Itinéraires techniques biointrants, par Pierre Joly
01 octobre 2020 : Itinéraires techniques biointrants : Pierre Joly nous explique comment gérer les transitions et comprendre les clés de réussite des itinéraires techniques basés sur la biostimulation microbienne !
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Présentation de Pierre Joly
Pierre Joly travaille pour Bio Vitis. Dans cette intervention, il précise qu’il vient avant tout avec sa « casquette de scientifique », en tant que biologiste et microbiologiste. Son travail consiste à se renseigner sur la microbiologie en général, et plus particulièrement sur la microbiologie des sols.
L’objectif de cette présentation est d’expliquer les clés de réussite de l’utilisation des micro-organismes, et ce qu’il est possible de faire avec ces communautés microbiennes dans des problématiques de biostimulation et de biocontrôle.
Le sol, un milieu vivant
Pierre Joly rappelle que les sols rendent de très nombreux services, mais qu’ils peuvent aussi être perturbés : tassement, perte de biodiversité, érosion, glissements de terrain, etc.
Il insiste surtout sur le fait que le sol est un milieu vivant. Cette vie est liée à la matière organique du sol, ainsi qu’à sa gestion. De très nombreux organismes y vivent, mais dans cette présentation, il choisit de se concentrer sur la fraction microbienne, qui est au cœur de son activité.
Il précise toutefois que cette fraction microbienne ne doit jamais être déconnectée du reste : l’ensemble des composantes du sol est important pour assurer le bon fonctionnement de la chaîne trophique.
Les micro-organismes du sol et la rhizosphère
Lorsqu’on parle de micro-organismes en lien avec le sol et la plante, il faut porter une attention particulière aux micro-organismes présents à la surface du sol et surtout au niveau de la rhizosphère.
La rhizosphère est l’espace racinaire, c’est-à-dire l’interface entre le sol et la plante. Les micro-organismes aiment vivre au contact de cette zone, car de nombreux échanges s’y produisent.
Pierre Joly rappelle qu’au niveau des exsudats racinaires, des composés issus de la sève élaborée sont libérés et deviennent bénéfiques pour les micro-organismes. En retour, ces micro-organismes ont un métabolisme et une activité propres, qui leur permettent d’aller chercher dans le sol des éléments auxquels la plante n’accède pas forcément seule. Cette interaction entre plante et micro-organismes est donc centrale.
De quels micro-organismes parle-t-on ?
Pour présenter le monde microbien, Pierre Joly s’appuie sur une représentation de l’arbre du vivant fondée sur l’étude de l’ADN.
Il rappelle que le vivant comprend un très grand nombre d’espèces, visibles ou invisibles. Dans ce cadre, les micro-organismes concernés en agronomie appartiennent principalement à plusieurs grands groupes :
- les bactéries ;
- les archées, même si elles sont peu étudiées dans les travaux agronomiques menés chez Bio Vitis ;
- les champignons, qui appartiennent aux eucaryotes.
Parmi les bactéries intéressantes pour les sols, il cite notamment des Pseudomonas ou des Bacillus. Parmi les champignons, il mentionne par exemple Trichoderma ou Phanerochaete.
Comprendre ces micro-organismes, leur fonctionnement individuel et leurs interactions est, selon lui, essentiel pour assurer un bon fonctionnement biologique des sols.
Formes et modes de développement des bactéries
Pierre Joly rappelle que les bactéries peuvent présenter différentes formes. On parle par exemple de coques ou de bacilles.
Il prend l’exemple d’Azotobacter, une bactérie fixatrice d’azote. Cette bactérie est normalement un bacille, donc un petit bâtonnet, mais elle a aussi la capacité, lorsque les conditions deviennent difficiles, de se mettre sous une forme de protection, de type kyste.
Pour le microbiologiste, le travail consiste donc non seulement à comprendre et à trouver ces micro-organismes, mais aussi à les reconnaître, à les identifier, et à savoir sous quelle forme ils se trouvent. En effet, selon leur forme, ils ne sont pas actifs de la même manière.
Il rappelle également que les bactéries du sol se multiplient par division. Une bactérie, dans de bonnes conditions, se divise en deux, puis en quatre, huit, seize, trente-deux, etc. Il s’agit d’une croissance exponentielle.
Toutes les bactéries ne se développent cependant pas à la même vitesse. Pierre Joly cite l’exemple d’Escherichia coli, capable de se diviser environ toutes les 20 minutes dans de bonnes conditions, alors que certaines flores d’intérêt agronomique du sol ont plutôt des temps de division de l’ordre de 24 heures.
Comprendre ces différences de fonctionnement et les conditions de croissance est donc indispensable pour comprendre la biologie du sol. Dans son métier, cela sert aussi à produire ces micro-organismes dans les meilleures conditions possibles.
Les champignons et leur cycle de vie
Les champignons ont un fonctionnement différent de celui des bactéries. Ils ne se multiplient pas selon un simple schéma de division exponentielle.
Pierre Joly explique qu’un champignon passe par un cycle de vie dans lequel une forme de reproduction produit des spores. Ces spores germent, puis produisent du mycélium. Ce mycélium colonise et explore le sol. Lorsque les conditions sont réunies, le champignon peut former une fructification sexuée, qui donnera à nouveau de nombreuses spores disséminées dans l’environnement.
Il rappelle que, lorsqu’on parle de champignons, on pense souvent aux champignons que l’on récolte et que l’on consomme. Mais dans ses travaux, il s’agit surtout de champignons microscopiques. Ceux-ci n’ont pas de grandes formes visibles, mais ils forment malgré tout des structures de sporulation qui leur permettent de se disséminer.
Une biomasse microbienne très importante dans les sols
Pierre Joly souligne que le sol constitue l’une des bases de travail les plus riches qui soient. Dans un bon sol, par exemple un sol forestier, une très grande partie de la biomasse vivante est constituée de champignons et de bactéries, avant même les animaux et les protozoaires.
Il rappelle aussi que l’on oublie souvent la présence d’algues en surface, lorsque les conditions sont favorables et que la photosynthèse peut se développer.
Cette biomasse microbienne représente donc la base de départ du travail sur le vivant du sol.
Cependant, il insiste sur une limite importante : même si le sol contient une très grande diversité microbienne, seuls quelques pourcents des micro-organismes du sol peuvent aujourd’hui être cultivés et produits en laboratoire. Cela signifie que l’on ne sait encore travailler que sur une petite partie de cette diversité. Pour lui, c’est aussi une perspective enthousiasmante, car cela laisse un vaste champ d’exploration pour l’avenir.
Des communautés microbiennes bénéfiques ou défavorables
Dans la rhizosphère, les communautés microbiennes peuvent jouer différents rôles.
Certaines sont bénéfiques pour la plante :
- elles aident à la tolérance aux stress abiotiques ;
- elles favorisent le développement ;
- elles améliorent l’acquisition des nutriments ;
- elles protègent contre certains pathogènes ;
- elles contribuent au développement des réponses immunitaires.
Mais la rhizosphère est aussi un milieu vivant dans lequel se trouvent d’autres micro-organismes moins intéressants pour la culture. Certains peuvent provoquer des maladies. D’autres ne posent pas forcément de problème en cours de culture, mais peuvent devenir nuisibles plus tard, lors du stockage ou de la transformation, en provoquant des altérations des produits.
Le levier microbiologique ne suffit pas à lui seul
Pierre Joly insiste sur un point important : la microbiologie est un levier extrêmement intéressant, et il y a beaucoup à faire avec le levier biologique. En revanche, ce n’est pas un levier qui peut, à lui seul, résoudre toutes les problématiques.
Il rappelle que la réussite agronomique dépend aussi :
- de la génétique ;
- des pratiques culturales ;
- des pratiques mécaniques comme le labour ou le semis direct ;
- de mesures physiques ;
- de l’utilisation de barrières ou de couverts ;
- de la protection chimique ;
- et de l’intégration de produits microbiologiques ou biologiques comme les biostimulants et les produits de biocontrôle.
Sa présentation se concentre sur le levier microbiologique, mais sans jamais le déconnecter du reste.
Ce qu’on entend par biocontrôle
Pierre Joly revient sur la notion de biocontrôle.
Il rappelle que l’on en parle souvent comme d’un remplacement ou d’une alternative aux pesticides. Le mot « pesticide » renvoie à l’idée de tuer une peste, un ravageur, c’est-à-dire de supprimer complètement une problématique à l’aide d’une molécule.
Le biocontrôle ne vise pas exactement cela. L’objectif est bien d’assurer la santé et la bonne conduite d’une culture, mais sans chercher à tout éradiquer. Il s’agit plutôt de contrôler le niveau biologique d’un organisme problématique pour qu’il reste à un niveau non nuisible pour la culture. Le but n’est donc pas le niveau zéro, mais un niveau de maîtrise suffisant.
En microbiologie, cela conduit à rechercher des micro-organismes ayant des interactions bénéfiques pour la protection des cultures.
Les mécanismes recherchés en biocontrôle
Le mycoparasitisme
Une première relation recherchée est le mycoparasitisme. Certains micro-organismes ont une action antifongique en allant littéralement consommer ou dégrader d’autres organismes.
Pierre Joly rappelle que, dans l’écologie microbienne du sol, certaines relations sont antagonistes : certains organismes en mangent d’autres, tandis que d’autres vivent ensemble.
L’antibiose
Une autre relation importante est l’antibiose. Certains micro-organismes produisent, dans les bonnes conditions, des molécules qui ont une activité antifongique ou antibactérienne.
Ces composés leur permettent de se faire une place dans leur niche écologique en empêchant d’autres organismes de s’y installer. Pierre Joly précise qu’en laboratoire, on peut très bien visualiser ce type d’activité, avec des bactéries capables de relarguer des composés antifongiques qui bloquent le développement de certains pathogènes.
La compétition trophique ou spatiale
Le biocontrôle peut aussi reposer sur la compétition, soit pour l’espace, soit pour les ressources.
On cherche alors des micro-organismes capables de se développer rapidement ou d’acquérir certaines ressources du sol plus efficacement que des organismes pathogènes.
Pierre Joly prend l’exemple de la fusariose. Certaines espèces responsables de cette maladie ont une forte affinité pour le fer. Si l’on introduit dans le sol des micro-organismes capables de chélater ou de capter ce fer plus rapidement, on peut limiter les ressources disponibles pour le pathogène et donc freiner son développement.
L’induction systémique de résistance
Enfin, il existe des cas où l’effet recherché n’est pas directement antagoniste vis-à-vis du pathogène.
Certains micro-organismes, sans être nuisibles à la plante, sont détectés par elle. Cette reconnaissance peut entraîner une préparation physiologique de la plante, qui va se mettre en capacité de produire plus rapidement certains composés de défense. Ainsi, lorsque le pathogène arrive, la plante est dans un meilleur état de résistance.
Ce qu’on entend par biostimulation
Pour Pierre Joly, les souches biostimulantes sont des micro-organismes qui ont des interactions bénéfiques avec la plante.
Leur action peut porter sur plusieurs aspects :
- l’amélioration de l’utilisation des nutriments ;
- la mobilisation d’éléments bloqués dans le sol, par exemple du phosphore ;
- l’amélioration de la tolérance aux stress abiotiques ;
- l’amélioration de la qualité ou du rendement dans certaines conditions.
Il explique que certaines souches sont capables de solubiliser des éléments minéraux immobilisés dans le sol et de les remettre dans la solution du sol, où ils deviennent à nouveau accessibles.
Dans d’autres cas, l’effet n’est pas uniquement lié au métabolisme de la souche, mais aussi à une action plus mécanique. Ainsi, certains champignons, en développant leur réseau mycélien, structurent le sol. Une plante installée dans un sol mieux structuré et plus poreux développe plus facilement son système racinaire. En situation de stress hydrique ou de fortes chaleurs, elle peut alors mieux résister.
D’un point de vue réglementaire ou pratique, la reconnaissance d’un effet biostimulant se constate souvent à travers de meilleures performances agronomiques : rendement, qualité, homogénéité, ou autres paramètres mesurables.
Les interactions entre bactéries et champignons
Pierre Joly souligne que bactéries et champignons ne doivent pas être considérés séparément.
Lorsque le mycélium d’un champignon se développe, les bactéries peuvent non seulement se rapprocher des racines, mais aussi suivre la propagation du réseau mycélien. Ce réseau constitue ainsi une forme d’extension du système racinaire.
Pour lui, il est donc important de considérer la combinaison bénéfique entre les différents micro-organismes présents dans le sol et de travailler sur leurs coopérations.
La santé du sol détermine la santé de la plante
Pierre Joly évoque des travaux montrant qu’un même plant, installé dans des sols différents mais dont la composition du microbiote de base est connue, ne se comportera pas de la même manière.
Un sol caractérisé comme étant en bonne santé ou en mauvaise santé va directement impacter, voire prédéterminer, la santé de la plante. Cela montre l’importance d’une bonne gestion du capital sol et de son microbiote.
Le sol n’est pas un simple support
En conclusion intermédiaire, Pierre Joly rappelle que le sol ne doit pas être considéré comme un simple support, mais comme un lieu de vie.
Les communautés microbiennes participent :
- à la structuration du sol ;
- à la dégradation et à la minéralisation de la matière organique ;
- aux relations entre matières organiques et éléments minéraux ;
- à la détoxification de certains composés.
Il insiste notamment sur le potentiel des micro-organismes pour prendre en charge des composés xénobiotiques.
Intégrer les solutions microbiennes dans un itinéraire technique
Pierre Joly aborde ensuite la manière d’intégrer les solutions microbiennes dans un itinéraire technique.
Il rappelle d’abord que des micro-organismes sont déjà présents dans les sols. Cependant, selon les itinéraires techniques choisis, le sol peut être déstructuré et sa vie microbienne perturbée. Dans ce contexte, il peut être intéressant d’apporter des micro-organismes à des moments clés :
- pour faire évoluer des résidus de culture ;
- pour aller chercher des nutriments peu accessibles ;
- pour agir sur le rendement ou la qualité ;
- et surtout pour recoloniser la vie microbienne du sol à certains moments stratégiques, par exemple au plus près du semis, lorsque la semence démarre.
L’importance de la diversité microbienne
Pierre Joly cite une étude de l’INRA de Dijon qui cherchait à comprendre l’importance de la diversité microbienne du sol.
Cette étude montrait que lorsqu’on baisse la diversité microbienne :
- la minéralisation de la matière organique diminue ;
- la productivité végétale baisse ;
- la fertilité physique se dégrade, notamment au niveau de la stabilité structurale ;
- la résilience du sol face aux pathogènes diminue, ceux-ci ayant alors tendance à s’installer plus durablement.
Cela confirme l’importance de préserver la diversité microbienne et la vie du sol.
Exemples d’utilisation de produits microbiens
Après les pailles et sur les résidus
Les produits microbiens à base de champignons peuvent être intéressants après des pailles ou sur des résidus de culture. Grâce à leur arsenal métabolique, ils peuvent favoriser la dégradation de ces composés et leur redistribution dans le sol.
Ils peuvent aussi favoriser la dégradation d’un couvert.
Pour l’implantation des cultures
Des produits microbiens associant bactéries et champignons peuvent contribuer à une meilleure implantation des cultures.
Pierre Joly insiste sur le fait qu’un produit microbien doit être pensé en lien avec l’itinéraire technique global. Il ne s’agit pas de créer une solution déconnectée des pratiques réelles de l’agriculteur.
Il faut donc vérifier :
- la compatibilité avec d’autres produits, y compris certains herbicides ou fongicides ;
- la possibilité de les utiliser au cours d’un passage déjà prévu ;
- leur tenue dans la tonne à eau ;
- leur efficacité dans des conditions pratiques d’application.
Exemple d’un produit fongique compatible avec un herbicide
Pierre Joly évoque un produit fongique sous forme de poudre mouillable, intégrable dans la tonne à eau avec un herbicide. Ce produit associe notamment Trichoderma et Phanerochaete.
Dans des essais en prairie, l’objectif était d’observer les effets sur des coupes successives et sur les gains potentiels en matière sèche. Les résultats montraient des rendements moyens supérieurs sur les coupes, avec un gain réel en taux de matière sèche, ainsi qu’une meilleure homogénéité des cultures.
Exemple de mesure de la dégradation de composés
Pour caractériser l’action d’un produit, Pierre Joly mentionne un exemple parlant : l’utilisation de slips en coton enterrés, puis ressortis pour observer leur niveau de dégradation.
Cette méthode permet de visualiser concrètement l’activité de dégradation, notamment de produits fongiques spécialisés dans la décomposition de certains composés. Lorsqu’on ressort les slips, l’effet direct sur la dégradation devient très visible.
Exemple d’un mélange microbien bactéries-champignons
Pierre Joly revient sur l’intérêt des associations entre champignons et bactéries. Ce type de mélange peut améliorer la préparation du sol et conduire à des bénéfices agronomiques qui ne sont pas toujours liés à une forte hausse du rendement brut, mais à une meilleure valorisation de la culture.
Il donne plusieurs exemples :
- des betteraves moins fourchues ;
- des rendements de pommes de terre parfois identiques, mais avec un meilleur calibre ;
- une meilleure homogénéité ;
- des plantes plus vertes plus longtemps ;
- un meilleur stockage.
Exemple sur soja
Pierre Joly cite un essai récent sur soja, dans lequel un agriculteur observait des zones « plus vertes » au cours de la culture.
Avant la moisson, la taille des plantes a été mesurée. Les plantes ayant reçu le produit microbien présentaient une taille plus importante, ce qui indiquait une stimulation. Mais l’objectif final restait bien de vérifier l’effet sur le rendement. Pour cela, les gousses étaient en train d’être comptées manuellement, afin de comparer ces observations avec les résultats de la moisson.
Les limites : une réponse non systématique
Pierre Joly insiste sur le fait que les produits microbiens ne constituent pas une solution miracle.
Sur un réseau blé, un mélange microbien à base de Trichoderma et de Pseudomonas a donné, dans environ 70 % des cas, une réponse technico-économique positive. Mais dans d’autres situations, la réponse a été moins bonne, voire absente.
L’enjeu n’est donc pas de présenter ces produits comme magiques, mais de comprendre pourquoi ils fonctionnent dans certaines conditions et moins bien dans d’autres. Cela suppose d’identifier les facteurs explicatifs : humidité, matière organique, conditions d’application, et plus généralement contexte agronomique.
Conclusion
Pierre Joly conclut en rappelant que, lorsqu’on parle de vie du sol et de biologie des sols, la microbiologie constitue un levier de premier ordre.
Il souligne aussi la nécessité de développer des indicateurs d’évaluation de l’activité microbienne, afin de mieux comprendre, piloter et valoriser ce levier dans les systèmes de culture.
Il invite enfin à poursuivre les échanges lors des ateliers de l’après-midi, où des exemples de laboratoire permettent de visualiser plus concrètement les activités microbiennes recherchées.
