Une énorme partie du phosphore (P) soluble ajouté sous forme d’engrais chimiques et de fumiers précipite dans le sol et devient non disponible aux plantes. Par ailleurs, l’utilisation excessive des engrais chimiques n’est pas compatible avec l’agriculture moderne qui se veut durable, ni avec l’agriculture biologique. De plus, ces pratiques ont été effectuées sans tenir compte de la microflore présente au niveau de la mycorhizosphère ce qui conduit à des applications pouvant être onéreuses et néfastes. En effet, les microorganismes bénéfiques du sol, notamment les bactéries solubilisant les phosphates (BSP) et les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA), ont une influence importante sur la fertilité des sols et la productivité végétale. Une nouvelle approche basée sur le piégeage des BSP au niveau de l’hyphosphère du CMA Rhizophagus irregularis (Ri) DAOM 197198, préalablement inoculé avec des suspensions de microorganismes telluriques, a permis d’isoler des BSP compétentes capables de dissoudre efficacement le phosphate de roche (PR) d’origine ignée en milieu liquide. Les travaux ont ensuite permis de prouver l’importance du synergisme entre les hyphobactéries (Burkholderia anthina Ba8 et Rhizobium miluonense Rm3) et le mycélium extraracinaire des CMA Ri dans l’amélioration de la solubilisation des phosphates in vitro. L’étude approfondie des mécanismes qui pourraient être impliquées dans cette interaction montre que les hyphobactéries, principalement la souche B. anthina Ba8, adhèrent fortement à la surface des hyphes et aussi à celle du PR. Il est fortement probable que les interactions décrites ainsi que les caractéristiques bénéfiques aux plantes exprimées par les BSP sont responsables de l’amélioration de la croissance, de la nutrition phosphatée et du rendement en matière fraîche et sèche chez le maïs cultivé en serre, coinoculé avec les BSP et les CMA Ri et fertilisé avec le superphosphate ou le PR du Québec. / Soluble phosphorus (P) fertilizers added to soil rapidly precipitate, forming sparingly soluble phosphates, not available to plants. Furthermore, the excessive use of chemical fertilizers to compensate soil P deficiency is not considered sustainable and it leads to costly and potentially harmful applications. Many reports confirmed that beneficial soil microorganisms, including phosphate-solubilizing bacteria (PSB), have a significant influence on soil fertility and crop productivity. Indeed, PSB can also improve phosphate rock (PR) efficiency when directly applied to soil. However, most published works on PSB overlooked the possible interaction between PSB and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), which are ubiquitous in cultivated plants. A new approach based on the trapping of PSB strongly attached to the hyphosphere of AMF Rhizophagus irregularis (Ri) DAOM 197198, previously inoculated with microbial soil suspensions was developed to isolate relevant PSB able to mobilize P from a low reactive igneous PR more efficiently than those directly isolated from the same rhizosphere soil samples. An in vitro study demonstrated that the synergism between hyphobacteria (Burkholderia anthina Ba8 and Rhizobium miluonense Rm3) and Ri hyphae highly improved the solubilisation of PR. Our results go beyond the existing studies and showed specific mechanisms involved on PSB-AMF interactions. Indeed, hyphobacteria, mainly B. anthina Ba8, strongly adhere to Ri hyphal surfaces and PR particles forming a structured biofilm. Under greenhouse conditions, the direct application of PSB and AMF Ri as biostimulants for sustainable corn production showed that these beneficial microorganisms improve growth and P uptake of corn fertilized with superphosphate or Quebec PR.

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.

En Nouvelle-Calédonie, les sols développés sur roches ultramafiques (5.500 km2) sont constitués à plus de 65% d'oxy-hydroxyde de fer, ils présentent des teneurs très faibles en azote et en phosphore (1/10 à 1/100 des teneurs moyennes), de surcroît ils sont déséquilibrés pour le rapport Ca/Mg et contiennent des concentrations très élevées en métaux lourds (nickel, manganèse, cobalt, chrome). L'exploitation à ciel ouvert du nickel sur ces sols associés à des écosystèmes particulièrement originaux et diversifiés doit prendre en considération à la fois les intérêts économiques et les préoccupations écologiques. Des espèces endémiques pionnières des sols ultramafiques ou cicatricielles des sites miniers dégradés ont été identifiées. Parmi ces espèces, plusieurs espèces de Costularia (Cyperaceae) sont préconisées pour la revégétalisation des sites miniers après exploitation. Les itinéraires techniques de restauration écologique des sites miniers requièrent une approche pluridisciplinaire intégrant des données pédologiques, physiologiques et microbiologiques des écosystèmes des maquis miniers. L'analyse des relations sols/plantes sur une toposéquence comprenant différents types de maquis a permis de mettre en évidence une relation directe entre les concentrations du sol en éléments disponibles et la diversité et l'organisation des espèces, notamment pour ce qui concerne la structuration de la strate herbacée. Ce travail couplé à la mise en place par la société SIRAS Pacifique d'un champ semencier expérimental de Cyperaceae a permis de montrer que la croissance de Costularia comosa répond positivement à la fertilisation azotée et phosphatée. L'expérimentation a permis également de souligner que la vigueur, la vitesse de développement, le taux de mycorhization et la fructification des plants sont stimulés par des doses modérées de ces éléments. D'autres travaux réalisés ont apporté un approfondissement de nos connaissances sur le rôle des microorganismes associés aux racines des Costularia. Ainsi, nous avons montré que neuf espèces pionnières de Cyperaceae étudiées in situ, développent des symbioses mycorhiziennes arbusculaires. Une expérience de mycorhization contrôlée de Costularia comosa a permis de montrer que la mycorhization par Glomus etunicatum est fonctionnelle, avec une augmentation de la biomasse des plants 2,8 fois supérieure au témoin. De plus, la mycorhization réduit la concentration en nickel dans la plante, suggérant un rôle barrière du champignon mycorhizien vis-à-vis du nickel. Dans cette étude, nous présentons également une description des populations bactériennes aérobies, hétérotrophes et résistantes au nickel, isolées des racines de deux espèces de Costularia inféodées aux maquis. Ces populations bactériennes sont de faible densité et dominées par les Protéobactéries. Certaines des souches isolées présentent une tolérance à 15 mM de nickel soluble et la capacité de solubiliser les phosphates. L'avancement apporté dans les connaissances concernant la nutrition minérale des Cyperaceae et le rôle des microorganismes qui leur sont associés permet d'envisager la mise en place en routine de champs semenciers productifs et l'utilisation des microorganismes associés aux Costularia dans les itinéraires techniques de restauration écologique pour en améliorer la réussite.

RESUME : Le Sud-Est du Niger est soumis au phénomène dérosion éolienne. Dans la zone de Gouré, les cuvettes oasiennes, principales sources de productions agricoles et de revenus, sont menacées de disparition à cause de lensablement. Des opérations de fixation de dunes sont entreprises pour sauver ce capital productif. Lévaluation de la technique de fixation mécanique des dunes utilisée dans la zone a montré que celle-ci est efficace dans la restauration écologique du milieu. Trois années après la mise en place des palissades anti-érosives, à base des branchages de Leptadenia pyrotechnica, une végétation spontanée, comprenant 58 espèces (20 familles), dont 17 pérennes, sétait installée à lintérieur du clayonnage, soit 42 espèces de plus que dans les zones non traitées. Au fil des ans, la composition floristique sest progressivement stabilisée, témoignant ainsi dune réduction notable des perturbations du milieu engendrées par laction érosive des vents. Dans une expérimentation de fixation biologique de dunes, sept espèces ligneuses, dont cinq autochtones (Acacia senegal, A. tortilis, A. nilotica, Bauhinia rufescens, Balanites aegyptiaca), et deux allochtones (Prosopis juliflora et P. chilensis) ont été testées. En pépinière, les espèces ont subi un stress hydrique par interruption darrosage durant six jours. Les taux dhydratation foliaire ont été déterminés, afin dévaluer leur capacité respective à limiter les pertes deau par transpiration. Dans un essai de terrain, les espèces ont été plantées sur un cordon dunaire, préfixé mécaniquement, en vue de tester leur aptitude à la stabilisation des dunes. Les taux de survie sur trois années ont été calculés et la croissance en hauteur mesurée. Les résultats en pépinière ont montré, quaprès six jours de stress hydrique, Acacia senegal, A. tortilis, Prosopis chilensis et A. nilotica sont les quatre espèces limitant le mieux les pertes en eau. Les résultats sur site ont montré que la meilleure combinaison en matière de fixation de dunes dans cette zone serait dassocier lespèce de Prosopis chilensis (fort taux de survie et croissance rapide) avec A. tortilis et/ou A. nilotica (survie et croissance relativement appréciables et intérêt économique plus important). Dans loptique dun essai dinoculation mycorhizienne, des échantillons de sols de Gouré ont été récoltés sous dix espèces ligneuses locales et exotiques, avec lobjectif didentifier les différents types de champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) et de produire un inoculum indigène par le biais de trois plantes-pièges locales ; le mil, le sorgho et le niébé. Les résultats ont mis en évidence la présence de deux familles de Glomales dans les sols du département de Gouré, Glomaceae (appartenant au genre Glomus) et Gigasporaceae. Avec plus de 56 % des spores, le genre Glomus est le plus abondant des Glomales identifiées et aussi le plus viable (55,80 % des spores vivantes). La croissance en hauteur des parties aériennes du sorgho et du niébé a été significativement stimulée par linoculation. Les trois cultures sont équivalentes dans le piégeage des spores. Un inoculum mycorhizien composite de souches indigènes a été produit à partir de cette culture sporale. Lefficacité de la mycorhization naturelle a été comparée à celles des apports de ce complexe mycorhizien indigène et du Glomus intraradices. Un substrat de culture naturel, non stérilisé, a été inoculé par le complexe mycorhizien de souches indigènes ou par du Glomus intraradices. Les effets de linoculation ont été observés sur cinq espèces ligneuses, dont trois Acacias (A. nilotica, A. tortilis, A. senegal), Bauhinia rufescens et Prosopis chilensis, en pépinière et en sol dunaire. En pépinière, les espèces ont subi un stress hydrique par interruption darrosage durant six jours. Les taux dhydratation foliaire ont été calculés, afin dévaluer les effets de la mycorhization sur la limitation des pertes deau par transpiration. Les différents taux de mycorhization ont été déterminés, ainsi que la croissance des plants et la production de la biomasse totale. Dans un essai de terrain, les espèces inoculées et non inoculées ont été plantées sur un cordon dunaire, préfixé mécaniquement, en vue dévaluer les effets des différents apports mycorhiziens au champ sur la croissance en hauteur des plants. Les résultats en pépinière ont montré que (i) le sol de pépinière non stérilisé contient des CMA (champignon mycorhizien à arbuscules) endogènes aussi infectifs que les souches contrôlées ; (ii) lapport du Glomus intraradices est efficace dans la stimulation de la production de biomasse totale et (iii) la mycorhization naturelle est quasi aussi efficace que les deux apports mycorhiziens dans la stimulation de la croissance en hauteur et dans la limitation de la perte deau des espèces par transpiration. Les résultats sur site confirment lefficacité comparable de la mycorhization naturelle et de celle des apports mycorhiziens. Bien que leffet du G. intraradices apparaisse être bénéfique en certains points chez quelques espèces, les effets observés ne justifient pas doffice de le préférer à linoculum composite de souches indigènes, ni à la mycorhization naturelle dans cette zone. -------------------------------------------------------------------------------- SUMMARY: The Southeastern of Niger Republic is subjected to the phenomenon of wind erosion. In Gouré, the oasis basins, which are the main source of agricultural productions and incomes, are threatened to disappear because of the sand silting up. Operations of sand dunes fixation are taken to save this productive capital. Assessment of the mechanical sand dunes fixation technique, used in this area, showed that this technique is effective in the ecological restoration of the environment. Three years after the implementation of the anti erosive fences, made of Leptadenia pyrotechnica branches, spontaneous floral vegetation, including 58 species (20 families) of which 17 perennials, had settled down inside the fences, owing 42 species more than in the untreated areas. Over the years, the floral composition gradually stabilized proving then a considerable reduction of the environmental disturbances caused by the erosive winds action. In a biological sand dunes fixation experiment, seven woody species, of which five natives (Acacia senegal, A. tortilis, A. nilotica, Bauhinia rufescens and Balanites aegyptiaca) and two exotic (Prosopis juliflora and P. chilensis) have been tested in that zone of the Southeastern of Niger Republic. In nursery, species underwent a water stress by interrupting the watering during six days. Foliar hydration has been determined in order to evaluate their capacity to limit water loss. In a field experiment, species have been planted on a mechanically prefixed sand dune cord in order to test their ability in sand dunes stabilization. Survival rates during the first three years have been calculated and height growth was measured. In nursery, results showed that, after six days of water stress, Acacia senegal, A. tortilis, P. chilensis and A. nilotica are the four species limiting the best the losses in water. Results on site showed that the best combination in sand dunes fixation, in this zone, would be the association of Prosopis chilensis specie (high survival rate and fast growth) with A. tortilis and/or A. nilotica (survival and growth relatively substantial and more important economic interest). In the optics of a further mycorrhizal inoculation essay, soil samples from Gouré department were collected beneath ten mature native and exotic tree species in order to identify the types of associated arbuscular mycorrhizal (AM) fungi and to produce an indigenous inoculum by growing three local trap cultures including millet, sorghum and cowpea. The results highlighted the presence of two families of Glomales in the soils including Glomaceae (belonging to the genus Glomus) and Gigasporaceae. With more than 56 % of spores, the genus Glomus is the most abundant of the identified Glomales and the most viable (55, 80 % of the live spores). The length growth of sorghum and cowpea plants was significantly stimulated by inoculation. The three trap cultures species are equivalent in the spores trapping. An indigenous mycorrhizal complex was produced from this spore culture. Effects of the natural mycorhization were compared with those of the addition of this indigenous mycorrhizal complex and Glomus intraradices. A natural unsterile culture substrate was inoculated with the indigenous inoculum or with G. Intraradices. Inoculation effects were assessed on five woody species, among which three Acacias species (A. nilotica, A. tortilis, A. senegal), Bauhinia rufescens and Prosopis chilensis, in a tree nursery and on a sand dune of Gouré. In the nursery, species underwent a water stress by interrupting the watering during six days. Foliar hydration has been determined in order to evaluate the respective effects of the mycorrhizal inoculation on the water loss limitation. Mycorrhizal root colonization has been determined as well as plant height and total biomass. In a field experiment, inoculated and non inoculated species have been planted on a mechanically prefixed sand dune portion in order to evaluate the effects of mycorrhizal inoculations on growth in the field. Results in nursery showed that (i) the non sterile soil would contain some endogenous AMF (arbuscular mycorrhizal fungi) as infectious as those in soils with mycorrhizal additions; (ii) addition of Glomus intraradices would be efficient to stimulate total biomass and (iii) natural mycorhization would be as efficient as both mycorrhizal addition in growth stimulation and water loss limitation by transpiration. Results on site confirm the comparable effectiveness of the natural mycorhization and mycorrhizal additions. Although the addition of G. intraradices appears to be slightly superior by some aspects on some species, the observed effects do not justify preferring it, when compared to indigenous composite inoculum or to natural mycorhization in this zone.

Depuis leur introduction par des Europ??ens il y a quelques si??cles, les vers de terre se sont propag??s dans les sols de l'Am??rique du Nord. Depuis les ann??es 2000, plusieurs fronts d'invasion dans les milieux naturels ont soulev?? des inqui??tudes dans la communaut?? scientifique. Nous avons analys?? les impacts des vers de terre sur la germination des graines et la survie des semis de 14 esp??ces d'arbres indig??nes au Qu??bec, et nous avons investigu?? les fa??ons dont ils influencent la composition v??g??tale du sous-bois, les variables physico-chimiques du sol et les communaut??s microbiennes en Estrie. Nos r??sultats sugg??rent que les vers de terre diminuent la germination des graines et les taux de survie des plantules, en plus de provoquer des effets importants chez quelques variables physico-chimiques et groupes microbiens. Nous concluons que les vers de terre exotiques ont le potentiel d'alt??rer la composition des esp??ces et le fonctionnement des ??rabli??res du sud du Qu??bec.

Le blé (genre Tritucum aestivum, famille des Poaceae) est une céréale d’intérêtagronomique très important. Certaines variétés très anciennes sont mise de côté pour desvariétés plus récentes souvent sélectionnées pour répondre à une culture intensiveconsommatrice de produits phytosanitaires. L’agriculture biologique, système de productionsupposant une réduction des intrants chimiques de synthèse afin de préserver l’écosystème,peut se définir comme une pratique où l’emploi d’engrais synthétiques, de pesticideschimiques et d’organismes génétiquement modifiés est prohibé.Cette pratique gagne de plus en plus en popularité et la superficie des terres cultivéesde cette manière a crû de 60 % entre 2000 et 2004, sur la planète. Les contraintes associées àla production de céréales biologiques comprennent la baisse de rendement attribuable auxcarences d’éléments nutritifs dans le sol et la concurrence des mauvaises herbes. Au cours des90 dernières années, les efforts internationaux d’amélioration du blé se sont concentrés sur lahausse du rendement et les paramètres de qualité.La mise en place d’une base de données des blé basées sur des critèresmorphologiques, taxonomiques et écologiques et l'introduction des mycorhizes à arbuscules(MA), connues pour aider à la sélection et induire une augmentation de rendement et dequalité de la production, dans l'optique de produire plus dans une agriculture respectueuse del’environnement pourrait constituer une partie intégrante d'une stratégie appropriée.Cependant, les effets mycorhiziens sur les rendement et la qualité de la production ne sont pastoujours prévisibles et les mécanismes qui régulent ces paramètres qualitatifs des mycorhizessont largement inconnus.Le criblage au champ de 53 variétés de blés anciens a montré des différences dans leuraptitude à développer des mycorhizes avec des champignons indigènes. Des plantesanalysées, seul cinq variétés étaient toutes mycorhizées au Tallage, alors que toutes l’étaientau stade Epiaison. Au stade Maturation des épis, dix-neuf variétés montraient une diminutionde la mycorhization.L’inoculation avec un inoculum de laboratoire lors de l’expérimentation en serre dansdes pots contenant d’une part leur terre habituelle de culture et de l’autre la terre d’Epoisses4montre, qu’ avec cet inoculum, toutes les variétés de blé se mycorhizent. Pour les variétéstestées, les variétés récentes utilisées en agriculture biologique mycorhizent mieux que lesanciennes, mais l’effet mycorhizien sur le rendement est observé uniquement chez desvariétés anciennes de blé. Démontrant ainsi un effet variétal sur le développement etl’expression de la symbiose. Les bénéfices de la symbiose sont plus accentués au niveau desphénomènes qualitatifs à savoir la viabilité des grains.L’apport d’un inoculum commercial lors d’expérimentation en serre dans des potcontenant le même sol, a modifié ces proportions. Cet inoculum a également permisl’amélioration du développement des blés et la qualité des graines de certaines variétésdémontrant à la fois l’importance du génome de la plante dans l’expression bénéfique de lasymbiose et de l’impossibilité des champignons mycorhizogènes indigènes à assurer ledéveloppement optimal de la symbiose. Au champ, l’effet variétal a été confirmé suite àl’apport d’un inoculum commercial ou, à l’exception d’une variété, l’inoculation a permis uneamélioration du rendement, particulièrement sensible chez la variété qui a été la plusproductive, soulignant l’intérêt qu’il y aurait à développer un projet de croisement pouraugmenter la réponse des blés aux mycorhizes. / Wheat (kind Tritucum aestivum, Poaceae family) is a very important cereal ofagronomic interest. Some very ancient varieties are set aside for recent varieties often selected to meet a consumer intensive cultivation of pesticides. Organic farming production system assuming a reduction of synthetic chemical inputs in order to preserve the ecosystem can be defined as a practice where the use of synthetic fertilizers, chemical pesticides and genetically modified organisms is prohibited. This practice is gaining more and more popularity and the amount of land cultivated in this way has increased by 60% between 2000 and 2004. Constraints associated with the production of organic grains include lower yields due to nutrient deficiencies in the soil and weed competition. During the past 90 years, the international efforts in wheat breeding have focused on increasing yield and quality parameters The establishment of a wheat database based on morphological, taxonomic and ecological criteria and the introduction of arbuscular mycorrhizal (AM), known to help in the selection and induce an increase in yield and quality of production with a perspective to increase production in an agriculture that respects the environment, could be an integral part of an appropriate strategy. However, mycorrhizal effects on yield and quality of production are not always predictable and the mechanisms that regulate these qualitative parameters are largely unknown. Field screening of 53 ancient wheat varieties showed differences in their ability to interact with endogenous mycorrhizal fungi. Among the analysed plants, only five varieties were mycorrhized for all samples at tillering. All samples were mycorrhized at the heading stage for all varieties. Nineteen showed a decrease in the number of mycorrhized samples at the ears maturity. Inoculation with a laboratory inoculum during a greenhouse experiments in pots, containing either the wheat field soil or Ò EpoissesÓ soil, showed that all wheat varieties form mycorrhizal symbiosis. Between varieties tested, recent wheat varieties used in organic farming were better in forming symbiosis than the old, but the mycorrhizal effect on plant yield is seen only for old varieties. Demonstrating a variety effect on the development and 6 expression of symbiosis. The benefits of mycorrhizal symbiosis are more pronounced for the qualitative phenomena as the seed viability. The addition of a commercial inoculum in a similar greenhouse experiment modified these observations. This inoculum helped to improve wheat development but also the seed quality of some varieties, demonstrating both the importance of the plant genome in the beneficial expression of the symbiosis and the impossibility of indigenous mycorrhizal fungi to ensure optimal development of symbiosis. The previously observed field varietal effect was confirmed even after adding an exogenous inoculum as, excepted for one variety, inoculation has improved yield. This was especially noticeable in the variety that was most productive, stressing the importance to develop crossing strategies to increase the wheat response to mycorrhiza.

Les spores de Glomus intraradices nouvellement formées sont soumises à un processus de dormance intrinsèque, levé par un passage à 4°C d'un minimum de 14 jours. Des changements morphologiques apparaissent au cours de ce processus, tels que, sans les 14 jours minimaux au froid, les spores mises à germer meurent majoritairement ou forment des patrons de croissance particuliers, confinés autour de la spore, très ramifiés, et dépourvus d'hyphes principaux. En revanche, dès que les 14 jours de rigueur au froid sont respectés, le taux de mortalité des spores mises à germer diminue et des hyphes principaux s'individualisent et s'allongent sur plusieurs centimètres. L'examen des processus morphologiques dans la littérature a révélé que le principe dimorphique se rencontrait tout au long du cycle de croissance externe du champignon MA, les hyphes tantôt formant de fines ramifications, les ± FB ¿ (Fine-Branching), tantôt s'allongeant sous la forme d'hyphes principaux, les ± RH ¿ (Runner-Hyphae). En phase germinative, les FB semblent apparaître en situation de stress. En phase pré-symbiotique, les FB sont représentés essentiellement par des structures ± fan-like ¿, les RH apparaissant dans le cas des rares colonisations racinaires directes. En phase extraradicale, les RH caractérisent les gros hyphes structuraux à partir desquels se ramifient des FB. Une nouvelle approche quantitative a été développée pour évaluer la croissance des hyphes, basée sur la mesure des dimensions fractales (DF). Cette technique a été appliquée à quatre souches de champignons MA du genre Glomus cultivées in vitro, soumises à l'influence de différentes molécules stimulant ou inhibant la croissance. La technique s'avère particulièrement efficace pour mesurer les FB germinatifs et les hyphes extraradicaux. La méthode traditionnelle de Grid-Line intersect (GL) demeure utile pour mesurer la longueur des RH germinatifs.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 juin 2023) / L'emploi des champignons mycorhiziens arbusculaires dans la culture des pommes de terre représente une alternative intéressante pour diminuer la quantité d'engrais utilisée aux champs, en plus de protéger la plante contre le stress hydrique et les maladies. Cependant, l'effet de l'utilisation d'engrais minéraux et de fongicides sur la mycorhization de la pomme de terre n'est pas connu. Nous avons évalué les effets de l'application du fongicide Quadris® (Syngenta CA) à différentes doses d'engrais minéral sur le taux de mycorhization de Rhizophagus irregularis dans les plantes de pommes de terre. Lors d'un essai en serre, le taux de mycorhization du système racinaire et le rendement de plants de pommes de terre (variété Gold Rush) ont été analysés. Nos résultats suggèrent une efficacité optimale des concentrations d'engrais entre 75 et 100% des recommandations du Centre de Référence en Agriculture et Agroalimentaire du Québec (CRAAQ). À des concentrations d'engrais supérieures à 100%, on observe alors une diminution de la colonisation. Pour le rendement, on remarque une diminution lorsque la dose d'engrais est inférieure à 75% de la recommandation. La présence du fongicide nuit à la production de spores et induit une grande variation des taux de mycorhization. Comprendre l'effet des engrais minéraux et des fongicides sur l'efficacité de la mycorhization de la pomme de terre permettra d'optimiser la gestion agricole, entraînant une réduction des coûts et principalement une réduction de l'impact environnemental sur le système agroécologique.

Les champignons mycorhizien à arbuscules (CMA) sont des organismes pouvant établir des symbioses avec 80% des plantes terrestres. Les avantages d'une telle symbiose sont de plus en plus caractérisés et exploités en agriculture. Par contre, jusqu'à maintenant, il n'existe aucun outil permettant à la fois l'identification et la quantification de ces champignons dans le sol de façon fiable et rapide. Un tel outil permettrait, entre autres, de mieux comprendre les dynamiques des populations des endomycorhizes dans le sol. Pour les producteurs d'inoculum mycorhiziens, cela permettrait également d'établir un suivi de leurs produits en champs et d'avoir un contrôle de qualité de plus sur leurs inoculants. C'est ce que nous avons tenté de développer au sein du laboratoire du Dr. Hijri. Depuis environ une trentaine d'années, des outils d'identification et/ou de quantification ont été développés en utilisant les profiles d'acides gras, les isozymes, les anticorps et finalement l'ADN nucléaire. À ce jour, ces méthodes d’identification et de quantification sont soit coûteuses, soit imprécises. Qui plus est, aucune méthode ne permet à la fois la quantification et l’identification de souches particulières de CMA. L’ADN mitochondrial ne présente pas le même polymorphisme de séquence que celui qui rend l’ADN nucléaire impropre à la quantification. C'est pourquoi nous avons analysé les séquences d’ADN mitochondrial et sélectionné les régions caractéristiques de deux espèces de champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA). C’est à partir de ces régions que nous avons développé des marqueurs moléculaires sous forme de sondes et d’amorces TaqMan permettant de quantifier le nombre de mitochondries de chacune de ces espèces dans un échantillon d’ADN. Nous avons ensuite tenté de déterminer une unité de quantification des CMA, soit un nombre de mitochondries par spore. C’est alors que nous avons réalisé que la méthode de préparation des échantillons de spores ainsi que la méthode d’extraction d’ADN avaient des effets significatifs sur l’unité de quantification de base. Nous avons donc optimisé ces protocoles, avant d’en e tester l’application sur des échantillons de sol et de racines ayant été inoculés avec chacune des deux espèces cibles. À ce stade, cet outil est toujours semi-quantificatif, mais il permet 9 l’identification précise de deux espèces de CMA compétentes dans des milieux saturés en phosphore inorganique. Ces résultats , en plus d’être prometteurs, ont permis d’augmenter les connaissances méthodologiques reliées à la quantification des CMA dans le sol, et suggèrent qu’à cause de leurs morphologies différentes, l’élaboration d’un protocole de quantification standardisé pour toutes les espèces de CMA demeure un objectif complexe, qui demande de nouvelles études in vivo. / Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) are able to form symbiosis with approximately 80% of plant species, including most important corps. This symbiosis is known as Arbuscular Mycorrhiza which has been largely used in agriculture to promote plant growth by enhancing minerals uptake and protecting plants against biotic and abiotic stresses. Despite the ecological and economical importance of this symbiosis, specific markers for spore quantification of commercial AMF strains by quantitative real-time PCR (qPCR) are extremely limited and none has been rigorously validated for quality control of manufactured products such as biofertilizers. Most of the existing AMF markers developed either for AMF identification or for AMF quantification purposes are based on either morphological characters, on Fatty Acids Methyl Esters (FAME) profiles, on specific isozymes or antibodies, or on nuclear DNA. It has been shown that mitochondrial (mt) genomes are conserved among AMF species. This allowed us to use mt genomes in order to develop efficient isolate-specfic markers. Using the alignments of 11 complete AMF mt genomes, a qPCR assay using a hydrolysis probes designed in the single copy cox3-rnl intergenic region was tested and validated to specifically and accurately quantify the spores of the model R. irregularis isolate DAOM197198 and another probe was designed in nad1-cox2 intergene specific to Glomus cerebriforme. The specificity tests performed, using standard PCR and qPCR, clearly showed that the primers specifically amplified the isolate DAOM-197198 or Glomus cerebriforme DAOM220722. Quantification assays were successfully undertaken on unknown samples in liquid suspensions, commercial solid formulations and soil samples to show the accuracy and reproducibility of the assays. This study provides a powerful molecular toolkit specifically designed to quantify spores of the model AMF isolate Glomus cerebriforme DAOM220722. The latter could be applied to other AMF taxa and will be useful to research institutions and governmental and industrial laboratories running routine quality control of AMF-based products.

La phytoremédiation s’impose depuis peu comme une alternative de décontamination des sols accessible et soucieuse de l’environnement. Le projet présenté ici a permis de tester, en serre, un traitement sur des sols modérément contaminés aux éléments traces (ET) (Cd, Cu, Pb et Zn), et comportant deux niveaux de contamination organique. L’étude, imbriquée au projet Génorem, a été réalisée à l’aide de plants de Salix purpurea et de mycorhizes Glomus irregulare. Les objectifs étaient 1) d’étudier l’effet de la présence des mycorhizes introduites sur le processus d’absorption des ET, ainsi que l’efficacité générale du traitement ; 2) de déterminer l’influence des processus de transfert et de mise en solution des ET au sein de la rhizosphère sur leur taux d’accumulation par les plantes, et 3) de mesurer l’impact des caractéristiques des sols et de la contamination organique sur la phytoextraction. La présence des mycorhizes inoculées n’a été perceptible ni sur l’accumulation et le transfert des ET, ni sur la production de biomasse. Seules les concentrations solubles de Cu et de Pb se sont avérées moins importantes dans la rhizosphère des sols inoculés que dans la matrice de sol. La performance des plants quant à leur niveau d’accumulation s’est avérée intéressante pour le Cd (moyennes de 2,80 à 10,1 mg/kg) et le Zn (de 54,1 à 410 mg/kg). Ces éléments se sont accumulés surtout dans les parties aériennes des plantes, alors que le Cu et le Pb ont plutôt été stockés dans les racines. Les concentrations solubles avaient pour la plupart augmenté entre le début et la fin de l’expérience, et les différences entre ces concentrations et les concentrations totales, dans la rhizosphère et la matrice, ont démontré que le temps de réponse du sol pour fournir aux plantes les éléments biodisponibles n’était pas un facteur limitant du système dans la plupart des cas. Les concentrations initiales totales dans les sols ont été corrélées à celles dans les parties des plantes uniquement pour le Cu dans les tiges (R2 : 0,54) et les racines (R2 : 0,58) des saules. Les facteurs de fertilité ont permis d’expliquer une part de la variance des concentrations (10 % du total de 25 % pour le Cd, 49 % du total de 36 % pour le Cu-aérien, et 28 % du total de 71 % pour le Cu-souterrain) et des quantités (15 % du total de 30 % pour le Cd) accumulées. La contamination mixte (organique et inorganique) n’a pas entravé l’extraction des ET, ni la dégradation des composés organiques. / Phytoremediation is a relatively new, low cost and environmentally friendly alternative method to decontaminating soils. This research, which involved Salix purpurea plants and Glomus irregulare mycorrhizae, was conducted through the Génorem project in a greenhouse. We tested a treatment on soils, which were contaminated with moderate amounts of trace elements (TE) (Cd, Cu, Pb and Zn), as well as with organic compounds (on two levels of concentration). The objectives were 1) to study the effect of the introduced mycorrhizae on TE’s absorption process, as well as the general treatment efficiency; 2) to determine the influence of TE transfer and solubilization processes at work within the rhizosphere on their accumulation rates by the plants, and 3) to measure the impact of soil characteristics as well as the organic contamination on phytoextraction. The presence of inoculate mycorrhizae was not noticeable on the accumulation or transfer of TE, nor was it on the biomass production. However, soluble concentrations of Cu and Pb were less important in the soil rhizosphere of the inoculated soils than in the soil matrix. Plants performance in regard to their accumulation was considerable for Cd (average of 2,80 to 10,1 mg / kg) and Zn (from 54.1 to 410 mg / kg). These elements were mainly accumulated in aboveground tissues, while Cu and Pb were instead stored in the roots. Additionally, most of the soluble concentrations had increased between the beginning and the end of the experiment. This, combined with the differences between the soluble and total-recoverable concentrations in the rhizosphere and the matrix, showed that the soil’s response in terms of time to provide bioavailable TE to plants was not a limiting factor of the system in most cases. Total initial soil concentrations were only correlated to concentrations plant tissues in the case of Cu within stems (R2 : 0,54), and within roots (R2 : 0,58). Fertility and availability factors allowed to explain parts of the variance in concentrations (10% of the total 25% for Cd, and 49% of the total 36% for Cu-aboveground, and 28% of the total 71% for Cu-aboveground), and content (15% of the total 30% for Cd) accumulated. Mixed contamination (organic and inorganic) did not significantly impede the TE extraction, neither the organic compounds degradation.