Généralité sur la rhizosphère
Le terme rhizosphère vient du grec rhiza signifiant racine et sphaira signifiant ballon ou globe. La sphère définit le champ d’influence du système racinaire. En raison du volume qu’elle occupe, par rapport au volume de la plante, la rhizosphère est aussi appelée la « moitié cachée » .
La rhizosphère a été définie par Hitner (1904) comme étant le volume du sol évoluant sous l’influence des racines et caractérisée par une intense activité microbienne résultant de la diffusion ou de l’exsudation de composés organiques au niveau racinaire. La communauté microbienne rhizosphérique est différente tant au niveau qualitatif que quantitatif, que celle colonisant le sol non rhizosphérique. L’effet rhizosphère est un processus dynamique résultant d’interactions entre la plante-hôte, le sol, les conditions climatiques, les pratiques culturales et les interactions au sein des communautés microbiennes. L’ensemble de ces processus induit des caractéristiques physico-chimiques et biologiques différentes du sol rhizosphérique . Dans cette rhizosphère, vivent plusieurs microorganismes avec différents modes de vie :
La symbiose : c’est un mode de vie capital de certains organismes. Il s’agit d’une association durable de deux organismes basée sur des échanges à bénéfice réciproque. Chaque partenaire optimise son développement grâce à cette association . C’est le cas par exemple de la nodulation des légumineuses qui est le fruit d’une association entre une plante fixatrice d’azote et les bactéries du genre Rhizobium. Ce mode de vie se retrouve chez 95% des plantes terrestres lorsqu’elles sont en association avec les champignons mycorhiziens arbusculaires . Cette association se traduit par la formation d’un nouvel organe appelé «mycorhize» .
Le mutualisme : constitue une association non obligatoire entre deux organismes, chacun d’eux tirant un bénéfice de cette association. Parmi les exemples d’associations mutualistes nous pouvons citer les Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) ou Fungi (PGPF) qui sont les plus connus. Ces micro-organismes bénéficient des apports carbonés de la plante au niveau des exsudats et induisent chez leurs hôtes une amélioration en terme de croissance et de protection contre les pathogènes .
Les Pseudomonas fluorescents
Le genre Pseudomonas est découvert en 1894 par Migula ; il appartient au phylum des Protéobactéria, classe de Gammaprteobacteria, famille des Pseudomonaceae, ordre des Pseudomonales . Les Pseudomonas sont des bacilles à Gram négatif aérobies stricts. Ces bactéries sont mobiles grâce à un ou plusieurs flagelles polaires . Elles tiennent la deuxième partie de leur nom du fait qu’elles soient fluorescentes . Cette fluorescence est due à la production de fluorescéine (ou pyoverdine), pigment jaune vert fluorescent sous lumière ultra-violette, par certains Pseudomonas .
Les Pseudomonas, et particulièrement ceux du groupe Pseudomonas fluorescents sont très abondants dans la rhizosphère . Ce sont des bactéries ubiquistes, particulièrement abondantes dans les sols, les eaux, et souvent pathogènes des animaux et des végétaux. Ainsi leur capacité à coloniser les racines et à y maintenir une forte densité de population est remarquable . Elles possèdent plusieurs caractéristiques intrinsèques qui les rendent particulièrement intéressantes pour une utilisation comme agent de lutte biologique. Cette grande compétence au niveau de la rhizosphère vient de leur taux de croissance plus élevé que celui de la plupart des autres bactéries. A cela s’ajoute leur capacité à utiliser une gamme de substrats très large souvent issus des exsudats racinaires, comme source d’azote ou de carbone . Elles sont très faciles à isoler et à cultiver au laboratoire et se prêtent aisément aux manipulations génétiques . Les espèces à l’intérieur du genre de Pseudomonas sont parfois différenciées sur la base de leur homologie ARN/ADN . Toutefois une méthode d’identification semblerait être plus efficace. Ainsi elle peut analyser jusqu’à 300 échantillons en une seule fois, il s’agit de MALDI-TOF-MS (matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry) .
Les bactéries du groupe Pseudomonas fluorescents agissent sur la plante soit de façon directe : effet PGPR, stimulation des interactions entre microorganismes symbiotiques et plante hôte ; soit de façon indirecte par une production de sidérophore, antibiose, solubilisation de phosphate naturel.
La salinisation
La salinisation est le processus d’accumulation des sels minéraux solubles dans le sol à des niveaux nuisibles pour les plantes . Ces sels dissous sont constitués d’un mélange de cations (Na+, K+, Mg²+, Ca²+) et d’anions (Cl-, SO4²-, CO3²-, HCO3-). Un sol est considéré salin lorsque sa conductivité électrique (CE) est supérieure à 4 décisiemens par mètre (dS/m). Cette valeur correspond à 40 mM de NaCl (2,4 g/l). Il s’en suit une diminution des rendements et à terme, une stérilisation du sol . En moyenne, le monde perd 10 ha des terres cultivables par minute, dont 3 hectares à cause de la salinisation. Environ 10 à 15% des surfaces irriguées (20 à 30 millions d’hectares) souffrent, à des degrés divers, de problème de salinisation.
La salinité : La salinité est définie comme étant la quantité globale des sels contenus dans la solution du sol. Elle se produit après l’évaporation de l’eau dans son état pur laissant derrière elle les sels et les autres substances (Piper et al., 1996). Elle se produit en raison de l’augmentation des concentrations de ces sels comme le chlorure de sodium . L’utilisation de l’eau d’irrigation de qualité médiocre et un lessivage naturel insuffisant sans négliger aussi l’activité humaine, déterminent les types majeurs de salinisation .
Impact des métaux lourds
Sur le plan biochimique, les métaux sont définis par rapport à leurs interventions dans les organismes soit en éléments mineurs purs nécessaires à la vie mais en quantité très faible. Certains métaux comme Ca, Co, Cr, Cu, Zn, Fe, K, Mg, Mn, Na et Ni sont des micronutriments essentiels pour la plupart des organismes vivants. Toutefois, des concentrations excessives de ces métaux (par exemple le cuivre ou le zinc) peuvent devenir toxiques pour ces organismes notamment les plantes . L’effet d’un métal dépend de la dose d’apport. Plusieurs de ces métaux sont essentiels pour la bonne croissance des organismes vivants, animaux ou végétaux voir même les microorganismes : le cuivre, le Zinc, le Fer, le manganèse… Cependant ils peuvent être des facteurs limitants aussi pour ces organismes . Par exemple, le Zinc (Zn) est requis pour la croissance et le développement normal des organismes. Il joue un rôle de catalyseur (déshydrogénase, peptidase, protéinase). Il est également impliqué dans les métabolismes de certaines macromolécules biologiques comme le glucose et la formation de ribosome dans les végétaux . Le cuivre (Cu) est un nutriment essentiel pour la plupart des organismes vivants. Il intervient dans des processus physiologiques (la photosynthèse, la respiration) et de résistances aux maladies. Il est également utilisé comme pesticide du fait de ses propriétés antifongique et bactéricide.
Le choix de ces deux métaux est dû au fait qu’ils ne sont pas dangereux pour les organismes ce qui est le cas des autres métaux comme le plomb ou le cadmium mais à une teneur excessive, deviennent toxiques. En plus, le bon fonctionnement du métabolisme des organismes vivants notamment les bactéries, est également tributaire de ces deux métaux.
Généralités sur la culture maraîchère
Le maraîchage est la culture de légumes, de certains fruits, de certaines fines herbes et fleurs à usage alimentaire dans le but d’en faire un profit ou simplement d’en vivre, ce qui le distingue du jardinage. La tomate : La tomate (Solanum lycopersicum L.) est une plante herbacée de la famille des Solanacées, originaire du Nord-Ouest de l’Amérique du Sud et largement cultivée pour son fruit . Le terme désigne aussi le fruit charnu. Elle est une des légumes les plus consommés principalement pour son apport en vitamine C et provitamine A sous forme de terpènes caroténoïdiens . C’est un produit agricole riche en éléments nutritifs, notamment en lycopène, caroténoïde prédominant de la tomate avec un taux de 80 % . Les rendements en tomate ont été environ de 28 t/ha de 2011 à 2013 .
L’aubergine : L’aubergine (Solanum melongena L.) est une plante potagère herbacée de la famille des solanacées, cultivée pour son fruit consommé comme légume-fruit . Le terme désigne la plante et le fruit. Deux autres aubergines cultivées en Afrique sont appelées couramment « aubergines africaines » : Solanum aethiopicum L. et Solanum macrocarpon L . Les rendements en aubergine ont été de 10 t/ha de 2011 à 2013 .
L’Oignon : Bien qu’il soit souvent consommé en quantités modérées, L’oignon (Allium cepa) est une espèce de plante herbacée bisannuelle de la famille des Amaryllidaceae . Il est largement et depuis longtemps cultivé comme plante potagère pour ses bulbes de saveur et d’odeur fortes et/ou pour ses feuilles . Le terme désigne aussi le bulbe de cette plante récolté comme légume. Il possède de réelles quantités nutritionnelles notamment des vitamines C et de facteurs vitaminiques P d’où son apport énergétique assez important (36 kcal aux 100 g). Les rendements en oignon ont été de 28 t/ha pour les campagnes de 2011 et 2013. Ce rendement a chuté jusqu’à 24 t/ha en 2012.
Table des matières
INTRODUCTION
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Généralité sur La Rhizosphère
1.1. Les bactéries du sol
1.2. Les Pseudomonas fluorescents
1.3. Diversité et importance écologique des Pseudomonas spp
1.4. Lutte biologique et promotion de la croissance des plantes
2. La Salinisation
2.1. Définition
2.2. La Salinité
3. Les Métaux lourds
3.1. Impact des métaux lourds
3.2. Stratégie de base des microorganismes pour résister aux métaux lourds
4. Généralité sur la culture maraîchère
MATERIEL ET METHODES
1. Site d’étude et échantillonnage du sol
2. Isolement des Pseudomonas fluorescents
3. Observation des colonies
4. Purification
5. Conservation
6. Repiquage des souches pures
7. Effet du NaCl, CuSO4 et ZnSO4 sur les souches isolées
7.1. Effet du NaCl
7.2. Effet de CuSO4 et ZnSO4
8. Analyse statistique
RESULTATS
1. Les caractéristiques des colonies fluorescentes sur U.V
2. Aspects macroscopiques des souches de Pseudomonas fluorescents
3. Effet de différentes concentrations de NaCl sur les Pseudomonas fluorescents
4. Effet de différentes concentrations deZnSO4 sur les Pseudomonas fluorescents
5. Effet de différentes concentrations de CuSO4 sur les Pseudomonas fluorescents
DISCUSSION
1. Effet de la salinité
2. Effet des métaux lourds
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
