Microbiome végétal : sous nos pieds, les alliés de l’agriculture de demain
Une partie de la protection des cultures se trouve peut-être déjà dans le sol. Bactéries et champignons participent à la nutrition des plantes, stimulent leur croissance et peuvent les aider à résister aux maladies. À l’INSA Lyon, la chercheuse Feth el Zahar Haichar étudie ce microbiome végétal, avec en ligne de mire une agriculture plus résiliente face au changement climatique.
Dans des jardins partagés de Lyon et Villeurbanne, des scientifiques prélèvent des poignées de terre dans les potagers. Pour aller où ? Sur les paillasses du MAP [1], le laboratoire Microbiologie, Adaptation et Pathogénie, où l'équipe Chromatine et Régulation de la Pathogénie (CRP) cherche à comprendre pourquoi certains sols semblent naturellement mieux protéger les plantes contre les maladies.
Un monde invisible autour des racines
Sous nos chaussures se cache en effet un écosystème foisonnant : le microbiome végétal. Il rassemble les micro-organismes, notamment des bactéries et des champignons, qui vivent à proximité ou à l’intérieur des plantes. Autour des racines, ils colonisent en particulier la « rhizosphère », cette fine zone de sol directement influencée par le végétal.
Certains de ces organismes facilitent l’acquisition de nutriments essentiels comme l’azote, le phosphore ou le fer. D’autres stimulent la croissance ou participent à la défense de la plante. « Certains micro-organismes peuvent agir directement contre les pathogènes, par exemple en produisant des molécules antimicrobiennes, en entrant en compétition pour les nutriments ou le fer », explique Feth el Zahar Haichar, professeure au département Biotechnologies et Bioinformatique de l’INSA Lyon et chercheuse au MAP.
Quand les microbes défendent les plantes
D’autres encore renforcent son système immunitaire et la préparent à mieux répondre à une attaque. L’enjeu dépasse largement la santé d’une plante isolée. « Les agents phytopathogènes constituent une menace majeure pour la sécurité alimentaire mondiale », rappelle la chercheuse.
Or l’augmentation des températures et l’évolution des conditions environnementales pourraient favoriser la survie ou la dissémination de certains d’entre eux, tout en modifiant leurs interactions avec les végétaux et leurs microbiotes.
Feth el Zahar Haichar s’intéresse notamment à Dickeya dadantii, une bactérie responsable de la pourriture molle. Elle produit des enzymes qui dégradent la paroi végétale jusqu’à provoquer la macération des tissus et peut toucher des cultures comme la pomme de terre, la tomate ou le maïs.
Ces sols où la maladie ne prend pas
Une piste intrigue particulièrement les scientifiques : celle des sols dits « suppressifs ». Certains parviennent naturellement à limiter la survie d’un pathogène, son implantation ou le développement de la maladie. Dans certaines configurations, « malgré la présence simultanée du pathogène, d’une plante hôte sensible et de conditions environnementales favorables, la maladie ne se développe pas ou reste limitée ».
C’est précisément ce que cherche à comprendre la thèse de Marion Fiorucci, menée avec le Laboratoire d’écologie microbienne [2] et des jardins partagés de la Métropole de Lyon et de la ville de Villeurbanne. Des sols aux caractéristiques et aux pratiques agronomiques variées sont comparés afin d’identifier ceux qui limitent Dickeya dadantii, puis les micro-organismes susceptibles d’expliquer cette résistance.
Du laboratoire au champ, le vrai test
C’est là que se joue une partie de la transition agricole. Mieux comprendre et mobiliser ces communautés pourrait, dans certaines situations, réduire le recours aux produits phytosanitaires et diminuer les besoins en engrais grâce à une meilleure valorisation des nutriments déjà présents dans les sols. Un enjeu d’autant plus important que l’utilisation excessive ou inefficace de certains intrants agricoles peut affecter la qualité des sols et de l’eau, contribuer aux émissions de gaz à effet de serre ou encore favoriser l’eutrophisation.
La promesse reste toutefois à confronter au réel. « Il ne suffit pas qu’une bactérie soit bénéfique en laboratoire : il faut qu’elle puisse s’implanter, fonctionner dans des conditions agricoles variables et interagir avec les autres micro-organismes, la plante et le sol », insiste Feth el Zahar Haichar. Une communauté vivante ne se résume pas à l’ajout d’une souche sélectionnée en éprouvette.
Une grande partie des résultats disponibles provient encore de serres ou de dispositifs simplifiés. Dans un champ, les paramètres s’entremêlent : nature du sol, pratiques agricoles, climat, interactions entre micro-organismes... « Il reste donc un important travail à mener pour transformer ces connaissances fondamentales en applications agricoles fiables. »
Adapter le microbiome aux défis de demain
L’augmentation des températures ajoute une difficulté supplémentaire : elle peut modifier les interactions entre la plante, son microbiome et les agents pathogènes. Les travaux menés au MAP examinent ainsi différents scénarios de réchauffement pour comprendre comment ces équilibres, et avec eux la résistance aux maladies, pourraient évoluer.
Une autre piste se dessine aussi du côté de la génétique. Des « gènes du microbiome », ou « gènes M », semblent participer à la façon dont certaines plantes façonnent les communautés microbiennes qui les entourent. Les identifier pourrait, à terme, aider à sélectionner des végétaux capables de favoriser des partenaires utiles à leur nutrition ou à leur défense.
Pour Feth el Zahar Haichar, la prochaine étape consiste surtout à changer d’échelle : « Le véritable enjeu sera de passer d’une approche consistant simplement à ajouter un micro-organisme à la plante à une approche beaucoup plus globale du microbiome. » Puis à réussir l’épreuve décisive : « Le défi des prochaines années sera surtout de transformer les connaissances acquises sur le microbiome en solutions robustes, reproductibles et réellement efficaces dans les conditions agricoles. »
[1] MAP - Microbiologie, Adaptation et Pathogénie – Equipe Chromatine et Régulation de la Pathogénie (CRP), UMR 5240, sous la tutelle de l’INSA Lyon et de Lyon 1 Université.
[2] LEM - Laboratoire d’Écologie Microbienne - UMR CNRS 5557 / INRAE 1418, sous la tutelle de Lyon 1 Université, du CNRS, d’INRAE et de VetAgro Sup.
