Soutenance mémoire
Le littoral nord du Sénégal est composé de nombreux écosystèmes dont le plus important correspond à la zone des Niayes (dépressions interdunaires à nappe phréatique affleurante ou sub-affleurante). Il constitue aujourd’hui la principale zone de culture des produits maraîchers du pays. Les Niayes produisent en effet près de 95% des récoltes de légumes du pays (CSE & CERPOD, 1996).
Cependant, ces écosystèmes ont connu au cours des dernières décennies de profondes modifications que lui ont imposé des contraintes d’ordre climatologique et anthropique. Parmi ces contraintes, on peut citer notamment celles associées aux alizés et à la sécheresse (ensevelissement des cuvettes et des bas-fonds maraîchers). Sous l’action agressive du vent, les dunes progressent vers le continent, alimentent en sables fins les lacs et autres dépressions littoraux et envahissent les routes d’accès à la mer. Il en résulte d’importantes modifications de la morphologie générale du milieu, et principalement sur les formations végétales en place. Celles-ci font l’objet d’une exploitation intense et anarchique et d’un surpâturage auquel s’ajoute la sur-utilisation des terres, autant de facteurs à l’origine de la dégradation du couvert végétal, de la mobilisation des dunes intérieures jadis fixes et de l’ensevelissement des cuvettes des Niayes. En définitive, de réelles menaces pèsent sur les terres à vocation agricole et pastorale situées plus à l’intérieur et mettent également en péril les ressources environnementales et vitales des populations locales.
Les autorités publiques comme les acteurs locaux conscients de ces menaces, placent depuis longtemps ces contraintes au cœur de leurs préoccupations. Dès 1925, cette frange côtière commence à faire l’objet d’actions de protection par reboisement. Aujourd’hui, elle abrite des aménagements de grande envergure tels que l’implantation du rideau de filao sur 182 km de terrains reboisés avec une largeur moyenne de près de 200 m (CSE, 2002). Ces aménagements servent de brise-vents et permettent également de fixer les dunes. Un autre important projet de réaménagement de ces peuplements forestiers vieillissants est entrepris en vue de leur pérennisation et au regard du déficit de régénération naturelle de cette espèce (Tamba, 2000). Ainsi, notre étude est une contribution à l’approfondissement des connaissances relatives à la régénération in vitro de génotypes élites de Casuarina equisetifolia adaptés aux biotopes sahéliens et à leur caractérisation moléculaire.
Les plantes actinorhiziennes
Les plantes actinorhiziennes sont ainsi appelées parce qu’elles portent sur leurs systèmes racinaires des structures particulières appelées actinorhizes ou nodules. Ce sont essentiellement des plantes ligneuses exceptées les deux espèces du genre Datisca : D. cannabina et D. glomerata, monoïques ou dioïques. Les feuilles sont très réduites et sont en forme d’écailles triangulaires. Les rameaux sont articulés, fins comme ceux des prêles et ressemble vaguement à des aiguilles de conifères. Les feuilles et les rameaux articulés sont des organes photosynthétiques (Dommergues et al., 1999). Ces plantes fixatrices d’azote se rencontrent pratiquement sous tous les climats, du climat arctique au climat subtropical. Toutefois, elles sont plus fréquentes dans les zones tempérées froides (Moiroud, 1996). La diversité des plantes actinorhiziennes varie d’un continent à l’autre. Ainsi, sur le continent américain, 19 genres ont été répertoriés alors que le continent africain comporterait seulement un à deux genres. Il en est de même du continent européen sur lequel 10 espèces auraient été dénombrées (Wheeler & Miller, 1990) et réparties en six genres (Tableau 1). Elles regroupent environ 260 à 280 espèces de plantes réparties dans 24 genres et 8 familles dont la famille des Casuarinaceae (Baker & Mullin, 1992). Les familles sont réparties en 8 ordres et 4 sous-classes ; Hamamelideae, Rosideae, Magnolideae, Dilleneideae (Baker & Schwintzer, 1990) .
Les plantes actinorhiziennes de la famille des Casuarinaceae ont de nombreuses propriétés (NRC, 1984 ; Diem & Dommergues, 1990). Grâce à leur aptitude à établir une symbiose fixatrice d’azote avec un actinomycète du sol (Frankia) et à réaliser une symbiose mycorhizienne, elles peuvent se développer sur des sols pauvres voir ingrats comme les moraines abandonnées par le retrait des glaciers et les dépôts volcaniques (Danière et al., 1986). En effet, elles enrichissent rapidement le sol où elles poussent par apport d’une litière riche en azote et en composés azotés hydrosolubles (Domenach et al., 1994). Cette litière est à l’origine des processus biopédologiques dont l’aboutissement est l’installation de sols fertiles. C’est la raison pour laquelle les plantes actinorhiziennes sont souvent à l’origine de séries dynamiques progressives de végétations dont la finalité est l’installation en peu d’années d’un climax forestier (Moiroud, 1996) .
La famille des Casuarinaceae
Les Casuarinaceae forment un grand groupe de plantes pérennes et ligneuses ayant l’aspect de conifères. La plupart sont des arbres pouvant atteindre plus de 35 m de haut. On compte 90 espèces natives d’Australie, de Malaisie et de Polynésie (Diem & Dommergues, 1990). En revanche, Maggia (1991) distingue 96 espèces. Johnson (1988) a distingué 4 genres dans cette famille : Allocasuarina, Casuarina, Gymnostoma et Ceuthostoma. La phylogénie des Casuarinaceae est mal connue mais Gymnostoma serait moins évolué que Ceuthostoma et Casuarina alors que Allocasuarina serait plus évolué (Maggia & Bousquet, 1994).
Le genre Casuarina
Le nom Casuarina a été proposé par Rumphius dans les années 1650. Il fait allusion aux rameaux très fins et retombants qui ressemblent au plumage du casoar « Casuarius » (NRC, 1984). Le genre Casuarina comprend 17 espèces dont l’aire géographique couvre le sud-est de l’Asie, la Malaisie, la Mélanésie, la Polynésie, la Nouvelle-Calédonie et l’Australie. En général, les Casuarina se développent sur des sols un peu moins pauvres que les Allocasuarina. Ils se distinguent de ces derniers par les caractères suivants : les verticilles comportent 5 à 20 dents ; par exemple 7 pour C. equisetifolia (Wilson & Johnson, 1989) ; les bractéoles des cônes sont beaucoup moins ligneuses et plus fines, elles dépassent largement le corps des cônes et ne comportent pas de protubérance dorsale. Ils ont de très petits chromosomes, n = 9 (Dommergues et al., 1999).
Casuarina equisetifolia (L.) Forst. ou Casuarina litorea (Planche 1).
Les rameaux ressemblent à des prêles (Equisetum). C’est un arbre de 7 à 35 m de haut, qui vu de loin, a l’allure d’un pin avec des rameaux pendants et des cônes d’assez petite taille. Il est monoïque ou dioïque (Wilson & Johnson, 1989). Son aire d’origine est marquée par des pluies allant de 700 à 2000 mm.an-1 avec une saison sèche de 6 à 8 mois. C’est une espèce de climat chaud et humide avec une extension possible à des régions à faibles précipitations annuelles (200 à 300 mm) ou au contraire plus arrosées (jusqu’à 500 mm) (Dommergues et al., 1999).
Utilisation des Casuarinaceae
Les Casuarinaceae, particulièrement Casuarina glauca et C. equisetifolia sont utilisées comme brise-vent car elles protègent le sol contre l’érosion éolienne (Subbarao & Rodriguez-Barrueco, 1995). Grâce à leur capacité à fixer l’azote atmosphérique, les plantes actinorhiziennes enrichissent rapidement les sols marginaux où elles se développent (1567 kg d’azote.ha-1 pour une plantation de C. equisetifolia âgée d’environ 17 à 34 ans) (Mailly & Margolis, 1992). De ce fait, elles sont utilisées comme composantes dans les systèmes agroforestiers telles que les cultures de couloirs, les cultures associées, les jachères améliorées et les clôtures vivantes (Budowski & Russo, 1993). Les plantes actinorhiziennes peuvent être utilisées pour la phytorémédiation c’est-àdire la dépollution des sites contaminés par les déchets organiques et inorganiques comme les métaux lourds (Cunningham & Ow, 1996). Ce sont essentiellement des arbres ligneux et donc producteurs de bois d’œuvre et de chauffe (Moiroud, 1996).
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Table des matières
Introduction
Revue bibliographique
1. Les plantes actinorhiziennes
1.1. La famille des Casuarinaceae
1.1.1. Le genre Casuarina
1.2. Utilisation des Casuarinaceae
2. La micropropagation in vitro
2.1. Généralités
2.2. Techniques de micropropagation in vitro des espèces ligneuses forestières
2.3. Techniques de micropropagation in vitro mises au point pour les Casuarinaceae
3. Caractérisation génétique
3.1. Généralités
3.2. Caractérisation moléculaire des espèces ligneuses forestières
3.2.1. Les techniques basées sur l’amplification de l’ADN
3.2.2. Les techniques basées sur la digestion et l’amplification de l’ADN
Matériels et méthodes
I. Sélection et collecte des échantillons de Casuarina equisetifolia
II. Micropropagation
1. Mobilisation du matériel végétal en serre
2. Culture in vitro de Casuarina equisetifolia
2.1. Multiplication
2.1.1. Désinfection des explants
2.1.2. Milieux de culture
2.2. Enracinement
2.3. Acclimatation
2.4. Analyse statistique des résultats
III. Caractérisation moléculaire 25
1. Extraction d’ADN
2. Quantification de l’ADN
3. Amplification enzymatique de l’ADN
4. Electrophorèse
5. Construction du dendrogramme
Résultats
I. Micropropagation
1. Culture in vitro de Casuarina equisetifolia
1.1. Désinfestation des explants
1.2. Multiplication végétative des inflorescences femelles Immatures
1.3. Multiplication végétative des nœuds axillaires
2. Enracinement
3. Acclimatation
II. Caractérisation moléculaire
1. Analyse de profils RAPD
2. Analyse du degré de similarité entre les échantillons de C. equisetifolia
Discussion
I. Micropropagation
1. Culture in vitro de Casuarina equisetifolia
2. Enracinement
3. Acclimatation
II. Caractérisation moléculaire
Conclusion et Perspectives
Références bibliographiques
Annexes
