Soutenance mémoire
La baisse des potentialités agricoles des sols sahéliens est devenue un problème très préoccupant depuis plusieurs décennies. Cette baisse de la productivité est principalement due à la diminution significative de la fertilité des sols au cours de ces dernières années suite à différentes contraintes d’ordre naturel (sécheresse, salinisation des sols, etc) ou anthropique (surexploitation des terres cultivables). Les autorités sont confrontées à un défi majeur : comment satisfaire les besoins alimentaires et domestiques de cette population dont la démographie est en constante évolution alors que les ressources naturelles s’épuisent ? Le recours aux engrais étant relativement limité pour les populations locales (coût prohibitif) et néfaste pour l’environnement (pollution des nappes phréatiques, etc.), l’utilisation de pratiques culturales ancestrales (jachères) ou novatrices (agroforesterie) ont été encouragées afin de réhabiliter durablement les terres cultivées et augmenter la productivité des cultures. Malheureusement, ces techniques n’ont pas donné les résultats escomptés. Par exemple, du fait de la démographie galopante et le besoin croissant de terres arables, le temps de mise en jachère des sols a fortement diminué ce qui limite son effet sur la fertilité des sols. C’est ainsi que d’autres stratégies ont été envisagées dans ces zones sahéliennes dont les sols sont principalement carencés en phosphore et en azote. Une attention particulière a été portée sur les symbioses fixatrices d’azote et mycorhiziennes qui participent au développement du couvert végétal dans des sols carencés en éléments nutritifs. Les légumineuses ont la propriété de contracter une symbiose fixatrice d’azote avec des rhizobia et une symbiose de type fongique (symbiose ecto et/ou mycorhizienne à arbuscules).
Dans le cadre d’opérations de reboisement, certaines espèces d’acacias australiens ont été relativement privilégiées par rapport aux espèces sahéliennes (Ex : F. albida, A. raddiana, etc) en raison de leur vitesse de croissance rapide et leur forte capacité à produire de la biomasse (Donfack,1994 ; Szott et al., 1994). Il a été démontré que la performance de ces essences exotiques pouvait être significativement améliorée en leur associant des souches de rhizobia ou de champignons mycorhiziens performants quant à leur impact sur le développement de l’arbre (Cornet et Diem., 1982 ; Galiana et al., 1994, Duponnois et Bâ, 1998 ; Duponnois et al 2000 ; 2005 ; 2006). Cette pratique de l’inoculation contrôlée repose sur la sélection de souches performantes et très compétitrices vis à vis de la microflore symbiotique du milieu. Le but recherché est donc de trouver des inocula susceptibles de se développer massivement au sein du système racinaire de l’hôte et donc de limiter directement ou indirectement la multiplication des symbiotes natifs du milieu. Ceci aboutit à une diminution de la richesse spécifique des communautés de symbiotes bactériens et/fongiques associées à l’essence de reboisement. Or il a été démontré que la productivité d’un écosystème était étroitement dépendante de la structure (diversité et abondance) des symbiotes mycorhiziens à arbuscules et rhizobiens (van der Heijden et al., 1998 ; 2006). En ce qui concerne la symbiose ectomycorhizienne, l’importance de la diversité du cortège ectomycorhizien sur la croissance de la plante hôte et, dans le cas des légumineuses arborées, sur la fixation symbiotique de l’azote, est à l’heure actuelle, totalement inconnu.
La symbiose fixatrice d’azote
Il existe plusieurs types de symbioses : symbiose Anabaena-Azolla, la symbiose Frankia / Plante actinorhizienne, Rhizobium / Légumineuses. Parmi ces symbioses une importance notoire est accordée à la symbiose Rhizobium / Légumineuse.
La symbiose Rhizobium – Légumineuse
L’atmosphère terrestre est constituée environ à 80% d’azote, alors que cet azote est un facteur limitant majeur de la production végétale. Ce paradoxe s’explique par le fait que l’azote moléculaire (N2) est très stable, et seuls des organismes appartenant aux groupes des Procaryotes sont capables de réduire sous une forme combinée assimilables (Boivin et Danerie, 1998). Il existe un certain nombre de microorganismes fixateurs d’azotes comme les algues et les bactéries. Certains d’entre eux vivent à l’état libre, mais d’autres vivent en symbiose avec des végétaux supérieurs. Les bactéries symbiotiques les plus connues sont celles de la famille de Rhizobiacées. Ces bactéries induisent la formation d’organes particuliers appelés nodosités au niveau des racines et des tiges des Légumineuses. Cette nodosité est le siège du processus de la réduction de l’azote N2 de l’air en ammoniaque NH4 utilisable par la plante (Boivin et Danerie, 1998). En contrepartie, la plante procure de l’énergie et des photosynthétats et constitue une niche protectrice. Cette symbiose Rhizobium-Légumineuse fournit chaque année à l’échelle de la planète, une quantité d’azote équivalente qui est presque à celle synthétisée dans l’industrie des engrais et joue donc un rôle écologique considérable.(http://fr.wikipedia.org/wiki/fixation_biologie_de_l’azote).
Généralités sur les rhizobia
La famille des Rhizobiacées est constituée de bactéries appartenant au règne des procaryotes. Selon Dommergues et al. (1999), cette famille des Rhizobiacées est un ensemble hétérogène de bactéries gram négatifs aérobies et non sporulantes. Ces microorganismes comportent actuellement dix genres appartenant à la sous classe des α protéobactéries : Rhizobium (Jordan, 1982), Bradyrhizobium (Jordan, 1982), Mésorhizobium (Jarvis et al., 1997), Azorhizobium (Dreyfus et al.,1988), Sinorhizobium (Chen et al., 1988), Allorhizobium (de Lajudie et al., 1998), Methylobactérium (Sy et al., 2001), Rolstonia (Chen et al., 2001), Devosia (Rivas et al., 2002) et Blastobater (Van Berkum et Eardly, 2002) et un genre de la sous classe des β protéobacteries : Burkholderia (Moulin et al., 2001). Certains rhizobiums ont une spécificité très étroite ; c’est le cas de Azorhizobium caulinodans (Allen et Allen, 1981) qui ne semble noduler efficacement qu’une seule espèce de légumineuse Sesbania rostrata. A l’inverse, on trouve des rhizobiums à large spectre d’hôte comme Sinorhizobium sp NGR 234 qui nodule plus de 112 genres des légumineuses ainsi que la non légumineuse Parasponia (Trinick,1980).
Généralités sur les Légumineuses
Les Légumineuses constituent une famille très importante chez les Angiospermes. Cette famille est subdivisée en trois sous-familles : les Caesalpiniacées, les Fabacées et les Mimosacées (de Faria et al., 1984 ; Young et Johnston, 1989 ; Käss et Wink, 1997). Seules les légumineuses possèdent la capacité de contracter une symbiose avec les rhizobiums, à l’exception de la famille des Ulmacées avec le genre Parasponia (Allen et Allen, 1981). La symbiose rhizobium-légumineuses est le résultat de la formation de nodosités au niveau des racines et/ou des tiges pour certaines espèces. Cette double nodulation se rencontre chez certaines légumineuses appartenant aux genres Neptunia, Sesbania (Dreyfus et Dommergues, 1981), Aeschynomene (Alazard et Becker, 1985) et Discolobium (Loureiro et al., 1994). Le nombre d’espèces nodulantes est variable d’une sous-famille à une autre : 97 % des Fabacées, 90 % des Mimosacées et 23 % des Caesalpiniacées (de Faria et al.,. 1989). Les légumineuses présentent une importance économique majeure (bois, aliment, propriétés médicinales, rôle écologique surtout sur la stabilisation et la fertilisation des sol).
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Table des matières
Introduction
Synthèse Bibliographique
I. La symbiose fixatrice d’azote
1. La symbiose Rhizobium –Légumineuses
1.1. Généralités sur les rhizobiums
1.2. Généralités sur les Légumineuses
1.3. Mécanisme d’installation de la symbiose
II. La symbiose mycorhizienne
1.Les mycorhizes
1.1. Les mycorhizes à arbuscules
1.2. Les Ectendomycorhizes
1.3. Les Ectomycorhizes
1.3.1. Mise en place de la symbiose mycorhizienne
1.3.2. Fonctionnement de la symbiose mycorhizienne
1.3.2.1. Alimentation hydrique
1.3.2.2. Nutrition minérale
1.3.2.3. Production d’hormones
1.3.2.4. Protection phytosanitaire
2. La mycorhizosphère
3. La mycosphère
4. Les microorganismes non symbiotiques et la symbiose mycorhizienne
III. Interaction entre champignons
IV. Interaction entre les champignons mycorhiziens et les bactéries fixatrice d’azote
V. Caractères généraux de Acacia mangium
1.Caractéristiques botaniques
2.Aire de répartition
3.Intérêts de l’arbre
4.Symbiose fixatrice d’azote
Matériel et Méthodes
I. Germination des graines d’A. mangium
II. Préparation des inocula fongiques et bactériens
III. Expérience enserre
IV. Paramètres mesurés
1. Croissance des plantes
2. Mesure des taux de mycorhization et de nodulation
3. Suivi de la souche Bradyrhizobienne sp Aust 13C par hybridation sur membrane
3.1. Désinfection en surface des nodules et extraction de l’ADN des nodules
3.2. Préparation de la membrane
3.3. Dépôt des échantillons sur la membrane et hybridation
3.3.1. Préhybridation
3.3.2. Hybridation au sens strict
3.3.3. Lavages
3.3.4. Révélation
V. Analyse statistiques
Résultats
I.Développement des plants d’A. mangium inoculés par une souches fongiques et par une bradyrhizobium Aust 13C
II. Développement des plants d’A. mangium inoculés par un nombre croissant de souches fongiques et par une bradyrhizobium Aust 13C dans les différents traitements
III. Mesure de la capacité de nodulation de Aust 13C dans les différents traitements
Discussions
Conclusions et Perspectives
Références bibliographiques
Annexe
