Exploration des mécanismes impliqués dans la bioprotection d'Agaricus bisporus par les biofilms de Bacillus subtilis QST713

par Caroline Pandin

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Romain Briandet.

Le président du jury était Michael Dubow.

Le jury était composé de Michael Dubow, Claire Prigent-Combaret, Marc Ongena, Dominique Le Coq, Rémy Maufrand.

Les rapporteurs étaient Claire Prigent-Combaret, Marc Ongena.


  • Résumé

    Les pertes alimentaires mondiales se chiffrent à environ un tiers des aliments destinés à la consommation humaine, soit environ 1,3 milliards de tonnes par an (FAO). Une large fraction de ces pertes est due aux altérations microbiologiques des denrées alimentaires. L’utilisation de produits phytosanitaires reste aujourd’hui la solution la plus largement utilisée en agriculture pour limiter ces pertes. Cependant, avec le plan EcoPhyto 2, le gouvernement français a pour objectif de réduire de 50% l’usage des pesticides chimiques d’ici 2025, en particulier en promouvant l’émergence du biocontrôle. Pour développer cette approche, il est cependant nécessaire de comprendre, pour mieux les maitriser, les mécanismes sous-jacents. Les différents modes d’action de biocontrôle par les microorganismes décrits sont la stimulation des défenses naturelles des plantes, la production de substances antimicrobienne et la compétition nutritionnelle. L'originalité de ce projet est d'intégrer le mode de vie en biofilm dans les mécanismes de bioprotection (compétition spatiale et nutritionnelle, libération de principes antimicrobiens). Dans la filière Française des champignons de couche (Agaricus bisporus), l’agent de biocontrôle utilisé depuis 2008 par plus de 80 % de la filière, est Bacillus subtilis QST713. Ce biofongicide montre une nette efficacité contre Trichoderma aggressivum, la principale moisissure à l’origine de pertes économiques lors de la culture d’A. bisporus. Afin d’accompagner la filière dans cette voie biologique, nous avons entrepris de séquencer et étudier le génome de cette souche, afin de déterminer son potentiel de biocontrôle et sa capacité à former des biofilms. Nous avons également évalué l’impact de ce biofongicide sur la dynamique des communautés microbiennes du compost de culture d’A. bisporus exposé ou non à T. aggressivum. Enfin, l'étude de la reprogrammation cellulaire de cet agent de biocontrôle lors de sa culture en micromodèles axéniques, nous a permis une meilleure compréhension des phénomènes de colonisation des substrats et d'inhibition des flores indésirables. Ce projet a permis d’enrichir les connaissances vis-à-vis des mécanismes de biocontrôle dans la filière des champignons et pourra permettre une possible application à d’autres filières agricoles.

  • Titre traduit

    Exploration of mecanisms involved in the bioprotection of Agaricus bisporus by Bacillus subtilis QST713 biofilms


  • Résumé

    Worldwide, food losses amount for about one-third of food for human consumption, 1.3 billion tons per year (FAO). A large fraction of these losses are due to microbiological alterations. The use of phytosanitary products remains today the most widely used solution in agriculture to limit these losses. However, with the EcoPhyto 2 plan, the French government aims to reduce the use of chemical pesticides by 50% by 2025, in particular by promoting the emergence of biocontrol. To develop this approach, it is necessary to understand the underlying mechanisms. The different modes of action of biocontrol by the microorganisms described are the stimulation of the natural defenses of the plants, the production of antimicrobial substances and the nutritional competition. The originality of this project is to integrate the biofilm mode of life into bioprotection mechanisms (spatial and nutritional competition, release of antimicrobial principles). In the French sector of the button mushrooms (Agaricus bisporus) culture, the biocontrol agent used since 2008 by more than 80% of the sector, is Bacillus subtilis QST713. This biofungicide shows a clear efficacy against Trichoderma aggressivum, the main mold causing economic losses during the cultivation of A. bisporus. To accompany the sector in this biological pathway, we have sequenced and studied the genome of this strain, in order to determine its biocontrol potential and its ability to form biofilms. We also evaluated the impact of this biofungicide on the dynamics of microbial communities in A. bisporus culture compost exposed or not to T. aggressivum. Finally, the study of the cellular reprogramming of this biocontrol agent during the culture in axenic micromodels allowed us a better understanding of the substrates colonization phenomenon and the inhibition of undesirable flora. This project will enrich the knowledge of the biocontrol mechanisms used in the mushroom industry and may allow a possible application to other agricultural sectors.


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