DIVERSITE MICROBIENNE ET DECOMPOSITION DES MATIERES ORGANIQUES DU SOL : FOCUS SUR LE ROLE DES INTERACTIONS ENTRE ESPECES.

Microbial diversity and soil organic matter mineralization : The role of microbial interactions

• Auteur / Autrice : Arthur Cousson
• Direction : Eric Blanchart
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EFSA-Biotechnologie, Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EcoSols - Ecologie fonctionnelle et biochimie des sols

Mots clés

Mots clés libres

Ecologie microbienne

Interactions

Sol

Fonctions ecologiques

Epistémologie

Omics

Ecology

Interactions

Microbiology

Ecological functionality

Epistemology

Omics

Résumé

Les sols abritent la plus grosse réserve de carbone (C) de notre planète, environ trois fois plus que l'atmosphère (2400vs 800 GtC). La plupart de ce C est stocké dans la matière organique (MO) dont le turnover contrôle la fertilité du sol par la libération de nutriments pour les plantes. La matière organique du sol (MOS) libère aussi une importante quantité de CO2 dans l'atmosphère, 7 fois supérieure aux émissions anthropiques. Considérant la taille du réservoir tellurique, le moindre changement (même infime) de son contenu en C et de sa dynamique à l'échelle globale, peut considérablement impacter la sécurité alimentaire et le changement climatique. En conséquence, préserver, comprendre et éventuellement accroître le C organique dans les sols est de prime importance pour répondre au défi de la sécurité alimentaire et limiter les émissions de GES. Ceci requiert d'améliorer nos connaissances de la nature et du déterminisme des mécanismes qui contrôlent l'équilibre du C du sol entre minéralisation et séquestration PROBLEMATIQUE – Quel est l'effet des interactions bactériennes sur la décomposition de la MO édaphique ? Les microorganismes, Bactéries, Archées et Champignons, sont les premiers décomposeurs des matières organiques qui arrivent dans le sol. A ce titre, ils ont longtemps été considérés comme une boite noire fonctionnelle alors qu'ils recèlent une immense diversité génétique. Par exemple, dans 1g de sol européen, on peut trouver jusqu'à 1860 génotypes bactériens pour près d'un milliard d'individus. Ces populations coexistent car (1) elles participent à différentes étapes de décomposition de la matière organique, (2) elles sont sensibles à différents paramètres environnementaux et (3) en raison de la nature structurée du sol, elles forment de petites communautés au sein desquelles seuls quelques génotypes sont physiquement en interaction les uns avec les autres. Il est évident que cette incroyable diversité génétique et fonctionnelle joue un rôle majeur dans le bio-fonctionnement du sol à un instant donné et dans sa stabilité dans le temps face aux stress environnementaux. Nombre d'approches ont permis de mettre en évidence des successions de génotypes au long de la décomposition de différentes matières organiques et sous diverses conditions environnementales. Mais peu de consensus ont pu finalement découler de toutes ces études, pour une raison majeure: de nombreuses populations peuvent être caractérisées par une plasticité physiologique qui leur permet de changer de fonction selon l'environnement, mais aussi selon l'assemblage d'espèces dans lequel elles évoluent. Or ces études ont généralement visé à relier directement chaque génotype à l'intensité d'une fonction sans prendre en compte les interactions que ces populations pouvaient avoir entre elles. L'objectif principal du projet doctoral proposé est d'explorer l'effet des interactions entre espèces sur la décomposition des matières organique du sol. Nous faisons le choix de focaliser ce projet sur les interactions bactériennes. L'avènement des NGS a montré notre incapacité à isoler et cultiver l'immense majorité de la diversité bactérienne. Notre hypothèse est que l'approche génotype-centrée et non assemblage-centrée peut également être une cause importante d'inculturabilité, certaines espèces ne se développant pas ou peu sans la proximité d'autres espèces. Nous souhaitons identifier ces assemblages par des approches de biologie des systèmes, les isoler et mesurer leurs performances écologiques par rapport à des entités isolées.

Soils harbour the most important carbon (C) well of our planet, roughly three times more than the atmosphere (2400 vs 800 GtC). Most of this C is under organic matter (OM) form, which turnover controls soil fertility through nutrients dripping for plants. Soil organic matter (SOM) exhaust an important amount of CO2 in the atmosphere, seven times more than anthropic activities. Considering soil reservoir volume, every modification (even tiny) of its C content and its dynamic can endenger food security and worsen climate change. Preserve, understand and eventually increase organic C in soils is crucial to limit GHS emissions and maintain food sovereignty. This requieres to increase our understandings of determinisms and nature of mecanisms controling soil C equilibrium. Research Question : What is the effect of bacterial interactions on SOM decomposition ? The main objective of this project is to investigate microbial interaction's impacts on soil organic matter mineralization. NGS showed our lack of capacities to identify and cultivate bacterial organisms despite representing the vast majority of the diversity. Our hypothesis is that many bacterial organisms probably needs microbial interactions to sustain in culture.