L'utilisation directe de roche phosphatée (RP) est une alternative viable pour remplacer les coûteux fertilisants chimiques dans les pays en voie de développement. L'utilisation de bactéries solubilisatrices de RP (BSRP) est un bon moyen pour augmenter la réactivité de la RP. L'objectif principal de ce travail a été d'obtenir des isolats provenant de la mycorhizosphère du maïs possédant une grande capacité de solubilisation de RP, compatibles avec la mycorhize arbusculaire (MA) et présentant des traits associés aux rhizobactéries favorisant la croissance de plantes (RFCP) pour le développement d'un inoculant bactérien pour le maïs.À partir de 118 isolats obtenus de maïs biologique cultivé au Québec, huit BSRP ont été identifiés comme Asaia lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, Rahnella aquatilis (Vr7, Vr13 et Sr24) et Pantoea agglomerans (Vr9, Ve16 et Vr25). En milieu liquide, les isolats ont dissous le P des RP selon leur réactivité (Gafsa> Tilemsi> Maroc). La solubilisation des RP s'est effectuée par la production d'acides organiques (OA) et l'abaissement du pH. Les meilleures BSRP de chaque groupe: (A. lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, R. aquatilis Sr24 et P. agglomerans Vr25) ont été sélectionnées selon leur capacité élevée de solubilisation de la RP et de leur production d'acide indolacétique (AIA) et de sidérophores. L’importance des biofilms formés, ainsi que le degré de motilité variaient selon les isolats et tous étaient compatibles avec le Glomus irregulare (Gi). L’étude de la colonisation des racines montre que R. aquatilis Sr24 et P. agglomerans Vr25 ont été les meilleurs colonisateurs. Lors des expériences en serre, certains mélanges contenant R. aquatilis Sr24, P. agglomerans Vr25 et Gi, ont amélioré la biomasse, l'absorption des nutriments et la colonisation de la plante en association avec un champignon mycorhizien indigène du maïs cultivé dans un sol non stérile et fertilisé avec la RP Marocaine. Nous attribuons ces résultats à leur capacité d'être de bonnes BSRP colonisatrices des racines. Elles sont aussi compatibles avec Gi et sont capables de produire de l'AIA et des sidérophores. Cette thèse démontre donc le potentiel d'utilisation de BSRP comme inoculant afin d'améliorer l'efficacité de l'utilisation directe de RP comme fertilisant phosphaté pour l'agriculture durable du maïs. / Phosphorous is the second most important nutrient for plant growth, but its availability is often reduced. Therefore high quantities of expensive soluble P-fertilizers are added to soil. Direct use of phosphate rock (PR) is an alternative to chemical P-fertilizers in developing countries and for sustainable agriculture. In order to increase PR reactivity the use of phosphate rock-solubilizing bacteria (PRSB) is a good alternative. Therefore, the main objective of this work was to obtain mycorrhizosphere-competent PRSB presenting other PGPR-associated traits to be used for the development of an inoculant to improve maize growth and P nutrition. Out of 118 isolates obtained from organically grown maize in Quebec, eight PRSB were identified as Asaia lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, Rahnella aquatilis (Vr7, Vr13 and Sr24) and Pantoea agglomerans (Vr9, Ve16 and Vr25). All isolates were able to mobilize P from different sparingly soluble P sources in solid media. In liquid medium the isolates were able to solubilize P from PRs according to their reactivity (Gafsa> Tilemsi> Morocco). PRs were solubilized by the production of organic acids (OAs) and by lowering the pH. The best PRSB from each group (A. lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, R. aquatilis Sr24 and P.3 agglomerans Vr25) were selected based on their high PR solubilization, and capacity for indolacetic acid (IAA) and siderophore production. These four isolates presented different biofilm formation and motility capacities and were compatible with Glomus irregulare (Gi). A root colonization study showed that R. aquatilis Sr24 and P. agglomerans Vr25 were the best root colonizers. Vr25 was very competitive when used with other PRSB. In greenhouse trials, plant inoculation with R. aquatilis Sr24 and P. agglomerans Vr25 in addition to Gi, increased the biomass, nutrient uptake in non-sterile soil amended with Moroccan PR (MPR). We attribute these results not only to their PR-solubilizing capacity but also for their ability to be good PRSB, competitive root colonizers, compatible with Gi and to produce IAA and siderophores. This thesis shows that PRSB with AM fungi can be used as inoculants to improve the efficiency of the direct use of PR as P fertilizer for sustainable maize production.

Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet de recherche achevant le cycle de formation des étudiants de maîtrise en génie électrique avec mémoire à l’Université Laval. Ce projet a été effectué au sein de la Faculté des sciences et de génie et le Centre d’optique, photonique et laser (COPL) de l’université Laval. À cet effet, ce mémoire contient les axes majeurs nécessaires pour une étude comparative et expérimentale des techniques d’analyse du minerai de phosphate (MP). L’objectif est de déterminer la technique la plus efficace à adopter pour mettre en place une solution in situ. Une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 est également présentée ainsi que sa conception. Tout d’abord, ce mémoire présente le contexte du projet pour bien comprendre la problématique et la motivation, ainsi que les objectifs et l’importance de mettre en place une solution in situ pour l’analyse du minerai de phosphate. Ceci nous a permis d’identifier le besoin et de repérer les exigences attendues. Aussi, le présent travail couvre une revue de littérature détaillée sur les méthodes classiques d’analyse du minerai de phosphate au laboratoire, et les techniques multi élémentaires qui permettent d’analyser plusieurs composés avec un seul équipement. La faisabilité d’utiliser une de ces techniques pour répondre au besoin a été présentée dans ce travail. Pour ce faire nous avons vérifié les limitations des trois techniques recommandées pour l’analyse des minéraux. Il s’agit des techniques ICP, XRF et LIBS. Les résultats montrent que l’XRF est incapable de quantifier les éléments légers dont le nombre atomique est inférieur à 11, alors que la LIBS permet d’avoir des résultats rapides et précis pour la majorité des éléments présents dans le minerai du phosphate. À la fin de ce mémoire, nous présentons une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 (qui est l’élément le plus important dans le minerai du phosphate) / This work is part of the research project completing the training cycle of research master at Laval University. This project was carried out within the Faculty of Science and Engineering and the Center of Optics, Photonics, and Laser (COPL). To this end, this report contains the major axes necessary for a comparative and experimental study of phosphate ore techniques analysis. The objective is to determine the most efficient technique to adopt to implement an in-situ solution. At the end of this report, we will introduce a proposal for LIBS system based on FPGA board for P2O5 measurement. First, this report presents the context of the project to understand the problem and the motivation, as well as the objectives and importance of setting up an on-line solution for the analysis of phosphate ore. Allowed us to describe the need and identify the expected requirements. Secondly, the present work covers a detailed literature review about conventional methods of analyzing phosphate ore in the laboratory, and multi-elemental techniques used to analyze several compounds with a single equipment. This work presents also the feasibility of using one of these techniques to meet the need. To do this, we have checked the limitations of the most three recommended techniques for mineral analysis. These are ICP, XRF and LIBS techniques. The results show that the XRF is unable to quantify the light elements whose atomic number is less than 11, while the LIBS allows having fast and accurate results for the majority of the elements existing in the phosphate ore. At the end of this dissertation, we present a proposal of an FPGA-based LIBS system or the measurement of P2O5 (which is the most important element in phosphate ore).

A cause du prix élevé des engrais importés au Mali, le phosphate naturel de Tilemsi (PNT) constitue une source de phosphore, locale, peu coûteuse pour les paysans. Dans plusieurs zones, malgré ses bonnes caractéristiques physiques et chimiques, les plantes cultivées, particulièrement le blé, ont faiblement répondu à l’application du PNT. À cause du besoin croissant d’améliorer biologiquement l’absorption du P par le blé, nous présentons dans ce travail les résultats de l’utilisation de microorganismes solubilisant le phosphore (MSP) dans un essai d’inoculation au champ. Dans la rhizosphère (Zone d’interactions intenses entre les racines et les microorganismes) et le rhizoplan (les microorganismes du rhizoplan ont ceux qui sont directement liés à la surface externe des racines) de trois cultivars de blé du Mali, 7 à 12% des microorganismes étaient capables de solubiliser le PNT. Six bactéries et deux champignons ont été sélectionnés, pour leur fort pouvoir de solubilisation du PNT en milieu liquide et sur milieu solide, et testés au champ à Koygour (Diré) en 2000-2001. Deux champignons Aspergillus amovari (C1), Penicillium chrysogenum (C13) et une bactérie Pseudomonas sp. (BR2) ont significativement amélioré la taille du blé (cv. Tétra) après 6 semaines, ainsi que, le poids et le contenu en P de la matière sèche (paille et graines) après 90 jours de croissance. Des essais au champ ont été réalisés à Koygour (Diré) en 2001-2002. Les traitements d’inoculation incluent C1, C13, BR2, C1+BR2, C13+BR2 et un contrôle en présence et à l’absence de Glomus intraradices (Gi). Les traitements de phosphore incluent le PNT, le phosphate biammoniacal (DAP) et un contrôle non fertilisé. La colonisation des racines de blé par les mycorhizes à vésicules et arbuscules (MVA) a été significativement améliorée avec Glomus intraradices quand la source de P utilisée est le PNT. La présence de BR2 améliore encore plus la colonisation des racines par les MVA. En général, les quantités de graines et paille récoltées ont été significativement améliorées après inoculation avec les microorganismes solubilisant le PNT et Glomus intraradices. La plus forte concentration de P dans les graines a été obtenue avec la co-inoculation avec C1+BR2 et Gi en présence de PNT, tandis que, les plantes inoculées avec BR2+Gi présentaient les plus fortes quantités de P dans la paille en présence du DAP. / Because of the high price of imported P-fertilizers in Mali, the Tilemsi rock phosphate (TRP) is a cheaper locally available P source alternative for farmers. In many areas regardless of its good physical and chemical characteristics, crops and particularly wheat showed very slow response to TRP. With the broad aim of biologically improving P uptake by wheat, in this work we describe the use of TRP solubilizing microorganisms in field inoculation trials. In 3 different Malian wheat cultivars, 4 to 12% of the rhizosphere microorganisms were able to dissolve TRP. Six bacterial and two fungal isolates were selected for their high P-solubilizing activity in solid and liquid media, and were tested in a field in Koygour (Diré) in 2000-2001. Two fungal isolates Aspergillus niger (C1) and Penicillium chrysogenum (C13) and Pseudomonas sp. (BR2) significantly increased plant heights after 60 days, and the fresh and dry matter yields and P-uptake after 90 days of growth. Field assays were performed in Koygour (Diré) in 2001-2002. Inoculation treatments included C1, C13, BR2, C1+BR2, C13BR2, and a control in the presence or absence of the AM fungus Glomus intraradices. P treatments included Tilemsi rock phosphate (TRP), phosphate biammoniacal (DAP) and an unfertilized control. The colonization of wheat root with AM was significantly higher following inoculation with G. intraradices, and when TRP was the P source used. The presence of Pseudomonas strain (BR2) improved root colonization by the AM fungus. In general, straw and grain yield improved significantly following inoculation with AM and phosphate solubilizing microorganisms. The highest P concentration in wheat grain and straw was recorded in treatment including a combinaison of AM, BR2 and C1 in the presence of TRP.