Biotechnologie de l’inoculation mycorhizienne

Production de la pomme de terre 

Production mondiale En 2013, la production mondiale de pommes de terre a été estimée à 368.1 millions de tonnes, pour une surface cultivée de 19.4 millions d’hectares, soit un rendement moyen de 18.9 tonne par hectare. Ce chiffre n’inclut pas les plants (semences) qui représentent 32.2 millions de tonnes. C’est la chine qui occupe le premier rang des pays producteurs avec une production atteignant 88.9 millions de tonnes en 2013 (FAO, 2015). L’Asie et l’Europe sont les deux principaux continents producteurs de la pomme de terre du monde. Ils ont fourni plus de 80% de la production mondiale en 2007. Au continent américain, INTRODUC ITION GENERALChapitre I Synthèse bibliographique 13 bien que la région latine présente une surface récoltée nettement supérieure, c’est l’Amérique du nord qui obtient de loin les rendements les plus élevés avec plus de 36 tonnes/ha (FAO, 2008).

Production de la pomme de terre en Algérie

En Algérie, la filière pomme de terre dans tous ses volets semences et consommation occupe aujourd’hui une place stratégique dans la nouvelle politique du renouveau agricole et rural, où sa culture reste parmi ceux qui occupent une place primordiale tant par l’importance alimentaire, les superficies qui lui sont consacrées, les emplois qu’elle procure que par les volumes financiers qui sont mobilisés annuellement pour sa production (FAO, 2015). A l’inverse de la production de pomme de terre de consommation qui a connu une augmentation remarquable ces dernières années, la production de semences de cette culture connaît depuis longtemps, une stagnation avec une production médiocre qui est destinée essentiellement à l’arrière-saison et une partie de la tranche primeur, d’où la nécessité de recourir aux importations qui couvrent la moitié des besoins nationaux 220 000 tonnes/an, soit un coût d’importation qui varie entre 65 et 70 millions d’Euros selon les années. Ces semences importées ne présentent pas souvent les qualités requises pour nos conditions édapho-climatiques, et dans certains cas les semences importées sont à des âges physiologiques très avancés ce qui influencera leur rendement. Pour prendre en charge ce problème, une enveloppe budgétaire importante lui est consacrée notamment pour la production des semences ; avec la construction de trois laboratoires  modernes, l’introduction de nouvelles techniques comme la culture in vitro et la culture hors-sol, qui représentent des technologies modernes utilisées pour de nombreuses cultures. 1.8.3 Evolution de la production de pomme de terre de consommation L’Algérie occupe la deuxième place en Afrique après l’Égypte, dans la production de la pomme de terre en Afrique pour l’année 2010 (FAO, 2015). Les chiffres présentés indiquent que la production nationale a dépassé le seuil de trois millions de tonnes durant l’année 2010, pour une superficie estimée à 126 milles hectares. La moyenne par hectare a atteint 26 tonnes (tableau 2). 

Evolution de la production de semences de pommes de terre

La production qui enregistre un accroissement de 11 830 94 tonnes entre 2008 et 2014. Malgré cette nette augmentation des rendements, la production nationale n’arrive pas à satisfaire les besoins nationaux en semences. Il est à rappeler que 80% des besoins en semences sont importés pour un montant de 60 millions d’Euros. Il faut signaler également que l’auto-approvisionnement en semences représenterait un taux variant entre 10 et 20% de la production locale, ce volet ne concernant que la tranche d’arrière-saison et une partie de la tranche primeur (tableau 3)

Les principales wilayas productrices de la pomme de terre

La superficie occupée par les cultures maraîchères varie chaque année entre 380.000 et 400.000 ha, dont 100.000 à 130.000 ha emblavés en pommes de terre, soit 26% de la superficie maraîchère totale (MADR, 2010). Il est à relever aussi que l’on assiste, depuis quelques années, à l’augmentation de cette culture par l’occupation de nouvelles zones où elle était pratiquement inconnue. Les zones de production sont réparties selon quatre zones géographiques : littoral, sublittoral, atlas tellien et hautes plaines (tableau 4). – Primeur : Boumerdes, Tipaza, Skikda, Alger, Mostaganem, Tlemcen. – Saison : Ain-Defla, Mascara, Mila, Souk Ahras, Boumerdes, Mostaganem, Sétif, Tizi Ouzou, Tiaret, M’Sila, Tlemcen, Batna, Chlef, Bouira, El-Oued. INTRODUC ITION GENERALChapitre I Synthèse bibliographique 16 – Arrière saison : Ain-Defla, Mascara, Guelma, Chlef, El Oued, Tlemcen, Mostaganem, Djelfa. 

Les principales variétés cultivées en Algérie

Cent vingt variétés sont inscrites au catalogue algérien des espèces et variétés cultivées. Cette inscription est obligatoire pour leur commercialisation, elle est précédée de deux ans au cours desquels sont évalués les caractères d’utilisation, le rendement, le comportement vis-à-vis des parasites par le service de contrôle et certification des semences. Les principales variétés cultivées en Algérie sont : Spunta (à chair blanche), Désirée (à chair jaune), Bartina, Lisita (DSA Tlemcen, 2008). 

La symbiose mycorhizienne à arbuscules

 Historique

Depuis leur extension dans l’écosystème terrestre, les plantes ont adopté des stratégies en relation avec leur pouvoir d’adaptation. Parmi celles-ci, les systèmes racinaires ont établi des relations mutualistiques, avec des microorganismes telluriques, désignées sous le nom de mycorhizes. Ces dernières sont apparues sur terre il y a environ 400 millions d’années (Simon et al., 1993) et sont considérées comme étant à l’origine de la flore terrestre (Selosse & Le Tacon, 1998). Ces relations symbiotiques sont caractérisées par un état d’équilibre physiologique permettant aux symbiotes impliqués, d’en retirer des bénéfices mutuels. Parmi ces interactions, les plus fréquentes sont celles qui intéressent plus de 90 % des plantes terrestres (Sanders et al., 1996) et qui font intervenir un groupe de champignons de la classe des Glomeromycètes : ce sont les champignons mycorhiziens à arbuscules, connus depuis la fin du 18e siècle (Strullu, 1991). Ces champignons sont cosmopolites et colonisent la majorité des familles de plantes, depuis les Bryophytes jusqu’aux Angiospermes (Boullard, 1990 ; Demars & Broener, 1995) et particulièrement les plantes à valeurs économiques importantes. Ces microorganismes à haut niveau d’organisation dans cette association, déterminent les conditions de liaison dans lesquelles le champignon peut croître, se reproduire et évoluer (Morton, 1993). 2.2 Les mycorhizes : une association symbiotique plante-champignon Les mycorhizes sont des associations symbiotiques entre des champignons du sol et les racines des plantes. Le principal fondement physiologique de cette symbiose est un partage bidirectionnel d’éléments nutritifs. La plante fournit au champignon des composés carbonés produits par la photosynthèse et en retour, le champignon approvisionne la plante en éléments minéraux et en eau provenant du substrat (Smith & Read, 2008). La majorité des plantes supérieures terrestres vivent en étroite symbiose avec les champignons. Il s’agit d’un phénomène fondamental et universel qui s’élabore au niveau du système racinaire des plantes vasculaires et des bryophytes. Les organes résultant de cette association sont appelés mycorhizes. D’origine gréco-latine, le terme mycorhize (« mukês » pour champignon et « rhiza »  pour racine) décrit de nombreuses et diverses associations racine-champignon. Actuellement, on définit les mycorhizes comme étant des associations symbiotiques contractées par les racines des végétaux avec certains champignons du sol. On les trouve dans de nombreux environnements et leur succès écologique reflète une forte diversité des capacités génétiques et physiologiques des champignons endophytes (Bonfante et al., 2009). Cette symbiose est obligatoire dans les conditions naturelles, c’est-à-dire que ni le champignon ni l’arbre ne peuvent vivre indépendamment l’un de l’autre (Strullu, 1991). Tout comme dans le cas des Lichens, la plante verte effectue la photosynthèse et le champignon approvisionne le couple en eau et en éléments minéraux à partir du substrat. Il existe plusieurs types de mycorhizes, certaines sont très spécifiques et ne se développent qu’avec quelques espèces végétales comme les Ericacées, alors que d’autres sont plus généralistes et sont largement distribuées dans les divers écosystèmes du globe (Fortin et al., 2008). D’après la morphologie, on distingue différents types de mycorhizes :

La symbiose ectomycorhizienne

Les ectomycorhizes du grec ektos, à l’extérieur chez lesquelles les champignons se développent essentiellement autour de la racine, en formant un manchon mycélien ; de ce manteau part un réseau d’hyphes qui se développe entre les cellules corticales de la racine (réseau de Hartig) sans jamais entrer à l’intérieur de ces dernières. Ce type d’association est représenté surtout chez les essences forestières des régions tempérées et de la forêt boréale, mais il a été décrit aussi chez quelques espèces tropicales de la famille des Dipterocarpaceae, Euphorbiaceae, Cesalpiniaceae, Myrtaceae et Fagaceae (Redhead, 1980).

Les ectendomycorhizes

Les ectendomycorhizes sont des formes intermédiaires qui possèdent à la fois les caractéristiques des ectomycorhizes, c’est-à-dire, un réseau de Hartig bien développé et un manteau fongique plus ou moins épais, ou absent dans quelques cas, et les caractéristiques des endomycorhizes soit la pénétration à l’intérieur des cellules corticales par les hyphes (Yu et al., 2001). Ces derniers, INTRODUC ITION GENERALChapitre I Synthèse bibliographique 19 présentent à l’intérieur des cellules différents degrés de prolifération. Ils sont soit très courts (mycorhizes monotropoïdes), ou sous forme de pelotons (mycorhizes arbutoïdes).

Les endomycorhizes

A l’inverse des ectomycorhizes, les hyphes des endomycorhizes pénètrent à l’intérieur des cellules où leur prolifération conduit à la formation d’arbuscules ou de pelotons. Le réseau de Hartig et le manteau fongique sont absents, seul un lâche réseau d’hyphes extraracinaire entoure les racines. Il existe plusieurs types d’endomycorhizes qui diffèrent en de nombreux points. Les plus connus sont, les endomycorhizes à arbuscules, les endomycorhizes éricoïdes et les endomycorhizes orchidoïdes (figure 4). Figure 4 : Principaux types mycorhiziens représentés sur une coupe transversale de racine (Le Tacon, 1985) .

Les mycorhizes à arbuscules

Les mycorhizes à arbuscules font partie des endomycorhizes, le type de mycorhizes le plus ancien et le plus répandu. Ils impliquent plus de 200 espèces de champignons microscopiques qui appartiennent au phylum des Glomeromycota (Schüßler et al., 2001). Ces champignons forment des symbioses avec les racines d’environ 80 % de plantes vasculaires de la planète (Smith et al., 2003; Fortin et al., 2008). Les fougères, les lycopodes, plusieurs des conifères, les monocotylédones, les dicotylédones et la majorité des plantes à fleurs sont tous pourvus de mycorhizes arbusculaires (Fortin et al., 2008). Les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA) sont des symbiotes obligatoires, c’est-àdire qu’ils ne peuvent pas se développer en l’absence d’une plante hôte. Pour établir la mycorhization, les champignons mycorhiziens à arbuscules doivent coloniser le système racinaire d’une plante par son mycélium. Chez les mycorhizes à arbuscules, le partage des nutriments entre la plante et le champignon se produit au niveau d’une structure unique, nommée arbuscule. Cet organe très ramifié en forme de petit arbuste est développé par le champignon à l’intérieur des cellules corticales des racines de la plante. L’importante surface de ces structures facilite les échanges de nutriments. Rattaché aux arbuscules, un important réseau mycélien extraracinaire colonise le sol. Le champignon développe également au niveau de la racine des structures de réserve appelées vésicules et produit des spores au niveau du mycélium (figure 5). Les hyphes (à l’extérieur et à l’intérieur des racines), les vésicules et les spores permettent aux champignons de survivre en l’absence de la plante hôte et de se reproduire (Hopkins, 2003; Smith & Read, 2008). Par conséquent, toutes ces structures sont considérées comme des propagules pouvant former de nouvelles mycorhizes.