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RÉSUMÉ
L’agriculture de demain va devoir faire face à deux grands défis : nourrir les populations (sécurité alimentaire) et mettre en œuvre des pratiques respectueuses de l’environnement et de la biodiversité (agroécologie) auxquels s’ajoute celui de stocker du carbone dans les sols (changement climatique). Cet article traite des solutions n'utilisant pas d’intrants de synthèse, lesquels visent à améliorer la croissance et le rendement des plantes cultivées (biostimulation), leur santé (biocontrôle) et enfin à augmenter le stock de carbone dans les sols. Plus difficile à mettre en œuvre que les intrants de synthèse, les biosolutions nécessitent des efforts de R&D importants dans les prochaines années pour constituer une véritable alternative aux pratiques actuelles.
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Wafa ACHOUAK : Directrice de recherche au CNRS et conseillère scientifique de la société BioIntrant - Lab. d’Écologie microbienne de la Rhizosphère (LEMiRE), UMR 7265 BIAM, Aix-Marseille univ., CEA, CNRS, Saint-Paul-lez-Durance, France
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Thierry HEULIN : Directeur de recherche au CNRS et conseiller scientifique de la société BioIntrant - Lab. d’Écologie microbienne de la Rhizosphère (LEMiRE), UMR 7265 BIAM, Aix-Marseille univ., CEA, CNRS, Saint-Paul-lez-Durance, France
INTRODUCTION
Les conséquences du changement climatique impactent les cultures qui sont de plus en plus exposées à des stress abiotiques, notamment la sécheresse et la salinité des sols, ce qui les rend plus vulnérables aux stress biotiques. Dans ce contexte, les défis associés à la production alimentaire obligent le secteur agricole à rechercher et à adapter des solutions innovantes, en particulier pour atténuer les impacts du changement climatique. De plus, l’agriculture fait actuellement face à un enjeu majeur qui vise à limiter ou à remplacer les intrants de synthèse pour la fertilisation et la protection des plantes. Cela répond à des enjeux environnementaux et à une demande de plus en plus forte de la part des consommateurs.
Les enjeux environnementaux concernent la réduction du lessivage des engrais (azotés et phosphatés) et de la diffusion des pesticides dans les sols, à l’origine de la pollution des nappes phréatiques et des cours d’eau. La demande des consommateurs est telle que nombre d’entre eux se tournent vers le « bio » pour s’assurer de consommer des produits alimentaires « sains ». Une alimentation totalement « bio » pour l’ensemble des consommateurs est probablement impossible à atteindre, à la fois pour une question de volume et de prix. Une solution réaliste pour les agriculteurs et les consommateurs est de tendre vers la mise en œuvre d’une agriculture compatible avec la protection de l’environnement et de la biodiversité, ce que l’on nomme depuis quelques années l’agroécologie.
définition de l’agroécologie proposée par l’INRAE : « Face aux défis de la sécurité alimentaire mondiale, du changement climatique, de la restauration de la biodiversité, de l’épuisement des ressources, l’agroécologie offre un cadre de réflexion et d’innovation prometteur. Elle propose plusieurs leviers pour assurer la production agricole tout en réduisant l’utilisation des intrants et en préservant les sols et l’eau. Parmi ces leviers, le biocontrôle permet de réguler les maladies et ravageurs en utilisant leurs prédateurs naturels (oiseaux, insectes, micro-organismes auxiliaires). L’utilisation de ces régulations naturelles implique de favoriser la biodiversité dans les espaces cultivés. Autre levier de l’agroécologie, la diversification des cultures, de la parcelle aux paysages, contribue à cette biodiversité et à la réduction de l’usage des intrants. Ce cadre permet de réfléchir à l’articulation entre les productions animales et végétales dans les territoires, mais aussi les articulations entre tous les organismes présents dans les écosystèmes. Ces évolutions, qui vont conduire à des productions et des produits plus hétérogènes, vont aller de pair avec l’évolution des régimes alimentaires. »
Parmi les pratiques préconisées par l’agroécologie, la réduction du travail du sol et l’utilisation de solutions remplaçant les intrants de synthèse (biofertilisants et agents de biocontrôle) sont au cœur des enjeux. En effet, la réduction du travail du sol se traduit par un besoin accru en herbicides dont l’usage est de plus en plus remis en question. Il y a donc une urgence à proposer aux agriculteurs des solutions biologiques de remplacement.
Il est bien établi que la rhizosphère, cette fraction du sol autour et sous l’influence des racines, contient une très grande abondance et une grande diversité de bactéries, de champignons et d'archées et joue un rôle crucial dans la croissance des plantes. La compréhension des interactions entre la plante et le microbiote associé à ses racines et sa rhizosphère peut contribuer, sur des bases scientifiques, au développement de nouvelles technologies durables au niveau de la rhizosphère, respectueuses de l'environnement et économiquement viables, l'optimisation du microbiote rhizosphérique offrant des avantages en termes d'efficacité dans l'utilisation de l'eau, de l'azote (N) et du phosphore (P) ( https://agriculture-de-conservation.com/Les-racines-au-coeur-du.html).
Dans ce contexte, la sélection et l’utilisation de micro-organismes favorisant la croissance des plantes sont des outils essentiels dans le domaine de la biotechnologie de la rhizosphère (biosolutions). Dans cet article, le choix a été fait d’évoquer les solutions microbiologiques basées sur les avancées scientifiques des 30 dernières années et concernant l’étude des bactéries associées à la rhizosphère des plantes cultivées.
un glossaire des termes et des expressions importants de l’article, ainsi qu’un tableau des sigles, notations et symboles sont proposés en fin d’article.
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3. Conclusion
À la croisée des défis alimentaires et environnementaux et celui de la demande croissante des consommateurs pour des produits sains, l'agriculture se trouve à un tournant. Les effets du changement climatique, les stress abiotiques et biotiques, ainsi que la nécessité de réduire l'utilisation des intrants de synthèse ont conduit à une réflexion approfondie sur les pratiques agricoles. L'agroécologie émerge comme une voie prometteuse pour une agriculture respectueuse de l'environnement et de la biodiversité.
Au cœur de cette transformation, la rhizosphère constituant l’interface entre les plantes et le sol offre un terrain fertile pour la production de connaissances fondamentales au service de l'innovation. Les avancées scientifiques des dernières décennies ont révélé l'importance cruciale des interactions plante-microbiote racinaire pour la croissance et la santé des cultures.
Parmi les solutions émergentes, les micro-organismes bénéfiques de la rhizosphère se distinguent comme des outils incontournables de la biotechnologie rhizosphérique. Ils offrent la possibilité de développer des solutions durables pour remplacer les intrants de synthèse et de contribuer à une agriculture respectueuse de l'environnement. Les progrès en microbiologie et en métagénomique ont permis d'identifier de nouveaux acteurs clés dans cette interaction complexe, ouvrant la voie à des applications prometteuses.
Cependant, les besoins de R&D pour trouver de nouvelles solutions basées sur la science restent importants : il est nécessaire de comprendre le fonctionnement de la rhizosphère pour proposer des solutions durables (processus d’assemblage des communautés microbiennes et des réseaux d’interactions au sein des communautés). Par ailleurs, il existe une vraie difficulté de validation de l’efficacité de ces solutions nécessitant de mettre en œuvre une évaluation multifacteurs allant bien au-delà du rendement (qualité des grains, réduction du lessivage de N, stockage du C…).
Il est essentiel de reconnaître que le chemin vers une agriculture plus durable ne sera pas sans des efforts de recherche importants. Les agriculteurs, les chercheurs et l'industrie devront collaborer étroitement pour développer, adapter et mettre en œuvre ces solutions microbiologiques de manière pratique et économiquement viable. La sensibilisation et l'éducation des parties prenantes, y compris les consommateurs, joueront un rôle crucial dans la transition vers l’agroécologie.
La compréhension approfondie...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HARTMANN (A.) et coll - Lorenz Hiltner, a pioneer in rhizosphere microbial ecology and soil bacteriology research. - Plant and Soil, 312. https://doi :10.1007/s11104-007-9514-z (2008).
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(2) - GRIFFITHS (R.I.) et coll - Mapping and validating predictions of soil bacterial biodiversity using European and national scale datasets. - Applied Soil Ecology, 97. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2015.06.018 (2016).
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(3) - MAVINGUI (P.) et coll - Genetic and phenotypic diversity of Bacillus polymyxa in soil and in the wheat rhizosphere. - Applied and Environmental Microbiology, 58. https://doi :10.1128/aem.58.6.1894-1903.1992 (1992).
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(4) - ROUATT (J.W.) et coll - Statistical evaluation of rhizosphere effect. - Soil Science Society of America Proceedings, 24 (1960).
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(5) - DJEMIEL (C.) et coll - Inferring microbiota functions from taxonomic genes : a review. - Gigascience, 11. https://doi :10.1093/gigascience/giab090 (2022).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Société BioIntrant :
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
EBIC (Conseil européen de l’industrie des biostimulants) :
HAUT DE PAGE1.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Documentation :
Initiative « 4 pour 1 000 » : https://agriculture.gouv.fr/animation-sequestration-du-carbone-comprendre-le-4-pour-1000-en-3-minutes
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