Fixation d'azote par les légumineuses - Lillian SEBALLOS
Universités d'Eté - L. SEBALLOS - Les Signaux dans la Symbiose
Aujourd'hui, nous vous proposons l'intervention de Lilian SEBALLOS lors de nos Universités d'Eté Sol Vivant à Marciac en août dernier ! Il vous parlera des signaux dans la symbiose.
Annexes
Transcriptions
Transcriptions
je vais vous parler de la symbiose entre
les légumineuses et le réseau bio et en
particulier je vous parlais des signaux
et je rebondis sur la question de ce
matin sur les 40 % de photos c'est un
état qui vont dans le sol l'essentiel du
carbone dans le sol c'est pas des sucres
c'est des signaux en fait qui servent
aux organismes du sol à se rencontrer
vous allez voir c'est pour ça que j'ai
Afficher la suite
mis souligné l'aspect les signaux dans
la symbiose légumineuses et donc on va
voir ça un peu en détail
il ya deux parties une première partie
où je vous présente la symbiose et une
deuxième partie dans laquelle j'ai
essayé de synthétiser à quoi quels
facteurs du sol cette symbiose et
sensible nitrates aluminium etc
voilà donc je vais essayer d'être assez
synthétique et le plus clair possible
alors comme vous le voyez ici sur ce
chemin au niveau racinaire en fait la
plante va avoir un ensemble
d'interactions avec des organismes du
sol
certaines interactions qui sont
positives oumma retrouver les symbioses
le mutualisme vous avez ici les réseaux
biome les bactéries fixatrices d'azoté
vous avez ici les mycorhizes la racine
20/20 en maîtres aussi des facilitateurs
de croissance pour les autres plantes et
puis à l'inversé dans les interactions
négatives
vous allez avoir la production de
composés alé lô pratique vous avez tous
eu juste ça c'est des signaux qui
empêche au contraire la croissance la
germination et la croissance d'autres
plantes des composés anti fongique
évidemment par laquelle la racine se
protègent contre les champignons
toxiques
et puis aussi des composés anti
bactérien qui agissent sur les biofilms
bactérien sans oublier des composés qui
ont pour but de repousser les herbivores
et les nématodes qui consomment les
racines donc en anglais on appelle ça
les plantes jour traduit pour ceux qui
parlent devrait pas les favoriser les
pardonne rizo bactéries qui favorisent
la croissance végétale donc il s'agit
des bactéries de la rhizosphère dont on
a déjà parlé qui sont capables de fixer
l'azoté atmosphérique 78% de l'air qu'on
respire et c'est de là d'autres et donc
on va trouver deux grands types de
bactéries d'un ces bactéries là
certaines bactéries qui vivent libres
dans le sol vous retrouvez des genres
que qui ont été cités asos prix noma
autobacs terre et c'est également dans
les milieux aquatiques des
cyanobactéries et ces bactéries là
globalement peuvent eux fixés jusqu'à 25
kg par hectare et par an d'un autre
nitrique qui sont directement
assimilable par les végétaux sous forme
justement entre autres d'acides aminés
et puis ce dont nous allons parler les
bactéries symbiotiques qui elles
entretiennent une relation beaucoup plus
profonde avec les plantes et spécifiques
et dans laquelle on va retrouver la
symbiose légumineuses rhizobium mais
aussi les arbres comme lawn
en fait qu'ils vont héberger au niveau
de la racine des bactéries du genre en
riant et là vous voyez que les taux de
fixation de l'azoté peuvent monter
jusqu'à 500 kg par ha par an pour ces
bactéries alors on retrouve ici une
modélisation de la racine avec les
différents composés volatils qui peut
avoir des rôles anti entière vivo et c
mais on va s'intéresser à cette zone là
en fait c'est au niveau de la zone des
poils racinaire que la racine va émettre
un signal en fait qui s'appelle la lutte
est all in ce sont des flavonoïdes
c'est signé votre et rémy ils vont
arriver au niveau de bactéries dans le
sol du genre rhizobium
quand le signal contacter le réseau bio
mais se fixe sur un gène du réseau bio
et provoque trois changements majeurs de
la vie du réseau biome d'une part le
rhizobium arrête de se multiplier
végétative mans deuxièmement le
rhizobium se met à migrer vers la racine
en suivant le signal émis par la racine
et troisièmement le réseau guillaume
lui-même va dégrader une partie de ces
acides gras membranaire pour produire
des facteurs de modulation qui sont des
lits d'hôpitaux oligosaccharides et qui
vont constituer le signal de retour à la
plante et ses deux signent aussi bien le
signaux de la plante que le signe ou
bactériens sont spécifiques et assure la
rencontre entre l'a1 plantes et la
bactérie du sol donc au niveau de
l'échangé qui est réalisé dans une
symbiose l'association un bénéfice
réciproque n'est ce pas
dont la plante va héberger au niveau des
nodules racinaire une souche spécifique
de réseau bio et puis un échange donc ce
rhizobium va fixer l'azoté atmosphérique
au niveau des racines de la plante et
puis en échange la plante va transférer
une partie de son carbone à ces
bactéries qui vivent dans ses racines
grâce à ces bactéries qui vivent dans la
racine
la plante est capable d'assurer la
réduction de la zot en ammoniaque
selon cette réaction là vous voyez
l'azoté atmosphérique en fait qui est
une triple liaison qui est très
énergétiques dont qui est très difficile
à casser et grâce à cette bactérie en
fait il va y avoir production de deux
molécules d'ammoniac est également
d'hydrogène gazeux alors on rentre
maintenant dans l'importance de ces
signaux dans la rencontre des du réseau
bio mais de la plante
la symbiose et réguler donc par cet
échange de signaux les signaux de la
plante sont des favoris ide qui vont
module est l'attraction des bactéries
vers la racine et d'autre part agir sur
la transcription des gènes bactériens
note cette activation des gènes
bactériens notre comme je voulais 10
vont faire produire un signal de retour
qui va être impliqué dans la
reconnaissance de la plante hôte et dans
la formation des nodosités c'est un
véritable coup de c'est une boucle
signalétique c'est un coup de téléphone
si vous voulez quand le signal bactérien
arrive au niveau de la racine la racine
se met à former le nodule parce que le
signal garantie à la plainte que c'est
le réseau guillaume spécifique qui
arrive d'accord si ce n'était pas le
réseau bien spécifique qui arrive est la
plante ne produit pas le nodule et
l'annulation ne se fait pas ici chez les
graines ça c'est des travaux d'il ya
vingt ans que je faisais au cnrs dans
les graines déjà de légumineuses de
domestiquer vous avez au niveau des
déguisements
vous imaginez ça c'est une coupe
transversale dans un récent sondage en
quelque sorte enfin cette bannière est
un fait vous avez ici des documents dont
le centre est des cotylédons là c'est
l'extérieur
et comme vous voyez tout l'été du mans
ici sont remplis de ce composé jaune qui
s'appelle la lutte est all in et qui est
le signal qui met la graine ou la racine
pour attirer le réseau bio dont vous
voyez dans les graines non domestiques
et déjà ce mécanisme qui est vieux de 70
millions d'années étaient déjà présents
et dans les graines de ces variétés non
domestiques et on a présence de ce
signal qui évidemment dès que la graine
un germe et un bib va être émis dans le
sol et qui va donc attirer les bactéries
vers la racine
alors maintenant on va voir la partie
qui concerne la sensibilité de la
symbiose aux facteurs environnementaux
et vous allez voir très souvent ces
facteurs-là tout simplement pourquoi ils
diminuent l'efficacité de ces mieux'
tout simplement parce qu'ils empêchent
la sécrétion de ces signaux et sans
signaux les partenaires ne peuvent pas
se retrouver c'est un peu comme chez les
animaux les rencontres entre mâles et
femelles se font par des phéromones et
bien là séparés c'est tout aussi
spécifique et évidemment ses émissions
de ces signaux il ne peut pas y avoir
formation établissements de la symbiose
donc là c'est juste des données bon vous
avez ici pour ceux qui connaîtraient pas
les nodules vous voyez que l'on voit le
long de la deûle à racines ici c'est un
poids en fait
et ici je vous ai mis quelques valeurs
déterminées en fait pour voir à peu près
combien d autres sont fixés par cette
symbiose
ça peut être très variable le pompon
revient à la luzerne un gros 217 kg par
hectare et puis pour une prairie
naturelle à base de légumineuses on est
dans des 118 kg ha les lupins ce sont de
très bons candidats aussi et donc vous
retrouvez ici toutes les légumineuses
qui sont couramment utilisés en
agriculture de survivants alors ce qu'il
faut bien comprendre c'est que la
légumineuse elle a une double
possibilité d'absorber la zone soit par
une absorption racinaire soit par cette
symbiose
seulement il faut bien comprendre que
chacune des deux stratégies représentent
un coût important en carbone pour la
plante d'accord donc la plante elle peut
pas faire les deux à la fois et elle est
adaptée elle est très plastique pour
utiliser l'une ou l'autre source d'azoté
du sol
donc comme vous pouvez le lire en fête
ce processus coûteux a pour conséquence
que si on trouve du nitrate dans le sol
en fait l'établissement delà de la
symbiose va être retardée parce que la
plante va d'abord absorbée par les
racines
la hotte disponible dans le soulier et
c'est seulement quand cette ce nid
trader être épuisés dans le sol que à ce
moment là il va y avoir développement de
la fixation symbiotique qui va prendre
le relais quand les autres se raréfient
donc la conséquence de tout ça c'est que
la présence de nitrates dans le sol est
carrément limite la fixation symbiotique
et on va voir même dans certains cas la
bloque complètement voilà ici vous allez
des travaux qui ont été faits ces des
équipes de voisins qui est directeur de
recherche à l'inra et vous avez ici sur
cet axe là zot
un pourcentage qui est issu de la
fixation symbiotique et puis ici
l'azoté minéral donc sous forme de
nitrate qui est disponible dans la
couche labour et labouré
comme je vous le disais à de très
faibles disponibilités des hôtes
on est à 85 90 % de fixation d'azoté par
contre au fur et à mesure que la
disponibilité de nitrates augmente dans
les sols vous voyez que la relation
montre très clairement que l'importance
de la fixation symbiotique diminue et
quand on arrive à 380 kg par hectare de
nitrates dans la couche labourer et bien
il y à 0% de fixation symbiotique c'est
à dire qu'à ce moment là la plante n'a
plus que la possibilité d'absorber le
nitrate présents dans le sol par la
torsion à signer un classique
alors je dis beaucoup reste à comprendre
parce que l' influence du nitrate elle
est très claire là vous voyez c'est le
facteur direct et c'est très logique si
vous en avez suivi si vous avez compris
la plante pour des raisons de
l'allocation de ressources au carbone
elle peut pas faire à la fois des
signaux des nodules pour abriter le
réseau guillaume et en même temps
développer des racines etc pour absorber
le nitrate donc choisi sa stratégie en
fonction de la disponibilité au milieu
dans le niveau local mais d'autres
facteurs peuvent aussi intervenir et
vous allez voir que c'est quand même
très complexe même pour la disponibilité
nitrates
cela dépend en grande partie du stade de
croissance de la plante et de la
relation symbiotique donc cette
modulation et va être déclenchée
tout ce processus va être déclenchée par
un signal de carence en azote qui est
émis par la partie aérienne ça a été un
peu évoqué ce matin la partie arrière
dont émis un signal de carence en azote
qui va être traduit au niveau des
racines part il faut que j'active la
symbiose et donc je produise ses signaux
qui vont attirer les réseaux bien donc
hop là j'ai beaucoup trop vite voilà
donc un absent soit faible disponibilité
d'un hôte donc il va y avoir
développement de ces nodosités avec un
ajustement de l'offre à notre part à
fixation symbiotique à la demande
d'azoté pour la croissance des parties
aériennes ce qui optimise les coûts en
carbone pour la plante
vous allez voir que c'est un peu plus
compliqué que ça si un cours de culture
on augmente brutalement la disponibilité
de nitrates dans le sol il va y avoir
pour conséquence en fait blocage de la
fixation symbiotique ses observations
sur le pwa montre qu une exposition
temporaire aux nitrates entraînent
toujours une diminution de la fonction
d'activité fixatrice des nodosités mais
pour aller un peu plus loin
l'effet sur la structure des nodosités
dépend de la période d'exposition aux
nitrates
par exemple si cette exposition a lieu
en début d'année stade végétatif ou à la
floraison la présence de nitrates va
induire la diminution et l'arrêt des
nodosités mais si cette présence de
nitrates a lieu au stade de remplissage
des grains et va par contre provoquer
une sénescence vieillissement prématuré
des nodosités qui sont déjà présentes
sur la plante et qui était fonctionnel
si on arrête appliquer le nitrate dans
de nombreux cas en fait la plante est
capable de restaurer l'appareil fixateur
dont les nodules l'activité de fixatrice
d'autre part les réseaux dion mais cela
aussi des pagnes du stade de
développement chez le poids par exemple
la fixation symbiotique peut reprendre
et réversible en début de cycle jusqu'à
la floraison mais par la suite
en fait plus la plante vieilli elle ne
pourra plus relancé la symbiose si vous
voulez et à ce moment là la conséquence
du nitrate va être carrément de bloquer
complètement la fixation symbiotique
et puis je vous ai mis aussi les
différents facteurs autres que le
nitrate qui peuvent interférer avec la
fixation d'azoté et je souligne que ces
facteurs sont moins direct que la
présence de nitrates parce que par
exemple quand vous voyez des facteurs
comme le ph l'aluminium et c'est très
souvent c'est des facteurs qui sont
liées dans le sol parce que un seul par
exemple très très acide en fait un
blocage du phosphore donc on retrouve
des variables qui sont connectés et dont
les finit plus direct sur la symbiose
en tout cas je vous ai résumé des études
donc vous avez ici des références qui
sont cités à la fin donc au niveau des
métaux lourds là par contre c'est très
clair cadmium arsenic plomb
il va y avoir une diminution de la
modulation de la fixation d'azoté qui
est indépendante ça veut dire plus il ya
de métaux lourds dans le sol plus le
blocage de la fixation fort si on
rajoute du calcium en fait dans le sol
il va y avoir une diminution de la
multiplication des bactéries des réseaux
guillaume et il va y avoir également une
diminution de l'efficacité de la
modulation
si on ajoute de l'aluminium dans le sol
il va y avoir une diminution de la
formation et de la location racinaire
avec également une diminution de la
multiplication des réseaux bio et de la
formation de nodules dans le cas du
manganèse en fait l'ajout de manganèse
dans le sol va provoquer une
augmentation de l'est de l'élongation
racinaire mais par contre n'aura pas
d'effets sur le nombre de rhizobium de
bactéries ou sur la formation des
nodules une acidification du solde ont
rajouté des protons dans le sol va avoir
pour conséquence une diminution de la
modulation de la fixation de l'azoté et
de la survie des réseaux bien un ajout
d'aluminium et de manganèse va avoir le
même effet diminutions d'impôts dus à
sion de la fixation de l'azoté et de la
survie des réseaux bien et enfin des
cajas dans le sol en phosphore molitès
ou calcium va de la même manière
entraîné une diminution de la modulation
de la fixation et de la survie des
réseaux bien
donc en conclusion je cite le travail de
deux voisins en fête qui a fait un
énorme travail c'est un peu de son
équipe que son tir et toutes ces données
et donc lui il essaye de comprendre
pourquoi on n'utilise pas davantage les
légumineuses dans les sols agricoles en
france et en europe
en effet d'après lui donc c'est une
citation intégral et chez juste traduit
de l'anglais
malgré ces atouts et les enjeux qui en
découlent les légumineuses à grain
représente aujourd'hui moins de 3% des
surfaces de grandes cultures française
et européenne
les agriculteurs sont en effet réticent
à cultiver des légumineuses à grain
invoquant une trop faible rentabilité
par rapport aux céréales ça se comprend
malgré une volonté croissante de
concevoir des agroécosystèmes plus
diversifiée la réintroduction des
légumineuses à grain dans les systèmes
de grandes cultures se heurte un système
agro industriel verrouillée en faveur
des espèces dominantes et dont il est
difficile de sortir
donc c'est le constat que il fait et il
ne me reste plus qu'à vous remercier de
votre attention
et pour ceux qui seraient intéressés
vous avez plus passionnés
[Applaudissements]
