DEEP IMPACT : un projet ANR pour analyser des interactions plante-microbiote et promouvoir la défense des plantes aux bioagresseurs



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Le projet DEEP IMPACT est financé par l'ANR

Le projet DEEP IMPACT est un projet scientifique qui vise à l’analyse des interactions plante-microbiote pour promouvoir la défense des plantes aux bioagresseurs. Il se concentrera sur l’étude du microbiome des cultures. Outre le volet recherche, un volet enseignement est mis en avant et mobilisera largement les enseignants-chercheurs de l’Institut Agro de Rennes et l’Université de Rennes1. Le projet qui débutera début 2021 pour une durée de 6 ans est coordonné par Christophe Mougel (INRAE, IGEPP).



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Le projet DEEP IMPACT fait partie des lauréats du Programme Prioritaire de Recherche Protéger et Cultiver Autrement (PPR-PCA) financé par le programme d’investissements d’avenir (PIA) de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR).

Les partenaires du projet sont : Agroécologie Dijon, BFP Bordeaux, Bioger Grignon, DyliSS Rennes, ECOBIO Rennes, Ecologie Microbienne Lyon, GDEC Clermond-Ferrand, IGEPP Le Rheu (Coord), LIPM Toulouse, MaIAGE Jouy en Josas.

 
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L'un des défis actuels de l'agriculture est d’assurer la production et la sécurité alimentaire dans un respect de l’environnement. Les intrants chimiques de l'agriculture conventionnelle ont ainsi permis une augmentation de la productivité, mais leur impact négatif sur l'environnement et sur la santé humaine rend nécessaire le développement de nouveaux systèmes agricoles productifs et respectueux de l’environnement, tout en limitant les pertes liées aux ravageurs. L’agriculture moderne doit donc relever le défi de concevoir une nouvelle génération de solutions agroécologiques permettant d’accroître la résistance des plantes aux stress biotiques pour une production végétale et une protection des plantes plus saines et durables. Des résultats prometteurs montrent que la diversité inexploitée du microbiote du sol, et plus spécifiquement de celui associé aux plantes, peut influencer la tolérance et/ou la résistance des plantes à des ravageurs. Cependant, mobiliser le microbiote associé aux plantes nécessite une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents aux interactions plante-microbiote dans un contexte écologique réaliste.

Dans ce cadre, sur la base d'un consortium multidisciplinaire et d'approches novatrices, DEEP IMPACT vise à combiner l'écologie, la biologie, la génétique des plantes et les mathématiques pour identifier, caractériser et valider les communautés microbiennes, les communautés végétales et les facteurs abiotiques (pratiques agricoles) modulant la résistance du colza (Brassica napus) et du blé (Triticum aestivum) à plusieurs parasites.

Pour cela, une approche in situ permettra de caractériser 100 parcelles agricoles (50 pour chaque espèce cultivée) visera à caractériser les environnements (variables climatiques et édaphiques) et les facteurs biotiques (microbiote, virome, communautés de mauvaises herbes, attaques de ravageurs et prévalence du pathobiote). Certaines parcelles seront expérimentales, d’autres chez des agriculteurs. Pour la Bretagne, des contacts sont en cours auprès de la Chambre d’Agriculture Bretagne pour identifier les parcelles en fonction du cahier des charges des scientifiques. Les informations tirées de cette caractérisation générale seront intégrées dans des modèles statistiques corrélatifs afin de décrire la part relative de la variance expliquée par les caractéristiques de l’habitat et des facteurs biotiques, et corrélée à une réduction des attaques de ravageurs. Ceci permettra d'identifier une combinaison d'espèces microbiennes et de sols corrélés à une meilleure résistance des cultures aux bioagresseurs.

Ces consortia microbiens seront isolés par des techniques de culturomique et caractérisés à la fois par le séquençage de génomes entiers et par des mesures biochimiques. Des consortia synthétiques (SynComs) seront reconstruits pour tester leur efficacité sur un large éventail de ravageurs attaquant les deux cultures. Un consortia synthétique correspond à un assemblage d'espèces microbiennes (bactéries, champignons) préalablement isolé. C'est une façon de construire une communauté microbienne dont l'assemblage est guidé par des hypothèses (souvent déduite de l'analyse des communautés in situ) et les connaissances des entités (ressource génomiques, potentiel métabolique, type d'interaction avec d'autres facteurs comme un agent pathogène etc.). Au cours du projet, différents SynComs ayant des effets bénéfiques, délétères et neutres sur la résistance des plantes aux ravageurs seront testés dans le cadre d'une étude de génétique quantitative croisée de type joined-GWA sur un large panel de génotypes de B. napus et T. aestivum, afin d’identifier des traits d’interaction entre plante et microbiote modulant la résistance de la plante face aux bioagresseurs.

Une approche fonctionnelle, basée sur la métatranscriptomique et la caractérisation des miARN, sera également développée pour identifier les modules fonctionnels chez tous les partenaires de l'interaction (microbiote-plantes-bioagresseurs) et pour tester l'impact de la diversité du microbiote sur la sécrétion des miARN de plante. DEEP IMPACT étudiera également le rôle potentiel d’espèces de plantes auxiliaires dans la modulation de la résistance des cultures aux ravageurs en agissant indirectement sur le microbiote du sol.

Enfin, un retour à l'échelle du champ permettra de tester si les communautés microbiennes reconstruites associées à des plantes auxiliaires sont efficaces pour protéger les cultures contre les infections des bioagresseurs naturels dans un large éventail de zones pédo-climatiques françaises.

Au final, DEEP IMPACT contribuera au développement de pratiques agricoles durables basées sur le microbiote de plante pour réduire l’utilisation de pesticides en milieu agricole. Pour l’implication OSUR du projet, deux laboratoires sont fortement impliqués : l’IGEPP avec Christophe Mougel, Anne-Marie Cortesero et d'Alain Bouchereau, et ECOBIO, avec Philippe Vandenkoornhuyse, Joan van Baaren et Abdelhak El Amrani El Hanchi.


ANR Deep Impact Figure


Contacts OSUR
Christophe Mougel (INRAE, IGEPP) @
Philippe Vandenkoornhuyse (Université Rennes 1, ECOBIO) @
Alain-Hervé Le Gall (OSUR multiCOM) / @