Quand les céréales se passeront d’engrais azotés

Le 16 septembre 2014 par Romain Loury
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A quand la fin des algues vertes?
A quand la fin des algues vertes?

Les engrais azotés constituent-ils une fatalité pour l’agriculture? Alors que la France s’est fait condamner début septembre pour sa pollution excessive des eaux par les nitrates agricoles, des chercheurs travaillent à doter les céréales de bactéries symbiotiques, qui leur permettraient d’extraire l’azote atmosphérique.

Haricot, pois, lentille, arachide, soja… la propriété des légumineuses est de développer des symbioses avec des bactéries du sol, dénommées rhizobiums. Cette relation s’établit en quatre étapes: formation de nodules au niveau des racines, infection par la bactérie, maintenance de la bactérie au sein des cellules, puis fixation de l’azote atmosphérique.

Dès lors, les légumineuses n’ont aucun besoin d’engrais azotés pour pousser, contrairement aux céréales et à d’autres plantes cultivées. Sera-t-il possible de doter ces dernières de telles symbioses, dans l’objectif de réduire les engrais, voire de s’en passer totalement? Tel est l’objectif du projet SHAPE, mené par le laboratoire des Interactions plantes–microorganismes de l’Inra (Toulouse), associé au Genoscope d’Evry (CEA) et à l’Institut Pasteur [1].

Lancé en janvier 2013 pour une durée de 4 ans, financé à hauteur de 500.000 euros par l’Agence nationale de la recherche (ANR), ce projet vise dans un premier temps à explorer les relations entre la plante et sa bactérie symbiotique. «Nous rejouons en laboratoire l’évolution des rhizobiums», résume Catherine Masson-Boivin, directrice de recherche à l’Inra de Toulouse, interrogée par le JDLE.

Les chercheurs travaillent pour l’instant sur le mimosa, plante qui établit une symbiose avec la bactérie Cupriavidus taiwanensis. Après avoir transféré le «kit de gènes» de cette dernière, nécessaire à la nodulation, à la bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum, celle-ci s’est avérée capable de former des nodules sur du mimosa, puis de les infecter.

Une première «preuve de concept»

C’est là «une preuve de concept» qu’il est possible de faire évoluer une bactérie en symbiote de plante, explique Catherine Masson-Boivin. Au terme de 16 cycles (nodulation, infection, puis extraction de la bactérie), «les propriétés symbiotiques s’améliorent», note la chercheuse. Et ce en raison d’une évolution rapide de la bactérie, du fait d’une fréquence élevée de mutation, a révélé l’équipe lors de travaux publiés début septembre dans la revue PLoS Biology.

Le travail n’en est toutefois qu’à ses débuts, aussi prometteurs soient-ils: «la bactérie engendre des nodules, infecte la plante, mais elle y persiste encore peu, elle n’a pas encore éliminé les réactions de défense de la plante», constate Catherine Masson-Boivin. Quant à la fixation de l’azote, «nous n’y sommes pas encore, ce sera l’étape ultime».

Quid des céréales, qui, à l’inverse du mimosa, n’ont aucune expérience de telles bactéries symbiotiques? «Ce sera plus compliqué», admet la chercheuse. Selon elle, il faudra d’abord opter pour une bactérie endophyte, de celles qui vivent au sein de la plante, et lui conférer la capacité d’entrer dans des cellules.

«Les recherches menées dans le cadre de ce projet contribuent à l’élaboration de stratégies pour évaluer des bactéries bénéfiques de plantes», explique l’Inra dans un communiqué. «Elles pourraient permettre le développement de bactéries symbiotiques de non légumineuses dans le cadre du transfert de la nodulation aux céréales. Réduire les besoins en fertilisants azotés est en effet un défi sociétal majeur, qui pourrait être un jour réalisé au travers du développement de céréales fixatrices d’azote», conclut l’organisme de recherche.

[1] Inra: Institut national de recherche agronomique; CEA: Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives.



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