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Une bourse ERC Synergy pour comprendre les communautés phytopathogènes : une piste pour l’agriculture personnalisée

Illustration Une bourse ERC Synergy pour comprendre les communautés phytopathogènes : une piste pour l’agriculture personnalisée © INRAE

Le microbiote, terme désormais connu du grand public, représente une communauté de micro-organismes (bactéries, virus, champignons) présents sur et au sein des humains, des animaux et des plantes. Le pathobiote, inclus dans ce microbiote, est constitué de divers micro-organismes potentiellement pathogènes. C’est pour comprendre le fonctionnement du pathobiote au sein de leurs hôtes qu’une équipe (1) INRAE, CNRS et Toulouse INP-ENSAT (Fabienne Vailleau) a reçu un financement ERC Synergy de 10 millions d’euros, conjointement avec l’Institut Max-Planck de Biologie Développementale de Tübingen et le Département d’Ecologie et d’Evolution de l’Université de Chicago (2). Ces travaux permettront de mieux prédire la dynamique des maladies végétales et ouvriront des pistes pour le développement d’une agriculture personnalisée pour les décennies à venir.

 

Allier observation, expérimentation et modélisation. Ce sont les maîtres mots de l’équipe de recherche ECOGEN du Laboratoire des interactions plantes – microorganismes (LIPM, INRAE/CNRS ) formée en 2013. Cette équipe vient de décrocher une bourse ERC Synergy3 pour mener à bien un projet sur le pathobiote végétal : le projet PATHOCOM. Ce projet international, à l’interface entre écologie, génétique quantitative et biologie moléculaire4, permettra de mieux comprendre les interactions entre les pathogènes des plantes. En effet, il est connu depuis des décennies chez les animaux et les humains, et plus récemment chez les plantes, qu’il existe des phénomènes de co-infection, résultant potentiellement d’une coopération entre plusieurs pathogènes pour infecter l’hôte. Un des principaux objectifs est de quantifier les différents types d'interactions entre les pathogènes, en particulier la coopération et la compétition, dans des communautés microbiennes complexes. Un objectif supplémentaire est de comprendre comment l’environnement (climat, sol…), les communautés végétales et la génétique de l’hôte et du microbiote modifient ces interactions. Pour répondre à ces objectifs, le projet se focalisera sur les phytopathogènes bactériens d’une plante modèle de laboratoire5, l’arabette, qui est aussi une espèce sauvage commune dans nos campagnes. 

 

Une synergie autour de trois axes

Pour mener à bien leur projet sur six ans, les chercheurs travailleront sur trois axes de recherche complémentaires. Le premier axe vise à caractériser de manière fine le pathobiote de plusieurs dizaines de populations naturelles d’arabettes en France, en Allemagne et aux Etats-Unis. En complément, ils caractériseront aussi les environnements (climat, sol…), les microbiotes et les communautés végétales dans lesquels vivent ces populations. Le deuxième axe consiste à quantifier au sein de la plante différents types d‘interaction entre des centaines de souches de la triade star des phytopathogènes6 chez l’arabette. Pour cela, ils analyseront entre autres, de manière individuelle, plus de 750 000 plantes au laboratoire en moins de 9 mois ! Finalement, en s’appuyant sur toutes ces données, des modèles mathématiques seront développés dans le troisième axe. Ils permettront de prédire la diversité et la composition des communautés pathogènes. Ces prédictions seront comparées aux observations du premier axe.

 

Au-delà d’une meilleure connaissance de la dynamique des maladies au sein des communautés végétales naturelles, un des objectifs à plus long terme de ce projet mené sur des interactions entre une plante sauvage et ses bactéries pathogènes principales est de développer des agrosystèmes innovants permettant une agriculture personnalisée. Les résultats issus du projet PATHOCOM pourraient permettre d’accompagner les agriculteurs en les aidant à choisir la variété à semer en fonction des caractéristiques de leurs champs (environnement microbien, et principalement pathogène).

 

 

1 Equipe ECOGEN au sein du Laboratoire des interactions plantes-microorganismes (LIpM)

2 Les lauréats sont Fabrice Roux, chercheur CNRS pour le LIPM, Detlef Weigel pour le Max-Planck de Tübingen et Joy Bergelson pour l’Université de Chicago.

3  Le Conseil Européen de la Recherche (ERC) a ouvert, le 24 juillet 2019, l'appel ERC Synergy Grant 2020, qui bénéficie d'un budget global de 350 millions d'euros et pourra donc financer environ 39 bourses. L'objectif de cet appel est de financer des projets de recherche exploratoire sur une durée maximale de 6 ans et un budget maximum de 10 millions d'euros.

4 La biologie moléculaire regroupe toutes techniques de génie génétique, de modification de gènes. La génétique quantitative vise à l'utilisation de techniques mathématiques, statistiques ou informatiques pour étudier l’architecture génétique de traits phénotypiques.

5  Arabidopsis thaliana. Organisme de référence aussi bien pour la recherche végétale que pour l’évolution, la génétique ou encore la recherche fondamentale. C'est la première plante qui a eu son génome séquencé en entier.

6 Xanthomonas campestris, Pseudomonas syringae et Pantoea agglomerans

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