La résistance induite par les microbes peut améliorer la santé des cultures
Les plantes interagissent en permanence avec toute une myriade de micro-organismes, en particulier autour de leur «zone racinaire». Certains de ces micro-organismes sont connus pour renforcer les défenses de la plante contre les insectes nuisibles et les agents pathogènes, notamment grâce à ce qu’on appelle le «priming»: les micro-organismes bénéfiques incitent les plantes à réagir plus vite et plus intensément aux attaques. L’ajout systématique de ces microbes bénéfiques aux plantes cultivées pourrait réduire les pertes de récoltes imputables aux nuisibles et aux maladies, tout en évitant l’utilisation de pesticides nuisibles à l’environnement. Cependant, la résistance induite par les microbes est très dépendante du contexte, ce qui constitue un obstacle majeur. Pour les plantes, les avantages varient en fonction des conditions environnementales telles que le climat local et le stress, ainsi que la présence d’autres organismes qui peuvent améliorer ou limiter la santé des plantes. En tant que réseau de formation innovant (ITN) Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet MiRA a été mis en place pour donner aux chercheurs doctorants les outils et les méthodes nécessaires pour étudier les mécanismes physiologiques et moléculaires impliqués dans les interactions plantes-microbes-nuisibles. Le projet souhaitait en outre confirmer que la résistance induite par les microbes n’est pas susceptible d’affecter d’autres systèmes biologiques des plantes, tout en évaluant le potentiel commercial de cette technologie. «En étudiant en détail les tomates et les pommes de terre, nos chercheurs en début de carrière ont généré un ensemble de données unique sur les processus moléculaires et physiologiques de la résistance induite par les microbes. À notre connaissance, aucune autre ressource de ce type n’existe ailleurs dans le domaine public», déclare Thure Pavlo Hauser, coordinateur du projet. Le projet a également interrogé les parties prenantes, telles que les agriculteurs et d’autres producteurs de denrées alimentaires, et a constaté que les incertitudes relatives à cette technologie constituait un obstacle à son adoption.
Expérimentation sur les cultures
Des plants de tomates et de pommes de terre ont été soumis à des expériences avec et sans microbes bénéfiques (des champignons aux bactéries) et insectes nuisibles, et dans différentes conditions de luminosité, de nutriments, de sécheresse et de présence d’agents pathogènes, entre autres facteurs de stress. Les chercheurs ont analysé la réaction des défenses de la plante aux traitements microbiens, ainsi que la façon dont ceux-ci affectaient les insectes nuisibles et les communautés microbiennes préexistantes sur les plantes et chez les insectes nuisibles. «Curieusement, dans des conditions de culture commerciale en Espagne, les plants de tomates traités avec des microbes bénéfiques ont été moins attaqués par deux nuisibles importants», explique Thure Pavlo Hauser. «De plus, cette apparente protection renforcée est particulièrement prononcée en cas de sécheresse et à des niveaux intermédiaires de fertilisation en phosphore, ce qui met en évidence le rôle des hormones et des défenses chimiques.»
Des chercheurs hautement qualifiés pour aider à modeler l’avenir de l’alimentation
Si des inoculants microbiens pour les plantes agricoles, tels que les champignons mycorhiziens, sont déjà sur le marché, ils améliorent surtout l’absorption des nutriments par les plantes. Faute d’en savoir plus sur la résistance induite par les microbes, les agriculteurs continueront probablement à utiliser des solutions chimiques plus dommageables pour l’environnement afin de contrôler leurs cultures. «Pour que cette science et cette technologie soient plus attrayantes aux yeux des producteurs alimentaires, nous avons besoin de spécialistes hautement qualifiés pour développer ce domaine relativement nouveau. Les 15 jeunes chercheurs du MiRA ont déjà contribué à des connaissances essentielles et seront certainement très utiles aux entreprises et aux institutions de recherche», conclut Thure Pavlo Hauser. Les recherches diversifiées du projet MiRA pourraient se poursuivre dans de nombreuses directions, mais il est probable que l’un des domaines privilégiés sera l’amélioration des outils destinés à surveiller et à prévoir les avantages que présentent les microbes pour la défense des plantes, sur le terrain et en laboratoire. Les chercheurs continueront en outre à développer des inoculations microbiennes ciblées destinées à être utilisées dans divers contextes et à approfondir leurs connaissances relatives au maintien des microbes dans les sols.
Mots‑clés
MIRA, cultures, tomate, pomme de terre, microbien, plante, culture, résistance, agriculteurs, organisme nuisible, maladie
