Mécanismes impliqués dans la bioprotection d'Agaricus bisporus par les biofilms de Bacillus subtilis

par Caroline Pandin

Projet de thèse en Microbiologie

Sous la direction de Romain Briandet et de Dominique Le coq.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé , en partenariat avec MICALIS- Microbiologie de l'Alimentation au service de la santé humaine (laboratoire) , UMR Micalis - Pôle Risques- Equipe B2HM Bioadhésion Biofims et Hygiène des Matériaux (equipe de recherche) et de institut des sciences et industries du vivant et de l'environnement (AgroParisTech) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • 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 la notion de biofilm dans les mécanismes de bioprotection (compétition spatiale et nutritionnelle, libération de principes antimicrobiens). Le biocontrôle représente, à l'heure actuelle, environ 5% du secteur de la protection des plantes. Dans la filière Française des champignons de couche (Agaricus bisporus), l'agent de biocontrôle utilisé depuis 2008 par plus de 80 % de la filière et compatible avec l'agriculture biologique 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'Agaricus 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'Agaricus bisporus exposé ou non à T. aggressivum. Enfin, l'étude de la reprogrammation cellulaire de cet agent de biocontrôle lors de la culture nous a permis une meilleure compréhension des mécanismes de colonisation des substrats et d'inhibition des flores indésirables. Ce projet va permettre d'enrichir les connaissances vis-à-vis des mécanismes de biocontrôle utilisés dans la filière des champignons de couche et pourront permettre une possible application à d'autre filières agricoles.

  • Titre traduit

    Mechanisms involved in the bioprotection of Agaricus bisporus by Bacillus subtilis 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 notion of biofilm into bioprotection mechanisms (spatial and nutritional competition, release of antimicrobial principles). The biocontrol, currently accounts for about 5% of the plant protection sector. In the French sector of the button mushrooms (Agaricus bisporus) culture, the biocontrol agent used since 2008 by more than 80% of the sector and compatible with organic farming is Bacillus subtilis QST713. This biofungicide shows a clear efficacy against Trichoderma aggressivum, the main mold causing economic losses during the cultivation of Agaricus 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 Agaricus bisporus culture compost exposed or not to T. aggressivum. Finally, the study of the cellular reprogramming of this biocontrol agent during the culture allowed us a better understanding of the mechanisms of colonization of substrates and 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.