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Caractérisation et exploitation de la diversité fonctionnelle des symbioses plantes- microorganismes pour une intensification écologique des agro-écosystèmes tropicaux L

es principales thématiques de recherche que j'ai développées depuis le début de ma carrière, dans la

continuité des travaux que j'ai menés pendant ma thèse de Doctorat, ont porté sur la diversité et le

fonctionnement des symbioses fixatrices d'azote et mycorhiziennes dans les écosystèmes naturels et

les systèmes cultivés.

Dans la première partie de ma carrière au CIRAD au sein du Département Forêts, mes travaux de

recherche étaient principalement axés sur l'étude des symbioses fixatrices d'azote forestière

s, la symbiose Acacia rhizobium en particulier. Par la suite et jusqu'à aujourd'hui au sein de l'UMR LSTM

(Laboratoire des Symbioses Tropicales & Méditerranéennes), mes thématiques de recherche et objets

d'étude se sont diversifiés en étendant mes modèles d'étude à d'autres légumineuses arborées et

herbacées ainsi qu'aux symbioses mycorhiziennes, notamment au cours des cinq dernières années. On

peut ainsi regrouper l'ensemble de mes travaux de recherche en deux axes majeurs aux objectifs spécifiques :

-Le premier axe de recherche porte sur la diversité et le rôle des symbioses fixatrices d'azote dans la

productivité des agro-écosystèmes, dont les objectifs principaux sont d'analyser respectivement : i) l

a d

iversité génétique et fonctionnelle des rhizobia associés aux légumineuses, afin d'en optimiser

l'utilisation sur le terrain (inoculation, choix des couples symbiotiques à introduire in situ) ; et ii) la c

ontribution des symbioses fixatrices d'azote dans le fonctionnement et la productivité durable des

agrosystèmes (systèmes cultivés agricoles, agroforestiers et forestiers), notamment via l'approche de

quantification de l'azote fixé.

-Le second axe de recherche porte sur l'étude de la diversité des symbioses mycorhiziennes avec pour

objectifs principaux d'analyser : i) leur contribution dans les transferts de nutriments, notamment

l'azote fixé d'une espèce de légumineuse à une espèce non-légumineuse via les réseaux mycorhiziens

communs (mycorhizes à arbuscules) ; et ii) l'adaptation des symbioses ectomycorhiziennes à de fortes

contraintes édapho-climatiques, notamment la toxicité des sols en métaux lourds, au sein

d'écosystèmes naturels tropicaux, et de rechercher les bases génétiques de tolérance à ces

contraintes. Ces nouvelles connaissances doivent permettre de mieux comprendre les interactions plantes-microorganismes symbiotiques et leur structuration in situ afin d'optimiser leur utilisation

dans le cadre d'une gestion durable des écosystèmes forestiers ou pour la restauration de sites

dégradés (via l'inoculation de mycorhizes ou l'utilisation de plantes nurses hautement mycotrophes).

Ainsi, dans mon mémoire, après le résumé des principaux résultats que j'ai acquis au cours de ma

carrière jusqu'à aujourd'hui, j'expose de façon plus détaillée les résultats de mes recherches obtenus

avant 2015 sur la diversité et le fonctionnement des symbioses Acacia -rhizobium, puis ceux acquis au cours des cinq dernières années dont les trois dernières au CAEC en Martinique. Mon projet de recherche pour les années à venir s'appuie sur les premiers résultats acquis au CAEC

depuis le début de mon affectation en 2017. Mes activités de recherche s'articulent autour de deux

axes majeurs complémentaires : i) Rôle des symbioses plantes-microorganismes dans le fonctionnement et la santé des agrosystèmes ; et : ii) Caractérisation de la diversité, de la dynamique

et de l'adaptation des associations symbiotiques au sein des agro-écosystèmes. Les associations

symbiotiques étudiées sont les symbioses fixatrices d'azote (associations Légumineuses-rhizobium) et

mycorhiziennes (mycorhizes à arbuscules associées à des plantes de culture ou de service). Mes

thèmes de recherche sont structurés par des projets financés dont les problématiques varient quelque

peu selon les objectifs visés. Cependant, une hypothèse de travail globale commune à tous ces

projets peut être émise : la réponse aux objectifs de production durable des agrosystèmes par le

développement de pratiques agroécologiques dépend fortement des activités microbiologiques du sol

et en particulier de celles des microorganismes symbiotiques, de leur diversité et de leur adaptation

aux contraintes du milieu. Pour vérifier cette hypothèse, il est important de diagnostiquer le potentiel

symbiotique des sols à partir de l'étude de leur diversité microbienne à l'aide d'outils de caractérisation

moléculaire (séquençage Sanger, métagénomique pour l'étude du microbiome) et de l'efficience des

différents types de symbioses in situ (méthodes isotopiques, expression de gènes symbiotiques, ...).

Ces paramètres pourront être ainsi intégrés comme indicateurs de résilience et/ou de productivité des

sols. Ces indicateurs doivent permettre ensuite de développer des stratégies adaptées de gestion

d'espèces végétales à haut potentiel symbiotique et de leurs microorganismes associés, en favorisant

l'introduction de ces espèces dans les agro-écosystèmes et en ayant recours à l'inoculation de

symbiotes d'origine locale si nécessaire dans une démarche agroécologique de gestion des cultures.

La gestion simultanée

des symbioses fixatrices d'azote et mycorhiziennes est une approche intégrée

novatrice et d'avenir tant au niveau appliqué que pour son intérêt scientifique. Mes projets et travaux

de recherche actuels s'orientent davantage vers l'étude du rôle et de la contribution conjuguée des

symbioses fixatrices d'azote et mycorhiziennes dans les processus de facilitation entre espèces. Au-

delà des objectifs opérationnels propres aux différents projets en cours, je m'intéresse plus

particulièrement aux flux et aux transferts d'azote issus de la fixation biologique entre plantes

associées via les réseaux mycéliens au sein de différents types de cultures mixtes, agronomiques ou

agroforestières en privilégiant l'utilisation des légumineuses herbacées ou arborées comme plan

tes de service. Antoine Galiana

Chercheur au

Cirad d ans l'UMR LSTMquotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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