Gestion des communautés microbiennes telluriques pour réduire l'incidence des Fusarium toxinogènes sur céréales à pailles et développer une stratégie de lutte biologique

Management of soil microbial communities to reduce the incidence of Fusarium head blight of cereals and evaluation of a biological control strategy

• Auteur / Autrice : Fabienne Legrand
• Direction : Gaétan Le Floch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie, virologie et parasitologie
• Date : Soutenance le 16/10/2017
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire de biodiversité et écologie microbienne
• Jury : Président / Présidente : Georges Barbier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gaétan Le Floch, Georges Barbier, Thierry Langin, Frédéric Suffert, Wen Chen, Alain Sarniguet, Adeline Picot, Olivier Cor
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Langin, Frédéric Suffert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Maladies -- Lutte biologique contre

Céréaliculture

Fusarium

Mots clés libres

F. graminearum

Mycotoxines

Lutte biologique

Metabarcoding

Microbiote du sol

F. graminearum

Mycotoxins

Biological control

Metabarcoding

Soil microbiota

Résumé

La fusariose des épis est une maladie affectant les grains de céréales, et particulièrement le blé. Elle est provoquée par des champignons du genre Fusarium spp. Les conséquences sur les cultures menacent directement les rendements et la qualité sanitaire des récoltes compte tenu de la capacité de ces champignons à produire des mycotoxines. Parmi les membres du complexe fusarien, Fusarium graminearum est l’espèce la plus fréquemment incriminée. En Bretagne, les exploitations agricoles sont particulièrement menacées par cette maladie. En effet, le climat de la région est favorable à son développement et les exploitants produisant tout ou partie de leurs aliments à la ferme privilégient des rotations céréalières avec un retour fréquent de maïs et de blé, ce qui accroît les risques. À ce jour, la lutte contre la fusariose des épis repose sur une gestion des résidus des récoltes, principale source d’inoculum primaire de F. graminearum, ainsi que sur des traitements fongicides au moment de la floraison. Le contexte socio-économique et le manque d’efficacité de ces méthodes nécessitent de trouver de nouvelles alternatives s’inscrivant dans la durabilité. Le premier objectif de ce travail était donc de mettre en place, d’évaluer et d’optimiser une stratégie de biocontrôle visant à réduire l’inoculum primaire de F.graminearum afin de diminuer la pression de la maladie au champ et ses conséquences sur les cultures. Des essais en microcosmes et au champ ont été mis en place dans ce but. Bien que l’agent de biocontrôle permettait de limiter le développement de F. graminearum dans des sols autoclavés, son efficacité était amoindrie dans des sols non-autoclavés, du fait des interactions avec le microbiote de ces sols. Dans un second temps, la diversité et la structure des communautés microbiennes telluriques de parcelles agricoles bretonnes ont été étudiées via une approche de metabarcoding. Nous avons mis en évidence que la diversité et l’abondance des communautés microbiennes d’un sol contribuent largement à diminuer l’inoculum primaire de F. graminearum et que ce microbiote est influencé par les pratiques agronomiques, climatiques et physico-chimiques. Enfin, l’étude a révélé une relation possible entre l’abondance de certains genres bactériens et la diminution de l’inoculum primaire de F. graminearum. Ce travail conduit à envisager les micro-organismes telluriques comme un levier agronomique permettant de réduire l’incidence de F. graminearum dans les cultures céréalières.

Fusarium Head Blight (FHB) is a devastating disease for cereals, and for wheat in particular, threatening both crop yields and quality, given the ability of Fusarium spp. to produce mycotoxins. Among the Fusarium species complex, Fusarium graminearum is the most common causal agent of the disease. The incidence of FHB in Brittany (France) can be particularly high. Indeed, the agronomic practices include cereal rotations with frequent wheat and maize crops which increase the risk of FHB. Moreover, the climate favors the pathogen development.Currently, appropriate management of the residues, on which F. graminearum grows saprophytically, and the use of fungicide treatments at flowering constitute the two main ways to manage FHB. However, these strategies do not always guaranty an appropriate crop protection. The low and variable efficacy of these methods, combined to the socio-economic pressures, urge to find effective and sustainable alternatives. In this context, the first objective of this work was to develop, evaluate and optimize a biocontrol strategy aiming to reduce F. graminearum primary inoculum in soils, and thus reduce FHB risk for the crops, using both laboratory and field experiments. Although the biocontrol product was able to limit the pathogen growth in autcolaved soils, its efficacy was reduced when taking the interactions with the soil microbiota into account. The diversity and the structure of soil microbial communities were then studied for 31 agricultural fields using a metabarcoding approach in order to highlight the influence of climatic conditions, agronomic practices and soil physicochemical factors. Metabarcoding analysis revealed the importance of diversity and abundance of the soil microbial communities to reduce F. graminearum primary inoculum. This microbiota was also found to be influenced by agronomic practices and physico-chemical factors. Finally, the abundance of specific bacterial genera was related to the reduction of F. graminearum primary inoculum. Outcomes of this work highlight the importance of the soil biological activity and suggest that a manipulation of the soil microbial communities might lead to a better FHB management.