santé des plantes : défense et mycorhize

Le projet de recherche de l'équipe « Santé des plantes : défense et mycorhize » s’articule autour de 3 thèmes principaux :

1° Comprendre les interactions biotiques,

Un accent particulier est mis sur l'étude des événements de signalisation associés à l'immunité des plantes dans les interactions plantes-microorganismes (IPM) et au fonctionnement de la symbiose mycorhizienne à arbuscules (SMA):

• La membrane plasmique intervient dans les cascades de signalisation des cellules végétales et pourrait être à la base de l'immunité. Dans ce contexte, nous étudions (i) la distribution de certains composants (principalement les lipides, avec une attention particulière aux stérols) au sein ou entre chacun des deux feuillets membranaires, (ii) leur rôle dans l’organisation de la membrane et (iii) leur dynamique dans les IPM. Ce dernier point fait déjà l’objet d’un projet transversal initié au sein de l’équipe. Ce projet reposera sur un modèle unique de plante et vise à décrire les réarrangements, les échanges et les interactions intra- et intermembranaires dans diverses IPM.
• Au niveau cellulaire et moléculaire, nos travaux s’intéressent à l’identification et à la caractérisation fonctionnelle d’acteurs des voies de signalisation cellulaire mobilisées lors de la réponse immunitaire des plantes. Plus précisément, nous étudions le rôle du monoxyde d’azote (NO), en particulier via l’étude structurale et fonctionnelle d’oxyde nitriques synthases d’algues et de protéines régulées par S-nitrosation, une modification post-traductionnelle NO-dépendante. En parallèle, nous étudions le comportement des acteurs de l’UPS (Système Ubiquitine Protéasome) en nous focalisant notamment sur l’analyse fonctionnelle de CDC48, une protéine à activité ATPasique jouant un rôle central dans le contrôle de l’homéostasie protéique et mobilisée notamment lors de l’immunité des plantes.
• Durant les IPM, la cellule végétale subit un fort stress du réticulum endoplasmique qui déséquilibre l’homéostasie cellulaire. Les voies de signalisations de l’UPR (Unfolded Protein Response), dont l’objectif premier est de rétablir l’homéostasie, sont aussi impliquées dans l’immunité des plantes. Nos travaux s’intéressent à la caractérisation fonctionnelle de ces voies lors des IPM pathogènes ou mutualistes.
• La SMA améliore la croissance, la fitness et l’immunité des plantes. La nature et la qualité de ces services dépendent de l'efficacité de l’interaction champignon mycorhizien à arbuscules (CMA) x plante. Dans ce contexte, nous étudions principalement la capacité de différentes souches et espèces de CMA à absorber l’eau et les nutriments disponibles dans le sol, et à les transloquer vers la plante au niveau des racines. Ainsi, nous poursuivrons nos travaux sur l'identification et la caractérisation de nouveaux systèmes de transport chez les CMA et les plantes au niveau de l’interface biotrophe pour contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement de la SMA.
• Les réseaux mycéliens formés par les CMA connectent les racines des plantes de même espèce ou d’espèces différentes. La nature et l’intensité des flux d’eau et de nutriments entre les plantes au cours de leur cycle de développement sont encore mal connues. Dans ce contexte, nous poursuivrons nos études sur les interactions plante-plante via les réseaux mycéliens de l’échelle cellulaire à l’échelle de la plante entière.

2° Biodiversité et interactions biotiques

Nos travaux se placent au niveau de l’holobionte, l’entité biologique composée de la plante hôte et tous ses microorganismes avec lesquels le végétal interagit et établit un dialogue. Nous étudions les IPM positives et négatives dans des contextes de dépérissement (ex. vigne), lors de comparaisons d’itinéraires de culture (ex. noyer) ou lors de l’utilisation de microorganismes tels que les CMA qui apportent des services tels que la bioprotection, la biostimulation et la biofertilisation (ex. pomme de terre). Nous étudions les IPM avec des outils moléculaires que nous avons développés (métagénomique, transcriptomique et métatranscriptomique). Ils nous permettent (i) d’analyser des communautés microbiennes (et plus particulièrement les CMA) à la fois au niveau de la structure et des fonctions et (ii) de tracer des inocula dans des projets appliqués. L’analyse de grands jeux de données nous permettra de modéliser le rôle et le fonctionnement des IPM (et plus particulièrement des CMA) au sein de l’holobionte mais aussi de définir des marqueurs du fonctionnement de ces IPM.

3° Transitions vers des systèmes agricoles durables et multi-performants

Nos activités de recherches fondamentales et appliquées nous ont permis (i) d’obtenir une reconnaissance scientifique au niveau national et international, et (ii) de légitimer nos collaborations étroites avec le monde socio-économique. Pour aborder ces sujets, nous mobilisons nos principales forces associées à notre expertise multidisciplinaire et le solide réseau de collaborations établi au niveau national et international. L’utilisation raisonnée et l’ingénierie des microsymbiontes tels que les CMA seront au cœur de la gestion des agroécosystèmes de demain (diminution de l'utilisation des intrants chimiques). Les marqueurs fonctionnels identifiés dans nos axes de recherche susmentionnés nous permettront de suivre l’impact d’itinéraires de culture sur le fonctionnement et l’efficacité de la SMA au champ et au vignoble.

Membres permanents de l’équipe

Pierre Louis Allaux, Chargé de Recherche, INRAE (à partir du 01.01.2025)

Angélique Besson-Bard, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

Laurent Bonneau, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

Karim Bouhidel, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

Jean Philippe Charles, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

Pierre Emmanuel Courty, Directeur de Recherche, INRAE

Christophe Der, Ingénieur d'Étude, Université de Bourgogne

Noureddine El Mjiyad, Technicien de recherche, INRAE

Jérôme Fromentin, Assistant Ingénieur, INRAE

Mathieu Gayral, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

Patricia Gerbeau-Pissot, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

Siham Hichami, Technicienne de Recherche, Université de Bourgogne (20%)

Sylvain Jeandroz, Professeur, Institut Agro Dijon

Valérie Monfort-Pimet, Technicienne de Recherche, INRAE

Valérie Nicolas-Frances, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

Ghislaine Recorbet, CR INRAE

Franck Robert, technicien de Recherche, INRAE

Claire Rosnoblet, Maitre de Conférences, Université de Bourgogne

David Wendehenne, Professeur, Université de Bourgogne

Daniel Wipf, Professeur, Université de Bourgogne