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Biofertilisants microbiens et ingénierie écologique

L’exploration et la valorisation des ressources microbiennes telluriques est une piste prometteuse pour la recherche de solutions alternatives au service d’une agriculture durable. Les chercheurs de l’UMR LSTM se mobilisent pour étudier ces ressources et concevoir des solutions basées sur ces interactions microbiennes, y compris pour la restauration de sols dégradés.

association de culture favorisant les symbioses microbiennes © LSTM
Mis à jour le 24/09/2019
Publié le 24/09/2019

Au cours de ces dernières décennies, la pression anthropique, la surexploitation des ressources naturelles conjuguées aux aléas climatiques a engendré de profondes perturbations au niveau des sols cultivés aboutissant à leur fragilisation (aggravation des phénomènes d’érosion hydrique et éolienne) et à une baisse de la productivité et de la stabilité des agrosystèmes. Cette surexploitation des ressources a en particulier entrainé un appauvrissement des teneurs en éléments minéraux et organiques des sols mais aussi des caractéristiques de la microflore tellurique, tant au niveau de sa structure que de sa diversité fonctionnelle.

L’exploration et la valorisation des ressources microbiennes telluriques peuvent permettre de proposer des solutions au service du développement d’une agriculture durable. En effet, les plantes tout au long de leur cycle de vie sont en association avec des communautés microbiennes qui influencent leur développement. Au sein de ce microbiote, certains microorganismes (bactéries, champignons, protistes), colonisant leurs racines, sont capables de stimuler leur croissance et/ou de les protéger contre des maladies. Ils sont capables d’exprimer un ensemble de propriétés phytobénéfiques impliquées dans l’amélioration de la nutrition minérale de la plante (fixation d’azote, solubilisation du phosphate, production de sidérophores, etc), la modulation des balances hormonales végétales, la production de composés antimicrobiens et l’induction de réponses de défense de la plante.

Des efforts considérables sont actuellement déployés pour exploiter ces microorganismes et proposer des biofertilisants et des biopesticides pour améliorer de façon durable la croissance et la santé des plantes. Des leviers restent cependant à lever, car trop souvent ces agents biologiques présentent une bonne efficacité en laboratoire mais une faible efficacité au champ.

Des chercheurs de l’UMR LSTM étudient ainsi les propriétés phytobénéfiques des microorganismes du sol, leurs modes d’action sur la plante, la complexité des interactions biotiques qu’ils partagent au sein du microbiote. Différentes stratégies de recherche sont actuellement explorées pour optimiser l’usage et l’efficacité des biofertilisants et biopesticides.

 Une structure a été créé au sein de l’UMR  pour promouvoir une valorisation responsable des ressources microbiennes telluriques, LSTM Transfert & Innovation. Elle regroupe un ensemble de ressources mutualisées permettant d’assurer une offre de prestations scientifiques et techniques certifiées et dédiées à la conception optimale de bio-fertilisants microbiens et à leur utilisation en ingénierie écologique.

Restauration des sols dégradés et des sols pollués  

 Dans le cas de sols dégradés, le potentiel mycorhizien des sols décroit pour atteindre un seuil minimal qui ne lui permet plus d’assurer son rôle vis à vis du développement spatio-temporel de la couverture végétale. Il est alors nécessaire de promouvoir le développement de ces symbiotes microbiens via un apport en masse de champignon (mycorhization contrôlée) ou via une gestion du peuplement résiduel de champignons mycorhiziens par l’utilisation de vecteurs biologiques particulièrement adaptés aux conditions drastiques rencontrées dans ces régions (Ex : carences minérales, sécheresse). Les résultats obtenus dans les programmes montrent  l’importance de ces symbioses mycorhiziennes dans la réussite de ces opérations et décrivent  différentes stratégies susceptibles d’être mises en œuvre pour optimiser le fonctionnement de la symbiose mycorhizienne et son impact sur le développement des plantes cultivées.

 Dans le cas de pollution des sols par les métaux lourds, la réhabilitation des types de sols reste très difficile. L’étude des sols extrêmes naturellement riche en métaux lourds permet de mieux appréhender l’importance et les rôles des microorganismes dans les processus qui mènent à la restauration d’un sol et de son fonctionnement. Afin de proposer des itinéraires techniques de restauration écologique de ces sols, les chercheurs travaillent sur la compatibilité des microorganismes symbiotiques afin de tirer avantage de la capacité de certaines espèces à s’implanter rapidement sur des terrains nus pour fournir à d’autres espèces les conditions nécessaires à la réussite de leur installation sur un itinéraire appelé : « système plante nurse / plantes cibles ».

 Perspectives

De nombreux champs de recherche restent ouverts sur l’’utilisation de la microflore du sol, dans un but (i) d’une production végétale, qualifiée de durable, dans le cadre d’une agriculture raisonnée tant au niveau nutritionnel que de la santé des plantes (ii) de valorisation de sols dégradés ou de revitalisation de sols pollués par les métaux lourds.

Dans cette perspective, l’UMR LSTM vient  de lancer deux nouveaux projets :

Une thèse Cifre France Maroc : sur la thématique « Elaboration d’une procédure innovante dans l’obtention de biofertilisants microbiens endophytiques performants (2019-2021)

Le projet  Hydromic : « Formulations innovantes de biofertilisants microbiens à base d'hydrorétenteurs bio-sourcés ».

 Pour en savoir plus sur les travaux en cours, retrouvez toutes les présentations faites au cours de la journée organisée par l’Académie d'Agriculture de France sur la thématique "Les ressources microbiennes des sols : des outils biologiques pour atteindre les Objectifs de Développement Durable".

Les nouveaux projets

1. Allocation CIFRE France-Maroc. Madame Bouchra NASSLAHSEN « Elaboration d’une procédure innovante dans l’obtention de biofertilisants microbiens endophytiques performants ».

Directeur de thèse: R. Duponnois.

Partenaire privé: Société Agronutrition / Groupe De Sangosse

2019-2021

2. Projet Hydromic. / Projet : Formulations innovantes de biofertilisants microbiens à base d'hydrorétenteurs bio-sourcés (Hydromic).

Budget 320 k€. Porteur du projet: R. Duponnois

Financement : Région (AAP Recherche & Société 2018)

https://www.laregion.fr/Appel-a-projets-Recherche-et-Societe-s-2019