Soutenance mémoire
Importance socio-économique et écologique de l’arbre
Acacia senegal joue un rôle majeur tant sur le plan écologique que socio-économique car il fournit de la gomme arabique et du fourrage aérien d’appoint (Chiveu et al., 2008). Son bois assez dur est utilisé comme bois de feu (combustibles) ou d’œuvre pour la fabrication de manches d’outils, de charpente de toits, de cadres de huttes et de liens. Ses écorces et ses fibres sont aussi utilisés dans la pharmacopée sous forme de décoctions contre les affections gastriques, et comme plante mellifère (Baumer, 1983 ; POA, 2003). L’espèce est stratégique pour les éleveurs dans la mesure où les parties appétées (feuilles, gousses et fruits) sont disponibles aux périodes de soudure critiques pour l’élevage sahélien : à partir d’avril-mai pour les feuilles, novembre à février pour les gousses et fruits. En maijuin, époque du débourrement, les feuilles gorgées de sève rendent les graminées, alors totalement déshydratées, plus facilement assimilables. La quantité de matière verte (feuilles et jeunes pousses), consommées par les animaux est estimée à 7 kg/arbre/an avec une densité moyenne de 200 arbres/ha (Mallet et al., 2002). A. senegal est l’espèce gommière du Sahel par excellence. D’autres espèces d’Acacia sahelien produisent aussi de la gomme mais sont beaucoup moins exploitées (Vassal & Dione, 1993). L’arbre exsude de la gomme arabique lorsqu’il est blessé. Cette gomme est une Arabino-Galacto-Protéine (AGP) qui présente des caractéristiques assez stables quelques soient les individus et les provenances. Les meilleures gommes sont inodores, sans saveur, claires et dures telle la gomme d’A. senegal qui a une viscosité de 16 ml/g et une rotation spécifique moyenne autour de -30°. Ce hydrocolloïde présente un poids moléculaire très élevé entre 25000 et 30000 (Serier, 1986).
Il est difficile d’étudier les mécanismes de production de la gomme arabique sur la plante entière. En effet, la production de ce métabolite de stress semble être sous la dépendance de plusieurs facteurs dont la pluviosité, la situation dans la plantation et la production de l’année précédente (Vassal, 1985). La production de la gomme arabique implique au moins deux mécanismes qui ne sont pas nécessairement liés, à savoir la synthèse des molécules et l’excrétion. Cette dernière est liée sur la plante entière à la mise en place de canaux par lyse cellulaire (Gosh & Purkayastha, 1962). L’exsudation serait donc due à une dégénérescence cellulaire suite à l’altération du cambium, du liber et des rayons médullaires (Giffard, 1975).
Acacia senegal et fertilité des sols
Comme la plupart des légumineuses, A. senegal contribue aussi à la conservation et à l’amélioration de la fertilité des sols grâce en partie à son système racinaire très développé et pivotant et à sa capacité à former une symbiose fixatrice d’azote avec des souches de rhizobiums. Par les nodosités formées, ces rhizobiums fournissent à la plante une quantité appréciable d’azote (Gaafar et al., 2006). A. senegal joue un rôle écologique complémentaire en favorisant la fixation des sols et leur protection contre l’érosion éolienne et pluviale. Sous son houppier prospère un abondant tapis herbacé bénéficiant de son apport d’azote et de matières organiques suite à la décomposition de ses feuilles tombées. Cela renforce l’effet anti érosif des racines de l’arbre. Cette double aptitude à fixer et améliorer les sols place les acacias au premier rang dans les politiques de restauration et d’amélioration de milieux arides dégradés tels que les milieux sahéliens (Remigi et al., 2008). A. senegal est également utilisé en agroforesterie pour assurer des rendements remarquables en production céréalière (Anderson & Sinclair, 1993). Dans ces systèmes agroforestiers, l’espèce peut être combinée à des cultures maraîchères, des plantes fourragères annuelles ou des céréales (mil, niébé…). En effet, il a été avancé que les effets bénéfiques des légumineuses sont équivalents à l’addition de 50-100 kg/ha d’azote comme fertilisant (Phoomthaisong et al., 2003).
Utilisation de la gomme arabique
La gomme arabique joue un rôle important dans le domaine industriel, dû à son pouvoir émulsifiant, stabilisant et épaississant (Aoki et al., 2007). Etant la seule gomme alimentaire car ne renfermant pas de produit toxique, la demande est forte sur le marché où elle est utilisée comme ingrédient ou additif en confiserie, dans les aliments diététiques, les crèmes et desserts ainsi que pour les boissons pulpées. Elle est utilisée en pharmacie (sirops, lotions, pastilles, etc, Planche 2). Elle est également exploitée dans des domaines comme la pyrotechnie, les peintures à eau et les colles (Dione & Vassal, 1993). C’est aussi un facteur d’anti-acidité de choix pour le traitement d’affections intestinales et aussi un préventif de l’ulcère de l’estomac et du cancer des intestins (POA, 2003 ; Sarr, 2005a).
L’importance économique de la gomme arabique dépasse les frontières des pays producteurs puis qu’elle est utilisée dans plusieurs secteurs. Par conséquent, elle fait l’objet d’importantes transactions financières entre les pays industrialisés et les pays producteurs. C’est pour cette raison que depuis une décennie, certains pays africains ont relancé cette activité via des opérateurs dédiés à la commercialisation (Azylia Gum Company au Sénégal, ASI : Achat Service International au Niger).
Exploitation de la gomme arabique et facteurs influençant sa production
La gomme arabique peut être obtenue sans blessure artificielle (c’est un produit traditionnel de cueillette) ou par blessure provoquée i.e. saignée. Les saignées ont été pratiquées à l’origine par les Maures afin d’optimiser la production. Elle est pratiquée en début de saison sèche, généralement octobre à mai et correspond à la période de perte de la moitié des feuilles des arbres. La première récolte s’effectue 30 à 40 jours après écorçage et les autres, tous les 10 à 15 jours (Vassal & Dione, 1993). Dans les peuplements denses, la production peut atteindre 100 kg/hectare/an (Mouret, 1987).
La production de gomme est fonction de l’âge des arbres (entre 4 et 5 ans), de leur taille et du nombre de branches. La production de gomme arabique dépend de plusieurs facteurs entre autre du peuplement, de la pluviométrie, de l’humidité du sol, des températures, de la topographie du site et de la date de la saignée. Au Sénégal, cette production est en moyenne de 250 g/arbre dans un bon peuplement (Dione, 1996). Cette production est également fonction des précipitations précédant la campagne et la pluviométrie idéale se situe entre 200 et 600 mm. La date de saignée est déterminante dans la production de gomme arabique. Les pics de production sont observés après la saison des pluies en décembre, après la perte par le gommier d’une bonne partie de ses feuilles en mi-octobre, début novembre. Le stress hydrique joue un rôle important dans l’induction de la gommose (Sylla-Gaye, 1988). La production de gomme est également influencée par la topographie. En effet, Vassal et al. (1992) ont constaté que les populations de gommiers situées sur les sommets dunaires sont beaucoup plus productrices, par comparaison à celles des dépressions. La vigueur de l’arbre semble être un facteur critique de la production de gomme avec un effet qui peut être positif (Dione, 1989) ou négatif (Sène, 1988). Les pays grands producteurs de gomme arabique sont le Soudan, le Tchad et le Nigeria. Le Sénégal, le Mali, la Tanzanie, l’Ethiopie, la Mauritanie, le Cameroun et le Niger font partie des pays producteurs mineurs.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
1. Contexte scientifique et objectifs du travail de thèse
2. Démarche expérimentale
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. La plante hôte
1. Les acacias gommiers
2. Acacia senegal (L.) Willd
2.1. Caractéristiques botaniques et systématique
2.2. Répartition géographique et écologie
2.3. Phénologie
2.4. Importance socio-économique et écologique de l’arbre
2.4.1. Acacia senegal et fertilité des sols
2.4.2. Utilisation de la gomme arabique
2.5. Exploitation de la gomme arabique et facteurs influençant sa production
2.6. Baisse de la production de gomme arabique et gestion des gommeraies pour une relance de la production
II. Le sol et les microorganismes
1. Le sol
2. Les microorganismes du sol
III. Les symbioses mycorhiziennes
1. Généralités
2. Les endomycorhizes à arbuscules
2.1. Classification des champignons mycorhiziens arbusculaires
2.2. Etablissement de la symbiose mycorhizienne à arbuscules
3. Diversité des champignons mycorhiziens arbusculaires
4. Rôles des champignons mycorhiziens arbusculaires
IV. Interactions sol-plante-microorganismes
1. Interactions entre les champignons MA et les bactéries fixatrices d’azote ou rhizobiums
2. Interactions entre les champignons MA et les bactéries solubilisatrices de phosphore (cas des Pseudomonas fluorescens)
MATERIELS ET METHODES
I. Sites d’étude et échantillonnages
1. Description des sites
2. Echantillonnages de sols et de racines d’A. senegal in situ
3. Caractérisation physico-chimique des sols
II. Diversité et fonctionnement des communautés microbiennes totales des sols
1. Caractérisation de la structure de la communauté bactérienne totale dans les sols par la méthode PCR-ARISA
2. Caractérisation de la structure de la communauté fongique totale dans les sols par la méthode PCRDGGE
3. Mesure des activités cataboliques et enzymatiques des communautés microbiennes dans les sols
3.1. Mesure de l’activité catabolique des communautés microbiennes totales
3.2. Mesure d’activités enzymatiques dans les sols
3.2.1. Dosage de l’activité de la fluorescéine di-acétate (FDA)
3.2.2. Dosage de l’activité de la déshydrogénase
3.2.3. Dosage de l’activité des phosphatases acide et alcaline
4. Mesure de la densité et d’activités fonctionnelles des Pseudomonas fluorescens
5. Analyse statistique
III. Densité et diversité des champignons MA associées à Acacia senegal dans des sites à pluviométries contrastées au Sénégal
1. Détermination de la densité de spores des champignons MA dans les sols
2. Détermination du potentiel infectieux mycorhizogène des sols
3. Evaluation de la mycorhization naturelle des racines d’A. senegal prélevées in situ dans les plantations et peuplements naturels
4. Etude de la diversité des champignons MA
4.1. Piégeage de champignons MA avec des plants de maïs
4.2. Piégeage de champignons MA avec des plants d’A. senegal
4.3. Coloration des racines de maïs et d’A. senegal issues des piégeages
4.4. Caractérisation morpho-anatomique des spres de champignons MA
4.5. Caractérisation moléculaire des champignons MA
4.5.1. Extraction d’ADN des spores de champignons MA et des racines d’Acacia senegal
4.5.2. Amplification de l’ADN par nested PCR et purification des amplifiats
4.5.3. Clonage des amplifiats issus de l’ADN des racines et séquençage
5. Analyse statistique
IV. Réponses d’Acacia senegal (L.) à l’inoculation microbienne
1. Impact de l’inoculation mycorhizienne sur la colonisation et la croissance de plants d’Acacia senegal cultivés sur trois sols d’origine différente
1.1. Substrats de culture
1.2. Inocula fongiques
1.3. Matériel végétal
1.4. Dispositif expérimental et inoculation
1.5. Paramètres mesurés
1.6. Analyse statistique
2. Effets des inoculums de champignons MA, rhizobiums et/ou Pseudomonas fluorescens sur le développement de plants d’A. senegal et le biofonctionnement du sol
2.1. Matériel végétal
2.2. Matériel fongique
2.3. Inoculum rhizobien
2.4. Inoculum bactérien de P. fluorescens
2.5. Substrat de culture
2.6. Dispositif expérimental et inoculations
2.7. Paramètres mesurés
2.8. Analyse statistique
3. Impact des inoculations avec des champignons MA et des rhizobiums sur la production de gomme arabique et sur le biofonctionnement du sol
3.1. Dispositifs expérimentaux
3.2. Inoculum mycorhizien et inoculation
3.3. Inoculum rhizobien et inoculation
3.4. Observations et mesures
3.5. Analyse statistique
RESULTATS ET DISCUSSIONS
CONCLUSION
