant Care est de rechercher puis de proposer des microorganismes d’intérêt pour les cultures. Grâce à des partenariats scientifiques dans le monde entier, nous étudions les mécanismes sous-jacents aux interactions avec les microorganismes et sélectionnons par criblage des souches d’intérêt agronomique. Notre objectif est de « compléter » certaines fonctions de la plante par son association avec des microorganismes clefs dans le domaine de la nutrition et de la résistance aux stress abiotiques et biotiques. Ceci nous conduit à sélectionner, produire, formuler tester et homologuer des microorganismes permettant d’inoculer artificiellement les cultures.

En associant deux types de génétiques au champ nous souhaitons créer un nouvel organisme hybride (plante / microorganismes) dont nous espérons un effet d’hétérosis !

Au-delà des inoculations possibles, nous considérons que les rotations ou successions de plantes au niveau parcellaire doivent être prises en compte en tant qu’écosystème variable à l’échelle annuelle ou pluriannuelle mais cohérent sur un temps plus long et c’est dans cette perspective que nous imaginons une action durable et rentable de nos associations plantes / microorganismes. C’est l’un des points qui différencie fondamentalement l’usage de microorganismes en agriculture de l’usage des intrants traditionnels.

Cette démarche ne prend toute sa valeur économique et technique que si elle est associée à un raisonnement de la fertilisation (minérale et organique), de la rotation du travail du sol … afin d’exprimer au mieux les potentiels génétiques de la plante et du/des microorganismes associés.

4 - Conclusion

Malgré plus de 450 millions d’années d’existence les relations symbiotiques (ou mutualistes) entre les plantes et les microorganismes commencent à peine à être prises en compte par l’homme. Dans son livre JAMAIS SEUL paru en 2017, Marc-André Selosse professeur au Muséum national d’Histoire naturelle nous dit que « la notion d’organisme, où une plante est une entité en soi, a été très utile dans l’histoire des sciences : elle a fondé notre vision de la physiologie. Bien des applications médicales ou agronomiques en ont découlé. Mais aujourd’hui, c’est une approche désuète que de se borner à conserver, en l’élargissant, la notion d’organisme. Notre vision macroscopique a forgé notre vision du monde mais aujourd’hui nous avons les moyens de le voir sous un œil différent ».

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