Les couverts végétaux : un levier de façonnement des communautés microbiennes du sol ?

Cover crops : a tool to shape the soil microbial communities ?

• Auteur / Autrice : Adrien Jugan
• Direction : Pascal Ratet, Nathalie Harzic, Samuel Mondy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences végétales
• Date : Soutenance le 13/02/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du végétal : du gène à l'écosystème (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences des plantes de Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) - Agroécologie (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-….)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Cérience (Cissé, Vienne ; 2021-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Agnès Jacques
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Vandenkoornhuyse, Feth-el-Zahar Haichar, Barbara Pivato, Christophe Mougel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Vandenkoornhuyse, Feth-el-Zahar Haichar
• DOI : 10.70675/dff06c9dz3a9fz4a83za02bz6ad6191183ab

Mots clés

Mots clés contrôlés

Symbiose

Couverture végétale du sol

Rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes

Métabarcoding

Microbiote

Mots clés libres

Symbiose

Microbiome

Interactions plantes-Microorganismes

Couverture végétale

Pgpr

Metabarcoding

Symbiosis

Microbiome

Plant-Microorganism interactions

Cover crops

Pgpr

Metabarcoding

Résumé

Les couverts végétaux sont un levier majeur de l'agriculture. Ils offrent de nombreux services écosystémiques dont l'enrichissement des sols, la limitation de propagation des agents pathogènes, et réduisent l'utilisation d'intrants chimiques. Ces services reposent entre autres sur la richesse microbienne du sol, également appelée microbiote, que les plantes de couvertures sont capables d'influencer. Ces relations plant-microbiome sont multiples et complexes, dépendant notamment de la richesse génétique du couvert. L'entreprise Cérience possède un catalogue de variétés végétales englobant plusieurs variétés d'avoines (graminées) et de vesces communes et velues (légumineuses), sans connaissances précises sur leurs propriétés d'interaction avec le microbiome du sol.Ce travail de thèse a eu pour but d'étudier l'impact de la complexité génétique du couvert végétal sur les communautés microbiennes du sol. Une approche expérimentale de trois ans en champs a été mise en place afin de mesurer l'importance de ces espèces de couverture, seules ou en association dans une rotation culturale, sur la structure de ces communautés. Ces évolutions de microbiome ont été suivies grâce à la technologie de Metabarcoding. Un second aspect de cette thèse a reposé sur l'utilisation de Communautés Synthétiques (SynComs). Ces SynComs, constituées de bactéries provenant de la même station expérimentale que l'expérimentation en champs et rassemblées selon leurs profils métaboliques primaires, ont été inoculées en pots sur des mélanges de plantes de couverture afin d'étudier leur impact sur la production de biomasse.Ce travail rapporte l'impact limité des différentes combinaisons de couvertures étudiées sur les communautés bactériennes et fongiques du sol. Certains clusters microbiens ont toutefois été identifiés comme indicateurs d'un état standard d'un microbiote de couverture. Ces couverts serviraient ainsi à réinitialiser le microbiote du sol. Une attention particulière a été portée sur l'impact de la rotation culturale et des conditions météorologiques sur les microorganismes symbiotiques et pathogènes du sol.L'utilisation de SynComs a révélé un impact relatif sur les performances des plantes de couverture, avec une absence d'effet sur la biomasse aérienne mais une altération des propriétés symbiotiques. Les communautés symbiotiques des vesces ont de plus été altérées. Cette approche a néanmoins mis en évidence les conséquences qu'un tel enrichissement bactérien peut avoir sur la diversité bactérienne du sol. Ces conséquences se sont vues sous la forme d'une réduction d'alpha-diversité dans le sol adhérent aux racines.

Cover crops constitute a major lever of agriculture. They provide multiple ecosystemic services including soil enrichment, limitation of pathogens propagation, and reduction of chemical fertilizer. Those services rely, among other factors, on the soil microbial richness, also known as microbiome, that plants can influence. These plant-microorganism interactions are numerous and complex, depending particularly on the genetic richness of the cover. The French company Cérience possesses a plant catalog encompassing several varieties of oats (grass) and common and hairy vetches (legumes), without precise knowledge on their ability to interact with the soil microbiome.This thesis work aimed at studying the impact of the cover crop genetic complexity on the soil microbial communities. A 3 years field experiment was performed to measure the importance of these cover species, alone or in mixtures in a cultural rotation, on the structure of these communities. These microbiome evolutions were monitored using the Metabarcoding technology. A second aspect to this thesis focused on the use of Synthetic Communities (SynComs). These SynComs, made of bacteria isolated from the same experimental station as the field experiment and assembled based on their primary metabolism profiles, were inoculated in pots on cover crop species in order to increase their yield.This work reports the limited impact of the cover crops combinations tested on the bacterial and fungal soil communities. However, specific clusters were identified as indicators of a standard cover microbiome. These covers could serve as a reset of the soil microbiome. A focus was made on the impact of the cultural rotation and the meteorological conditions on the symbiotic and pathogenic soil microorganisms.The use of SynComs revealed mixed results on the cover species performances, without aboveground biomass increase but with a shift in symbiotic properties. However, the natural vetch symbiotic communities were altered. This approach highlighted the potentially negative consequences of bacterial enrichment on the soil bacterial communities. These consequences were observed as a reduction of alpha-diversity in the root-adhering soil.