Soutenance mémoire
Les interactions Plantes-microorganismes rhizosphériques du sol
Promouvoir le développement des plantes dans les sols perturbés
La rhizosphère
Hiltner (1904) a défini le terme rhizosphère comme étant le volume de sol sous l’influence des racines des plantes où il y a une forte activité microbienne résultant de la libération ou l’exsudation de substances organiques par les racines. Au niveau de cette rhizosphère se déroulent de nombreux processus biogéochimiques entre autres l’interaction entre la plante hôte, le sol, les microorganismes telluriques et certaines conditions abiotiques du milieu, c’est l’effet rhizosphérique. Ceci intervient dans le fonctionnement des écosystèmes (Van Der Putten et al., 2007). La rhizosphère contient plusieurs groupes microbiens dont les bactéries, les actinomycètes, les champignons, les nématodes, les protozoaires, les algues et les microarthropodes. En fait, au cours de leurs cycles de vie, des réseaux d’interactions complexes se forment entre ces différents microorganismes avec les plantes, la faune du sol et les composantes chimiques et physiques du système sol-plante. Certains de ces microorganismes exercent des interactions bénéfiques (symbioses) ou délétères (pathogénie) sur la croissance et la santé de la plante.
Interactions bénéfiques entre plantes et microorganismes rhizosphériques
Plusieurs microorganismes du sol sont capables d’améliorer la croissance des plantes par différents mécanismes. Le plus souvent se produit par la facilitation à l’accès aux différentes ressources des éléments nutritifs indispensables pour la croissance de la plante dont l’azote, le phosphore, le fer, l’eau etc. Pour ce faire, les plantes forment dans la plupart des cas des associations symbiotiques avec les microorganismes du sol. Deux types de ces symbioses bénéfiques peuvent exister entre autre la symbiose mutualiste qui est souvent obligatoire entre les deux partenaires (symbiose mycorhizienne et symbiose fixatrice d’azote) et la symbiose associative (coopération) qui est considérée comme une interaction facultative (PGPR).
Symbiose mycorhizienne
Parmi les microorganismes bénéfiques sont les champignons mycorhiziens qui forment des associations symbiotiques avec les plantes hôtes. Au niveau de ces associations, les champignons apportent à la plante des éléments nutritifs, essentiellement le phosphore indispensable à sa croissance et renforcent ses défenses naturelles vis-à-vis de stress d’origine biotique ou abiotique. En retour, les champignons reçoivent les photosynthétats nécessaires à leur croissance et à leur développement (Smith et Read, 1997). Cette relation très intime s’appelle «symbiose mycorhizienne». Elle est rencontrée chez la plupart des végétaux vasculaires, sauf quelques-uns appartenant aux familles des Cypéracées, Crucifères, Joncées et Protéacées (Gianinazzi-Pearson, 1986).
Différents types de mycorhize et leurs importances respectives
Deux principaux types d’association mycorhizienne ont été décrits en fonction de leurs caractéristiques morphologiques : les endomycorhizes et les ectomycorhizes.
Ectomycorhizes
Ces associations symbiotiques se présentent sous forme de racines courtes très ramifiées. Elles se caractérisent par la présence, autour des apex racinaires, d’un manteau fongique visible à l’œil nu dont la partie interne s’insinue entre les cellules de l’exocortex pour donner naissance à un réseau mycélien ou réseau de Hartig, lieu d’échange entre les deux symbiotes. Les ectomycorhizes concernent peu d’espèces (environ 5% des végétaux) et se rencontrent surtout chez les essences forestières, rarement des feuillus et fréquemment des résineux (Boullard 1962, 1982 ; Le Tacon, 1985). Les champignons ectomycorhiziens appartiennent essentiellement aux groupes des Ascomycètes et des Basidiomycètes (Strullu, 1985 ; Gianinazzi-Pearson, 1986) dont plus de 10 000 espèces sont déjà décrites (Brussaard et al., 1997). Les ectomycorhizes sont ainsi utilisées surtout dans les programmes de reboisement dans différents pays pour améliorer la croissance des plants en pépinière et en plantation grâce à la sélection de partenaires fongiques efficaces.
Endomycorhizes
Les endomycorhizes sont les plus répandues concernant, environ 90% des végétaux (Le Tacon, 1985) et se rencontrent essentiellement chez les plantes cultivées et chez la plupart des arbres tropicaux. Notons que les champignons endomycorhiziens sont des champignons microscopiques impossibles à cultiver qu’en présence d’une plante hôte. Ce type d’association ne provoque que peu de changement dans la morphologie racinaire. En effet, elles ne forment jamais de manteau autour des racines, mais développent deux réseaux mycéliens dont l’un est intraradiculaire et l’autre externe. En effet, les hyphes pénètrent à l’intérieur des cellules corticales de l’hôte où ils forment des arbuscules ou des pelotons, lieu d’échange entre les deux partenaires ; et/ou des vésicules, qui servent d’organes de stockage. Ainsi, les endomycorhizes se répartissent en trois groupes en fonction du type de plantes infectées et des champignons associés (Boullard, 1982) :
▶ les endomycorhizes éricoïdes des Ericales
▶ les endomycorhizes à péletons des Orchidées
▶ les endomycorhizes à vésicules et arbuscules (MVA)
Dans la biosphère, la MVA est le type d’endomycorhize le plus repandu (Boullard, 1968 ; Gianinazzi, 1982 ; Strullu, 1985), elle est souvent trouvé chez la majorité des plantes horticoles, des arbres fruitiers et des arbres forestiers. Ce dernier type d’endomycorhize est particulièrement étudié dans le cadre du présent travail.
Importance de la symbiose mycorhizienne dans le développement des plantes
Les plantes mycorhizées au cours de leur développement tirent les profits suivants: (i) une augmentation de l’assimilation des minéraux à faible mobilité, des micronutriments et de l’azote, (ii) une augmentation de l’absorption d’eau et (iii) une amélioration de la santé de la plante du fait de son action contre certains pathogènes (Smith et Read, 2008).
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Les invasions biologiques : <<Un danger pour la biodiversité>>
I.1 Généralités
I.2 Processus des invasions
I.3 Le succès de l’invasion des espèces végétales
I.4 Conséquences des invasions biologiques sur les écosystèmes envahis
II. Les interactions Plantes-microorganismes rhizosphériques du sol
II.1 La rhizosphère
II.2 Interactions bénéfiques entre plantes et microorganismes rhizosphériques
II.3 Interactions délétères entre plantes et microorganismes rhizosphériques
II.4 Importance des microorganismes sélectionnés dans la réhabilitation des zones perturbées
III. Implication des racines protéoïdes sur le développement des plantes
III.1 Historique des racines protéoïdes de la plante
III.2 Morphologie et fonctionnement des racines protéoïdes
CHAPITRE I : Caractérisation des parcelles colonisées par Grevillea banksii dans la partie Est de Madagascar
I. INTRODUCTION
II. MATERIELS ET METHODES
II.1 Site d’étude
II.2 Inventaire floristique et prélèvement de sols et de racines
II.3 Statut mycorhizien des espèces de plante de trois parcelles
II.4 Analyses des échantillons de sol sous l’influence ou non de G. banksii
II.5 Traitement statistique des données
III. RESULTATS
III.1 Composition floristique des différentes parcelles
III.2 Physionomie des différentes formations végétales étudiées
III.3 Statut symbiotique des plantes dans les parcelles d’étude
III.4 Propriétés chimique et microbiologique du sol de chaque parcelle
III.5 Résultats de l’analyse moléculaire (PCR-DGGE)
IV. DISCUSSION
V. CONCLUSION
CHAPITRE II : Caractère invasif de Grevillea banksii dans la zone Est de Madagascar
I. INTRODUCTION
II. MATERIELS ET METHODES
II.1 Matériel végétal : G. banksii
II.2 Expérience 1 : Mise en évidence des effets de l’installation de G. banksii
II.3 Expérience 2 : Etude de la formation et du développement des racines protéoïdes chez G. banksii
II.4 Expérience 3 : Effets des extraits de feuille et de racine de G. banksii sur les communautés microbiennes du sol
III. RESULTATS
III.1 Développement de G. banksii et nombre de racines protéoïdes sur les 2 types de sol
III.2 Intensité mycorhizogène du sol après installation de G. banksii
III.3 Structure et fonctionnement de la communauté microbienne du sol après installation de G. banksii sur le sol forestier et le sol sous pseudo-steppe
III.4 Formation et developpement des racines protéoïdes chez G. banksii en condition contrôlée
III.5 Effets des extraits de racine et de feuille de G. banksii sur le dynamisme des microorganismes bénéfiques pour la plante
IV. DISCUSSION
IV.1 Amélioration du développement de G. banksii : implication des racines protéoïdes
IV.2 Dynamisme des microorganismes du sol après installation de G. banksii
IV.3 Effets allélopathiques des extraits de G. banksii sur les microorganismes symbiotiques
V. CONCLUSION
CHAPITRE III : Développement et association symbiotique de Dalbergia trichocarpa et Intsia bijuga sur le sol envahi par G. banksii
I. INTRODUCTION
II. MATERIELS ET METHODES
II.1 Matériels végétaux
II.2 Pré-germination des graines
II.3 Dispositif expérimental
II.4 Evaluation des effets de l’installation de G. banksii sur le développement de I. bijuga et D. trichocarpa
III RESULTATS
III.1 Développement de I. bijuga et de D. trichocarpa sur les 3 types de sol
III.2 Nodosités chez D. trichocarpa sur les trois types de sol
III.3 Caractères morphologiques des ectomycorhizes chez I. bijuga sur les trois types de sol
III.4 Diversité génétique des ectomycorhizes de plants de I. bijuga
III.5 Identité des BNL chez D. trichocarpa cultivé sur le sol sous G. banksii
III.6 Activités enzymatiques et nombre de microorganisme dans les sols de culture de I. bijuga et D. trichocarpa
IV. DISCUSSION
IV.1 Evolution du développement de I. bijuga et Intsia bijuga sur le sol envahi par G. banksii
IV.2 Fonctionnement de l’association symbiotique chez I. bijuga et D. trichocarpa cultivés sur le sol envahi par G. banksii
V. CONCLUSION
CHAPITRE IV : Mycorhization contrôlée de Intsia bijuga et de Dalbergia trichocarpa sur le sol envahi par Grevillea banksii
CONCLUSION GENERALE
