Compréhension de l'Evolution du Comportement de coopération plante/Symbiontes dans la perspective d'un usage étendu en agriculture écologiquement intensive – ECS

Le 'Mutualisme'- les interactions de coopération entre espèces différentes- est central pour la survie et la reproduction de la plupart des organismes sur terre, permettant des services écosystémiques majeurs et jouant un rôle fondamental dans la création et le maintien de la diversité biologique. Les symbioses mutualistes ont été impliquées dans des innovations évolutives majeures, par exemple, l'émergence des eukaryotes qui est le produit vraisemblable d'une symbiose intracellulaire entre une Archaea et une alpha-protéobactérie. Une énorme diversité de mutualismes ont émergés et évolués- de nombreuses formes de symbioses ont été décrites, mais beaucoup demeurent mystérieuses.
Le mutualisme des champignons mycorrhiziens à arbuscules (MA) est la forme symbiotique la plus répandue à l'échelle planétaire. La symbiose mycorrhizienne à arbuscules, est responsable de transferts de nutriments colossaux à échelle globale du sol vers la plante. La symbiose MA avec la symbiose à nodules fixateurs d'azote, sont considérées comme étant les plus importantes symbioses terrestres aidant à nourrir le monde (Marx, Science 2004). En dépit de leur ubiquité, ces symbioses fondamentales ne suivent aucune des contraintes associées à l'évolution des mutualistes. En particulier, la transmission horizontale des symbiontes entre hôtes non reliés évolutivement et la présence de symbiotes multiples de génotypes ou d'espèces différentes par hôte implique le dilemme des la 'tragédie des communs' qui réfère à une idée décrite dans un article important (Hardin Science 1968). La tragédie est que des partenaires coopératifs qui fournissent à leur hôte des ressources favorisent indirectement les compétiteurs (non coopératifs) colonisant le même individu. En conséquence, les 'tricheurs' sont supposés se répandre au détriment des coopérateurs et donc déstabiliser le mutualisme (West et al., 2002). Les observations à partir d'écosystèmes agricoles démontre la persistance de 'symbiontes' peu mutualistes à la fois pour le Rhizobia et pour les champignons MA. Construit à partir des ces idées et travaux, notre projet ECS explorera la coopération des symbioses des plantes, en se focalisant spécifiquement sur la question des trajectoires évolutives sont empruntées par les interactions plantes-microorganismes dans les écosystèmes naturels et agricoles. Ce travail ce focalisera aussi la compréhension de symbioses nouvelles (Vandenkoornhuyse et al, PNAS 2007). Nous anticipons que ce travail aura une énorme répercussion pour mettre en place une agriculture plus écologiquement intensive (Kiers et al, Science 2008). Le projet soumis fournira aussi une nouvelle perception des conséquences de l'érosion de la diversité des plantes (notamment en écosystème agricole) sur le consortium de microorganismes symbiotiques. Comme les symbiontes racinaires constituent une composante cruciale du fonctionnement écosystémique et du maintien de la fertilité des sols, notre travail devrait conduire à être pris en compte dans la législation sur la protection des sols, la recherche en agronomie et sélection des plantes, notamment pour une agriculture durable.

Notre travail intègre des collaborations internationales avec des scientifiques de premier plan. Les laboratoires Français collaboreront avec un laboratoire aux Pays-Bas, un en Allemagne et 2 aux Etats-Unis.
Le projet ECS est sous-divisé en 5 taches, 4 pour investiguer des aspects fondamentaux complémentaires et une pour realiser efficacement un transfert des connaissances vers le monde agricole, les sélectionneurs et les législateurs.

Les objectifs de ce projet s'insèrent parfaitement à l'appel d'offre ANR SYSTERRA notamment dans l'axe ‘intensification écologique des systèmes de production' sous-axe ‘concevoir le pilotage des fonctions écologiques des sols' et aussi le sous-axe 'élaborer de nouvelles techniques d'agriculture de précision concourant à une gestion écologiquement intensive de la production agricole'.