Etude des interactions plantes-microbes et microbes-microbes au sein de la rhizosphère, sous un aspect coûts-bénéfices, dans un contexte de variation environnementale

La comprehension des interactions qui associent les plantes et les microorganismes du sol est une etape incontournable pour une gestion durable de nos ecosystemes notamment en agriculture. Parmi les services ecosystemiques resultant de leurs interactions, on peut citer la productivite vegetale repondant, en partie, aux besoins alimentaires de la population mondiale et la regulation des cycles biogeochimiques. Les services ecosystemiques, qui emergent de telles interactions, reposent sur des liens trophiques pouvant etre representes par un compromis entre couts et benefices pour les differents partenaires de l’interaction. Les plantes, organismes autotrophes ou producteurs primaires, sont des organismes clefs qui font entrer le carbone dans l’ecosysteme, via la photosynthese. Une partie de ce carbone est liberee sous forme de molecules plus ou moins complexes, au niveau de leurs racines, par le processus de rhizodeposition. Ces composes servent de molecules signal et de nutriments pour les microorganismes du sol, essentiellement heterotrophes, c’est l’effet rhizosphere. Ce processus est donc couteux pour la plante mais benefique aux microorganismes. Les microorganismes contribuent, en retour, a la nutrition et la sante des plantes ce qui est couteux mais leur assure une source benefique de nutriments. Ces echanges trophiques reposent neanmoins sur un equilibre dependant des conditions biotiques et abiotiques qui affectent chaque partenaire. La biodiversite microbienne, de par la multitude d’interactions au sein des communautes microbiennes, est un facteur biotique important. Parmi les facteurs abiotiques, le contexte environnemental actuel, soumis aux changements globaux, est propice a une destabilisation de ces interactions. L’objectif de ce travail est donc de comprendre comment vont varier les couts et benefices, pour chaque partenaire, suite a des modifications de l’environnement affectant l’un ou l’autre. L’interet etant de savoir si les benefices pour les plantes et les microorganismes, qui permettent les services ecosystemiques, seront affectes. Pour repondre a cet objectif, un cadre d’interaction plantes-microbes simplifie a ete choisi et une destabilisation, au niveau de la plante, a ete effectuee au moyen d’une augmentation en CO2 atmospherique. L’interaction entre Medicago truncatula et Pseudomonas fluorescens a ainsi ete etudiee. Les interactions ont ensuite ete complexifiees en utilisant une communaute microbienne dans son ensemble et, cette fois, la modification a ete appliquee au compartiment microbien soumis a une dilution de sa diversite. L’effet du gradient de diversite microbienne obtenu a ete mesure sur la croissance et la reproduction de trois especes vegetales modeles (Medicago truncatula, Brachypodium distachyon et Arabidopsis thaliana). Enfin, l’analyse s’est focalisee sur la communaute microbienne en identifiant la part active, c'est-a-dire les microorganismes qui utilisent les composes liberes par la plante. Ces microorganismes, qui interagissent reellement avec la plante, ont ete detectes grâce a une analyse ADN SIP utilisant l’isotope 13C. Les principaux resultats observes, que la modification affecte l’un ou l’autre des partenaires, sont une destabilisation des couts et benefices. La premiere etude montre une variation temporaire des interactions en faveur de la plante en condition de CO2 augmente. Dans le cas d’une dilution de la diversite microbienne, les couts pour la plante sont conditionnes par la dependance naturelle des plantes vis-a-vis des microorganismes symbiotiques qui interagissent avec le reste de la communaute. Cela est confirme par la derniere experimentation qui met en evidence les interactions microbes-microbes qui conditionnent la structure de la communaute microbienne interagissant avec la plante. [. ]