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Optimisation de la fixation d'azote chez la symbiose Acacia mangium-bradyrhizobium : relations de la plante-hôte et de la bactérie symbiote avec l'acidité et les oligoéléments

Lesueur D.. 1992. Paris : Université Pierre et Marie Curie, 151 p.. Thèse de doctorat -- Biologie et physiologie végétale.

Le thème général de cette thèse est l'étude des relations écophysiologiques entre la symbiose Acacia man gium-Bradyrhizobium et le milieu environnant. Ces recherches ont trois objectifs principaux: 1) Déterminer le rôle de certaines propriétés majeures des sols tropicaux telles que l'acidité et la présence excessive d'aluminium, dans l'écologie des souches de Bradyrhizobium, et dans le fonctionnement de la symbiose que forment ces bactéries avec différentes provenances de la plante-hôte. 2) Identifier les éléments minéraux, particulièrement les oligoéléments, exigés par cette symbiose pour se former et fonctionner. 3) Rechercher les mécanismes que la bactérie microsymbiote pourrait développer pour acquérir le ou les oligoéléments indispensables à la symbiose. L'étude sur la croissance des souches de Bradyrhizobium en fonction du pH et des concentrations croissantes d'aluminium, nous a permis de mettre en évidence le rôle probablement déterminant de l'aluminium, et non pas du pH, dans la dynamique des populations de Bradyrhizobium dans les sols tropicaux acides. Nous avons pu identifier des souches de Bradyrhizobium capables de se multiplier, ou du moins, de constituer une population suffisamment dense, même en présence de 100 [mu]M d'AlC13 pour noduler la plante-hôte. Parallèlement, nous avons montré que certaines provenances d'Acacia mangium étaient capables de former, avec une souche sélectionnée de Bradyrhizobium, des symbioses parfaitement effectives en milieu très acide (pH 4.5), et en présence de doses d'aluminium allant jusqu'à 100 [mu]M. Cependant ces symbioses sont inhibées lorsqu'on ajoute 100 ppm de phosphore dans le milieu. La grande tolérance du partenaire microbien Bradyrhizobium et de la symbiose entière à l'acidité et à la toxicité aluminique, combinée à une faible exigence en phosphore et, inversement, un grand besoin en fer (voir plus loin) par cette symbiose, font que toutes ces caractéristiques distinguent nettement cette dernière des autres symbioses forestières tropicales. Ces caractéristiques montrent que la symbiose Acacia mangium-Bradyrhizobium supporte aisément les contraintes imposées par les sols acides. Sur le plan fondamental donc, notre travail a apporté des arguments pour expliquer l'adaptation spontanée de cette symbiose aux conditions environnementales de son aire naturelle. Sur le plan appliqué, il nous a permis de proposer une procédure de sélection de souches de Bradyrhizobium et de provenances d'hôte les plus performantes selon des critères bien définis. L'étude sur les exigences minérales de la symbiose Acacia mangium-Bradyrhizobium a montré qu'en absence de fer, Acacia mangium était incapable de croître, de noduler et de fixer l'azote. Les autres oligoéléments (cuivre, cobalt, calcium, molybdène, bore) ne semblent pas jouer un rôle majeur dans la formation et le fonctionnement de la symbiose étudiée. Selon nos premiers résultats, le fer serait déjà indispensable dès les premiers stades de l'initiation du nodule. Sur le plan microbiologique, nous avons montré la variabilité des besoins en fer des différentes souches de Bradyrhizobium et l'aptitude de ces souches à acquérir le fer en produisant des chélateurs particuliers appelés sidérophores. Cette aptitude à produire des sidérophores confère aux bactéries une plus grande compétence saprophytique (croissance ex planta) en milieu non rhizosphéñque et carencé en fer, et aussi, une meilleure compétitivité à noduler qui peut varier suivant les provenances de la plante-hôte. L'ensemble des résultats souligne que l'établissement et le fonctionnement d'une symbiose forestière fixatrice d'azote est étroitement dépendante des facteurs nutritionnels dans le sol. Dans le cas d'Acacia mangium, le fer jouerait un rôle prépondérant non seulement dans les processus de nodulation et de fixation d'azote de la plante-hôte, mais aussi dans la compétitivité des souches de Bradyrhizobium entre elles ou avec les autres micro-organismes du sol. (Résumé d'auteur

Mots-clés : fixation de l'azote; aluminium; sol acide; bradyrhizobium; acacia mangium; côte d'ivoire

Thématique : Physiologie végétale : croissance et développement; Foresterie - Considérations générales; Chimie et physique du sol

Thèse

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