Thèse de Doctorat de l’Université de Montpellier

Jeudi 27 octobre 2022 à 14h, Amphi Philippe Lamour

 

  Dialogue moléculaire plante – microbiote : analyse des exsudats racinaires et bactériens, et évolution de la fonction d’exsudation racinaire au cours de la domestication et de l’amélioration du blé
Ecole Doctorale : GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Spécialité : BIDAP – Biologie, Interactions, Diversité Adaptative des Plantes
Etablissement : L’institut Agro – Montpellier SupAgro
Unité de recherche : IPSiM –  Institut des Sciences des Plantes de Montpellier
Equipe: TICER
Devant le jury composé de:

M. Guillaume BECARD, Professeur, Université Paul Sabatier UT3, Toulouse – Rapporteur
M. Yvan MOENNE-LOCCOZ, Professeur, Université Lyon 1, Villeurbanne – Rapporteur
Mme. Brigitte BRUNEL, Professeure, Institut Agro, Montpellier – Examinatrice
M. Pierre PETRIACQ, Maître de conférences, Université de Bordeaux – Examinateur
M. Ali AlKHATIB, Professeur associé, Université Internationale Libanaise, Beyrouth – Examinateur
M. Pierre ROUMET, Chargé de recherche, INRAE, Montpellier – Invité
Mme. Loubna EL ZEIN, Professeure associée, Université Libanaise, Beyrouth – Invitée
M. Jean-Benoît PELTIER, Chargé de recherche, INRAE, Montpellier – Directeur de thèse
M. Ali CHOKR, Professeur, Université Libanaise, Beyrouth – Co-Directeur de thèse
Mme. Israa DANDACHE, Professeure associée, Université Libanaise, Beyrouth – Encadrante

 

Résumé:
Le modèle classique de l’agriculture industrialisée, basé sur l’utilisation effrénée d’intrants, est aujourd’hui largement considéré comme non durable car générant érosion de la biodiversité et pollutions multiples. L’utilisation de rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR) comme biofertilisants est considérée comme un moyen de réduire la dépendance actuelle aux produits agrochimiques dangereux. Notre hypothèse de travail est qu’au cours de la domestication des plantes cultivées, les migrations humaines puis la sélection ont éloigné les plantes cultivées de leur microbiote originel ayant co-évolué avec elles pendant des milliers d’années et que certaines capacités d’interaction plantes-microbiote ont pu s’altérer. Ces capacités d’interactions étant générées par des échanges de signaux hydrosolubles ou volatils, nous avons analysé les profils d’exsudation racinaire de différentes sous-espèces de blé récapitulant les grandes étapes de la domestication depuis l’amidonnier sauvage (T. t. dicoccoides), l’amidonnier cultivé (T. t. dicoccum) et le blé dur (T. t. durum) mettant en évidence quasiment exclusivement des métabolites secondaires comme des benzoxazinoïdes, des peptides et des phytohormones avec des variations notables entre les sous-espèces. En parallèle, nous avons isolé des bactéries PGPR diazotrophes de la rhizosphère d’un amidonnier sauvage isolé d’une zone refuge au Liban, région faisant partie du croissant fertile d’où le blé est apparu et a été domestiqué. Ces bactéries ont montré un effet PGPR sur le blé dur moderne sous limitation en azote, avec une augmentation de 50% de la teneur totale en azote des graines. Le surnageant de culture de ces souches a été mis en contact avec le système racinaire de plantules de blé moderne cultivées en hydroponie et ont altéré différemment le développement des racines avec une forte augmentation de la longueur et de la densité des poils absorbants observée lors de l’ajout d’exsudats d’une des souches testées. L’analyse du profil de ces exsudats bactériens a révélé là encore essentiellement des métabolites secondaires dont de nombreux antibiotiques, des peptides mimant potentiellement des phytohormones et des protéines de la voie d’excrétion formant des vésicules à partir de la membrane externe et enfermant des activités enzymatiques comme des protéases et des métabolites secondaires. Enfin, des bactéries endophytes des graines du blé sauvage ont été isolées et l’étude de leur localisation in situ est en cours grâce à un marquage à la GFP. En conclusion, les sous-espèces de blé ont montré des profils d’exsudation racinaire complexes. Les blés modernes semblent avoir conservé les capacités à interagir avec des bactéries PGPR, ces dernières peuvent altérer la croissance racinaire dont celle des poils absorbants.Mots clés : Domestication de blé, Exsudats racinaires, Exsudats bactériens, Bactéries endophytes, Diazotrophes, PGPR, Métabolomique, Protéomique.