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L’augmentation de la productivité tout en utilisant des pratiques responsables s’impose dans les perspectives de l’agriculture moderne. Dans un contexte de pression économique, sociétale et réglementaire de plus en plus exigeant, l’agriculteur est conscient qu’il doit faire évoluer ses pratiques culturales en limitant l’impact de son activité sur l’environnement tout en maintenant sa productivité.

Dans le cas des grandes cultures, la principale limite de la productivité sont les stress abiotiques. Pour faire face à ces stress et aux stress biotiques, les agriculteurs non d'autres choix que d'utiliser toujours plus d’intrants. Parmi ces intrants, les  produits phytosanitaires sont principalement visés avec déjà l’interdiction de l’utilisation d’un certain nombre d’entre eux, comme les néonicotinoїdes. Les alternatives vont vers la sélection de nouvelles variétés végétales résistantes, voire le développement d’OGM avec les contraintes de temps et de réglementation que l’on connait. Avec les avancées scientifiques, les tendances de nouvelles pratiques culturales intègrent la plante dans son environnement (tryptique : plante, microorganismes, structure du sol) pour favoriser sa capacité intrinsèque à se défendre. Les biointrants sont les premiers acteurs de ces nouvelles pratiques.

 

La fonction des biointrants, quand ils sont appliqués à la plante ou à la rhizosphère, est de stimuler les processus naturels pour améliorer l’absorption et l’efficience des nutriments, la tolérance aux stress biotiques et abiotiques, et augmenter la qualité des cultures. Identifier les acteurs de ces associations reste un challenge important que Biointrant adresse en utilisant les technologies les plus performantes.  

 

LES INTERACTIONS PLANTE-BACTERIES

Parmi les bactéries de la rhizosphère des plantes (rhizobactéries) jouant un rôle important dans l'alimentation hydrique des plantes, celles qui modifient la structure du sol adhérant aux racines ont été plus particulièrement étudiées par l’équipe scientifique de Biointrant. Ces bactéries tirent leur source de carbone et d'énergie des exsudats racinaires de la plante qui peuvent représenter de 8 à 12 % des photosynthétats de la plante (Nguyen, 2003; Haichar et al., 2014; Haichar et al., 2016).

 

Les scientifiques de Biointrant ont décrit une large diversité de bactéries productrices d'exopolysaccharides (EPS) à la fois  (1) dans des sols très variés allant de sols ayant de très fortes teneurs en argile (Amellal et al., 1998; Achouak et al., 1999) ou à l'inverse très sableux (Heulin et al., 2003; Kaci et al., 2005), en passant par des sols salins (Ashraf et al., 1999) et (2) dans la rhizosphère de plusieurs plantes cultivées telles que le blé (Gouzou et al., 1993; Amellal et al., 1998;  Guemouri-Athmani et al., 2000; Kaci et al., 2005) et le tournesol (Alami et al., 2000) ou dans celle d'une brassicacée sauvage, Arabidopsis thaliana (Berge et al., 2009).

Les scientifiques de Biointrant ont également contribué à mettre en évidence que les EPS produits par ces bactéries, à partir des exsudats racinaires, étaient très diversifiés quant à leur structure biochimique et à leurs propriétés physico-chimiques (Hebbar et al., 1992; Falk et al., 1996; Alami et al., 1998; Villain-Simonnet et al., 1999; Villain-Simonnet et al., 2000; Vanhaverbeke et al., 2001; Vanhaverbeke et al., 2003; Rinaudo, 2004; Lodhi-Hassan et al., 2008; Crapart et al., 2012).

LA Bioinformatique 

 

L'écologie microbienne des plantes est une science à la frontière de nombreuses expertises, nécessitant l'analyse de nombreuses données pour comprendre les phénomènes. Les avancées de la bioinformatique apportent des solutions pour répondre à ces besoins d'analyse (In silico stratégie de recherche, ci-contre).

Biointrant a développé des outils pour intégrer la bioinformatique dans son processus de criblage optimisé. L'annotation de génomes (Ortet et al., 2011, De Luca et al., 2011, Achouak et al., 2003) mettent en évidence les propriétés bactériennes d'intérêt agronomique. L'analyse de métadonnées associée à l'exploration de génomes pour la création de bases de données (Ortet et al., 2012; Barakat et al., 2013; Ortet et al., 2015) sont autant d'éléments combinatoires pour sélectionner et comprendre les associations les plus pertinentes. 

Voir notre offre bioinformatique.

les Applications agricoles 

 

La stimulation des plantes par l'utilisation de bactéries est une approche 100% biologique pour laquelle aucun solvant, traitement ou purification ne sont utilisés. Cette technologie a déjà fait ses preuves sur de nombreuses cultures. L'effet positif des EPS sur l'agrégation du sol rhizosphérique et/ou la croissance des plantes a été démontré en condition laboratoire chez le blé (Gouzou et al. 1993; Amellal et al., 1999, Bezzate et al., 2000; Alami et al., 2000), le tournesol (Alami et al., 2000) et le colza (Santaella et al., 2008). L'inoculation d'une souche propriétaire de Biointrant au semis de cultures de tournesol (illustré à droite, d'après Allami et al., 2000) a permis d'améliorer aussi bien la structuration du sol adhérent que la structure de la plante elle-même.

Références 

 

Achouak, W., Christen, R., Barakat, M., Martel, M.-H., and Heulin, T. (1999). Burkholderia caribensis sp. nov., an exopolysaccharide-producing bacterium isolated from vertisol microaggregates in Martinique. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 49, 787–794.

Achouak, W., Conrod, S., Cohen, V., and Heulin, T. (2004). Phenotypic variation of Pseudomonas brassicacearum as a plant root-colonization strategy. Molecular Plant-Microbe Interactions 17, 872–879.

Alami, Y., Achouak, W., Marol, C., and Heulin, T. (2000). Rhizosphere soil aggregation and plant growth promotion of sunflowers by an exopolysaccharide-producing Rhizobiumsp. Strain isolated from sunflower roots. Applied and Environmental Microbiology 66, 3393–3398.

Amellal, N., Bartoli, F., Villemin, G., Talouizte, A., and Heulin, T. (1999). Effects of inoculation of EPS-producing Pantoea agglomerans on wheat rhizosphere aggregation. Plant and Soil 211, 93–101.

Barakat, M., Ortet, P., and Whitworth, D.E. (2013). P2RP: a web-based framework for the identification and analysis of regulatory proteins in prokaryotic genomes. BMC Genomics 14, 269.

Bezzate, S., Aymerich, S., Chambert, R., Czarnes, S., Berge, O., and Heulin, T. (2000). Disruption of the Paenibacillus polymyxa levansucrase gene impairs its ability to aggregate soil in the wheat rhizosphere. Environmental Microbiology 2, 333–342.

De Luca, G., Barakat, M., Ortet, P., Fochesato, S., Jourlin-Castelli, C., Ansaldi, M., Py, B., Fichant, G., Coutinho, P.M., and Voulhoux, R. (2011). The cyst-dividing bacterium Ramlibacter tataouinensis TTB310 genome reveals a well-stocked toolbox for adaptation to a desert environment. PLoS One 6, e23784.

Gouzou, L., Burtin, G., Philippy, R., Bartoli, F., and Heulin, T. (1993). Effect of inoculation with Bacillus polymyxa on soil aggregation in the wheat rhizosphere: preliminary examination. In Soil Structure/Soil Biota Interrelationships, L. Brussaard, and M.J. Kooistra, eds. (Amsterdam: Elsevier), pp. 479–491.

Gouzou, L., Cheneby, D., Nicolardot, B., and Heulin, T. (1995). Dynamics of the diazotroph Bacillus polymyxa in the rhizosphere of wheat (Triticum aestivum L.) after inoculation and its effect on uptake of 15N-labelled fertilizer. European Journal of Agronomy 4, 47–54.

Hebbar, K.P., Gueniot, B., Heyraud, A., Colin-Morel, P., Heulin, T., Balandreau, J., and Rinaudo, M. (1992). Characterization of exopolysaccharides produced by rhizobacteria. Applied Microbiology and Biotechnology 38, 248–253.

Kaci, Y., Heyraud, A., Barakat, M., and Heulin, T. (2005). Isolation and identification of an EPS-producing Rhizobium strain from arid soil (Algeria): characterization of its EPS and the effect of inoculation on wheat rhizosphere soil structure☆☆The GenBank/EMBL/DDBJ accession number for the 16S rRNA gene sequence of Rhizobium sp. KYGT207 is AY675940. Research in Microbiology 156, 522–531.

Ndour, P.M.S., Gueye, M., Barakat, M., Ortet, P., Bertrand-Huleux, M., Pablo, A.-L., Dezette, D., Chapuis-Lardy, L., Assigbetsé, K., Kane, N.A., et al. (2017). Pearl Millet Genetic Traits Shape Rhizobacterial Diversity and Modulate Rhizosphere Aggregation. Front. Plant Sci. 8.

Ortet, P., Barakat, M., Lalaouna, D., Fochesato, S., Barbe, V., Vacherie, B., Santaella, C., Heulin, T., and Achouak, W. (2011). Complete genome sequence of a beneficial plant root-associated bacterium Pseudomonas brassicacearum. Journal of Bacteriology JB–00411.

Ortet, P., De Luca, G., Whitworth, D.E., and Barakat, M. (2012). P2TF: a comprehensive resource for analysis of prokaryotic transcription factors. BMC Genomics 13, 628.

Ortet, P., Whitworth, D.E., Santaella, C., Achouak, W., and Barakat, M. (2014). P2CS: updates of the prokaryotic two-component systems database. Nucleic Acids Research 43, D536–D541.

Santaella, C., Schue, M., Berge, O., Heulin, T., and Achouak, W. (2008). The exopolysaccharide of Rhizobium sp. YAS34 is not necessary for biofilm formation on Arabidopsis thaliana and Brassica napus roots but contributes to root colonization. Environmental Microbiology 10, 2150–2163.