Dans son environnement, la plante interagit sans cesse avec des microorganismes. Elle est confrontée à une variété de microorganismes bénéfiques, neutres ou pathogènes, qui sont fortement dépendants des ressources carbonées que la plante libère dans le sol, leur conférant ainsi un apport de nutriments et d’énergie nécessaire à leur développement. La mycorhize à arbuscules est une symbiose mutualiste formée par 80% des plantes terrestres datant de l’Ordovicien, i.e. environ 450 millions d’années avant notre ère. L’ensemble des travaux de recherche présenté au sein de ce manuscrit, s’inscrit dans le cadre de deux objectifs généraux : (i) acquérir une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine des relations trophiques chez la plante mycorhizée, et (ii) étudier l’impact de la mycorhization sur la production végétale tant en terme de quantité que de qualité. Nous avons étudié la réponse à la mycorhization de variétés anciennes de blé afin d’appréhender s’il existait une différence dans un environnement semi-contrôlé (serres) ou dans un environnement non contrôlées (champ), et/ou en fonction de la communauté de champignons mycorhiziens à arbuscules présente. Nos résultats ont mis en évidence que la mycorhization et la nature des champignons mycorhiziens arbusculaires endogènes peuvent influer sur le rendement au stade tallage, même chez des variétés de blé ayant une faible capacité mycorhizogène. Nous avons aussi illustré l’importance de bien choisir les critères utilisés pour mesurer ce gain éventuel. Dans un deuxième axe de recherche nous nous sommes intéressés à l’impact de la mycorhize à arbuscules sur le développement de la tomate Micro-Tom, et les échanges trophiques au cours de l’interaction. Nous avons pu mettre en évidence, grâce à une analyse multivariée, à la fois des différences de comportement parmi les plantes particulièrement aux stades fruit vert mature et fruit rouge mature selon la nature des champignons mycorhiziens à arbuscules présents, et des potentiels phénomènes d’interaction entre deux souches de champignons mycorhiziens à arbuscules; nos résultats confirmant que les arbuscules ne sont pas les seules sites d’échanges dans la mycorhize à arbuscules. Le troisième axe de ce travail a porté sur l’impact potentiel des méthodes de production de semences de variétés anciennes de tomate en condition de sécheresse, à la fois sur la communauté endogène de champignons mycorhiziens au champ, sur la tolérance de la plante au stress hydrique et sur la production végétale en terme de rendement et de qualité des fruits. Le site d’expérimentation se situait au Potager de santé (ferme de production de semences gérée par Pascal Poot). Nos résultats ne montrent aucune différence, en conditions de stress hydrique au champ, entre des variétés cultivées régulièrement sur ce site et des variétés commerciales. Alors, on peut se demander si d’autres facteurs liés au site d’exploitation, tels que les microorganismes interagissant avec les racines de la plante pourraient être à l’origine de la tolérance accrue au stress hydrique. Des travaux sont en cours au laboratoire pour étudier cette hypothèse. L’ensemble de ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles recherches visant à élucider les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation des échanges trophiques au cours de la mycorhize à arbuscules et à la valorisation des services écosystémiques rendus par la mycorhize à arbuscules au champ. / In its environment, the plant interacts constantly with microorganisms. It is confronted with a variety of beneficial, neutral or pathogenic microorganisms, which are highly dependent on the carbon resources that the plant releases into the soil, giving them a supply of nutrients and energy necessary for their development. The arbuscular mycorrhiza is a mutualistic symbiosis formed by 80% of terrestrial plants from the Ordovician period, i.e. about 450 million years ago. The research presented in this manuscript was focused on two main goals: (i) to gain a better understanding of the mechanisms underlying trophic relationships in the mycorrhizal plant, and (ii) to study the impact of mycorhization on plant production, both in terms of quantity and quality. We investigated the mycorrhizal response of wheat landraces in order to understand if there were differences in a semi-controlled environment (greenhouses) or in an uncontrolled environment (field), and / or depending on the community of mycorrhizal fungi. Our results showed that mycorrhization and the nature of endogenous arbuscular mycorrhizal fungi can affect yield, even in wheat varieties with low mycorrhizal ability. We also highlighted the importance of choosing the criteria used to measure this potential gain. In a second line of research, we were interested in the impact of arbuscular mycorrhiza on the development of Micro-Tom tomato, and the trophic exchanges during the interaction. Multivariate analysis revealed behavioral differences between plants at mature green fruit and red ripening stages depending on arbuscular mycorrhizal fungal strain, as well as potential interaction event between two arbuscular mycorrhiza fungus trains. Our results confirm that the arbuscules are not the only sites of exchange in arbuscular mycorrhiza. The third axis of this work focused on the potential impact of seed production methods of ancient tomato varieties in drought condition, both on the endogenous community of arbuscular mycorrhizal fungi in the field, on the tolerance of the plant to water stress and on crop production in terms of fruit yield and quality. The experimental site was located in the Potager de santé (seed farm managed by Pascal Poot). Our results show no difference, under conditions of water stress in the field, between varieties regularly cultivated on this site and commercial varieties. Then, one may wonder if other factors related to the exploitation site, such as the beneficial microorganisms interacting with the roots of the plants could be at the origin of the increased tolerance to water stress. Work is underway in the laboratory to study this hypothesis. All of this work paves the way for new research aimed at elucidating the molecular mechanisms involved in the regulation of trophic exchanges during arbuscular mycorrhizae and the valuation of the ecosystem services rendered by arbuscular mycorrhizae in the field.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2018UBFCK078 |
| Date | 19 December 2018 |
| Creators | Zerbib, Jérémie |
| Contributors | Bourgogne Franche-Comté, Wipf, Daniel |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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