Thèse soutenue

Pertinence des indicateurs microbiens dans l'évaluation de l'état des sols agricoles
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Auteur / Autrice : Pierre Plassart
Direction : Sylvie Barray
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Microbiologie
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Rouen
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Morphodynamique continentale et côtière (Caen ; 1996-....)

Résumé

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La plupart des sols du monde sont aujourd’hui modifiés par les activités humaines. Ainsi, pour de nombreux sols agricoles, les pratiques culturales intensives et l’apport chronique d’intrants chimiques ont conduit à une diminution de la fertilité de ces sols. Pourtant, alors même que ces sols sont en danger, il n’existe que peu d’outils d’évaluation pertinents de leur état. La composante biologique a longtemps été négligée, or le sol héberge une très forte diversité d’organismes impliquée dans les cycles biogéochimique dont les microorganismes susceptibles alors de constituer des bioindicateurs potentiels de l’état du sol. L'objectif de ce travail consiste donc à identifer des variables descriptives de la diversité bactérienne, sensibles à l’état du sol. La structure des communautés bactériennes (abondance, diversité génétique et fonctionnelle) a été appréhendée dans son ensemble mais également au travers de l’analyse des populations de Pseudomonas, genre bactérien largement représenté dans les sols et particulièrement sensible à ses perturbations. L’approche expérimentale, de la parcelle au microcosme, a consisté en l’évaluation comparée de l’effet (1) d’un apport de cuivre (dose agronomique x100) (2), de perturbations naturelles (spatiale, climatique), et (3) de perturbations anthropiques (pratiques culturales) sur les communautés bactériennes. La première partie de ce travail a été réalisée in situ sur sols de Prairie et de Grande culture afin de définir les bornes naturelles de la variation spatiale et temporelle de différents descripteurs bactériens de sols limoneux caractéristiques de Haute Normandie. Par ailleurs, cette partie a également permis d’appréhender les sensibilités relatives des différentes variables descriptives mesurées et de valider en conséquence les approches méthodologiques mises en oeuvre. Ainsi les variables mesurées peuvent être classées en deux catégories : les variables dont la mesure repose sur la culture des microorganismes reflèteraient les perturbations récentes du sol tandis que les variables basées sur une approche moléculaire reflèteraient l’historique cultural des parcelles. La seconde partie de ce travail a permis d’étudier en microcosmes l’impact d’une contamination métallique par le cuivre sur les descripteurs étudiés dans la première partie. Les résultats obtenus montrent que les variations de la structure des communautés bactériennes causées par une contamination cuprique ponctuelle, comparées à celles liées à la saison ou aux pratiques culturales, sont mineures. Parallèlement une analyse comparative des données obtenues en cosmes tamisés et non tamisés révèle que l'état du sol peut influencer la réponse des communautés bactériennes à une contamination métallique ; en effet la perturbation physique du sol par le tamisage a induit une réponse transitoire des communautés à la contamination métallique. Ce travail a permis (1) la constitution d’un référentiel de données microbiologiques de sols agricoles limoneux, intégrant les fluctuations spatiales et temporelles des variables mesurées, (2) de déterminer la sensibilité de variables descriptives aux effets naturels et anthropiques et d’identifier les limites et complémentarités des approches cellulaires et moléculaires, (3) de hierarchiser des facteurs déterminant la structure génétique et fonctionnelle des communautés bactériennes, (4) de valider la pertinence de l’utilisation des bactéries du genre Pseudomonas dans l’évaluation de l’impact du cuivre sur les sols.