Contexte & Objectifs

Contexte

Mettre en place des pratiques agroécologiques nouvelles, embrasser davantage la complexité des interactions biotiques et exploiter la biodiversité dans le domaine de la santé des plantes, de l’alimentation et la production nécessitent d’encourager et de développer des approches interdisciplinaires, notamment à l’interface entre physiologie, phytopathologie, écologie microbienne, écologie chimique, science du sol ou écophysiologie. Les physiologistes, les phytopathologistes et les microbiologistes constatent la nécessité de favoriser des interconnections pour lever des verrous aussi bien conceptuels que finalisés dans le domaine de la production alimentaire et de la santé des plantes en s’intéressant aux interactions entre plante et organismes du sol, qu’ils soient bénéfiques ou pathogènes. En effet, les transferts de matière sol-plante jouent un rôle clé dans la capacité de la plante à s’adapter à son environnement, en favorisant en particulier l’acquisition d’eau et des nutriments mais également en exerçant un contrôle sur l’activité biologique du sol autour des racines. Ces interactions impactent directement la composition microbienne rhizosphérique et le développement de la plante, qui sont deux déterminants importants dans la sensibilité des plantes aux stress biotiques et abiotiques.

Du fait de la faible accessibilité des racines à l'expérimentation, les bases moléculaires de la communication entre plantes et microorganismes telluriques sont restées longtemps peu étudiées. Des études montrent cependant que les plantes modulent la composition et l’activité des communautés microbiennes par la libération rhizodépôts, définis comme toute matière organique libérée par les racines pendant la vie de la plante. Parmi ces rhizodépôts, les exsudats racinaires font l’objet d’une attention particulière car ils seraient les acteurs majeurs de la communication rhizosphérique. Ainsi, les plantes et les agents pathogènes ou bénéfiques établissent un dialogue moléculaire au cours des phases d’éclosion/germination, d’attraction, d’adhésion et de pénétration, dialogue qui est crucial pour le devenir de la maladie et des partenaires biotiques. Dans le même temps, s'il est évident que la composition et la dynamique spatio-temporelle des composés exsudés par les racines peuvent avoir de grandes répercussions sur ce dialogue, leur étude est souvent négligée, le plus souvent du fait des difficultés méthodologiques associées à la collecte et l’analyse des exsudats racinaires, et plus généralement de l’ensemble des rhizodépôts.

Un champ large de questions scientifiques aux composantes pluridisciplinaires apparait nécessaire à traiter pour définir les principes de la communication dans la rhizosphère et établir le lien fonctionnel entre les composés émis et les interactions entre plantes et organismes rhizosphériques : distribution des exsudats racinaires et/ou microbiens, nature du signal utilisé selon le niveau de spécialisation du microorganisme à son hôte, mécanismes de perception par les microorganismes et régulation/modification de la composition en exsudats lors des échanges. La mise en œuvre d’une réflexion conjointe sur la physiologie racinaire, la pathologie tellurique et la microbiologie du sol s’avère nécessaire. Ce rapprochement disciplinaire vise à favoriser le développement de nouveaux leviers de lutte (produits de biocontrôle), la caractérisation de nouveaux marqueurs pour la sélection variétale des espèces cultivées et dans le même temps contribuer à rationaliser les nouvelles pratiques de protection intégrée pour réduire notre dépendance aux pesticides et préserver les sols et l’eau.

Objectifs du réseau RhizosPHARE

Le réseau RhizosPHARE a pour objectif d’animer une communauté interdisciplinaire dont les recherches concernent le rôle des rhizodépôts ou exsudats microbiens dans la communication et l’interaction des racines avec leur environnement biotique. Il constitue une plateforme de réflexion collective et d’échanges conceptuels et méthodologiques sur les questions de la physiologie, la pathologie, l’écologie chimique et la microbiologie des interactions rhizosphériques. Ces réflexions sont actuellement structurées en cinq axes thématiques ou technologiques émergeants qui constitue le cadre de travail du réseau RhizosPHARE pour appréhender la complexité des interactions biotiques dans le sol :

Axe A : Caractériser les exsudats racinaires et proposer une standardisation des méthodes de collecte et d’analyses des rhizodépôts. Nous souhaitons ici développer une expertise et partager des compétences sur les techniques de récolte et d'analyse des rhizodépôts. Cet axe fait actuellement l'objet de la rédaction d'un article de synthèse.

Axe B : Développer des systèmes expérimentaux adaptés aux questions et contraintes des différents objets et études, en partageant l'expertise de chaque équipe spécifique à ses objets d'étude.

Axe C : Appréhender les mécanismes de communication entre des plantes et des microorganismes. Il s’agit ici de comprendre l’impact des exsudats sur les plantes et les microorganismes du sol en intégrant la modélisation des cinétiques d’exsudations en lien avec la physiologie des racines.

Axe D : Comprendre et cartographier la dynamique spatio-temporelle de l'exsudation en lien avec les interactions plantes-microorganismes et l’architecture racinaire. Cet axe nécessite un changement d'échelle dans l'étude des rhizodépôts et des interactions biotiques du sol (phénotypage des comportements à l'échelle temporelle de la seconde et spatiale du micromètre), ce qui conduira à revisiter les dynamiques et la compréhension des interactions rhizosphériques.

Axe E : Promouvoir l’écophysiologie des interactions racines-microorganismes via la rhizodéposition, en représentant la manière dont la plante influence les organismes du sol en fonction des conditions de croissance de la plante et dont elle est influencée en retour par ces interactions rhizosphériques.