Des manipulations microbiennes ciblées favorisent la production et la protection des cultures
Les microbes sont d’importants éléments de la biodiversité fonctionnelle qui sous-tend le flux des ressources végétales dans les écosystèmes. Comprendre cette biodiversité fonctionnelle peut ouvrir la voie à des approches qui renforcent naturellement la durabilité et la productivité des systèmes agricoles et alimentaires de l’Europe. Le projet EcoStack(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, se propose «d’empiler» les services écosystémiques de manière synergique pour une efficacité maximale. L’optimisation de la gestion de la biodiversité fonctionnelle et l’utilisation d’outils et de stratégies bioinspirés pour la gestion des organismes nuisibles peuvent améliorer la rentabilité de l’agriculture et la protection de l’environnement. Des approches de modélisation et de simulation ont complété des études empiriques sur le terrain. Ces approches ont permis d’aborder les hauts niveaux de variabilité dans l’espace et dans le temps qui sont souvent observés. Ils ont également permis de valider la viabilité écologique, économique et sociale d’ensembles de services écosystémiques empilés et spécifiques au contexte.
Des champignons et bactéries dans des réseaux trophiques complexes
Les microbiotes (micro-organismes) des plantes et du sol fournissent d’importants services écosystémiques aux agriculteurs, notamment pour le biocontrôle naturel des parasites et des agents pathogènes des plantes, ainsi que pour le maintien de la fertilité des sols. «Ce réseau trophique complexe d’holobiontes (l’hôte et le microbiote associé) en interaction est à la base de la stabilité et de la résilience des agroécosystèmes. Comprendre ces interactions permet de définir des stratégies de manipulation microbienne ciblées pour améliorer la croissance des plantes et les barrières de défense endogènes», explique le coordinateur du projet, Francesco Pennacchio, de l’université de Naples Federico II(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). EcoStack a caractérisé différentes souches de deux espèces de champignons, Beauveria et Trichoderma, présentes dans la nature et utilisées comme agents de biocontrôle. L’équipe a étudié leur capacité à induire la croissance des plantes et les réactions de défense contre les pathogènes et les insectes sous différentes conditions environnementales. Le projet a également permis d’identifier des rhizobactéries qui favorisent la croissance des plantes, isolées à partir de variétés de tomates commerciales et patrimoniales et appartenant principalement aux genres Bacillus et Paenibacillus.
Des microbes dans les flux d’énergie trophique à plusieurs niveaux
EcoStack a mis en évidence un réseau complexe d’interactions trophiques couvrant les communautés souterraines et aériennes. «Les microbes bénéfiques du sol étudiés induisent des changements métaboliques dans les plantes qu’ils colonisent, ce qui peut à son tour influencer plusieurs niveaux trophiques de différentes manières», souligne Francesco Pennacchio. Les champignons bénéfiques du sol qui colonisent les plants de tomates démontrent clairement le rôle central que jouent les micro-organismes dans le contrôle de la dynamique des ressources à plusieurs niveaux trophiques. Ils ont un impact négatif sur les larves de papillons de nuit. EcoStack a découvert le mécanisme sous la forme d’une perturbation du microbiote intestinal de la chenille qui se nourrit, ce qui réduit également la compétence immunitaire de l’insecte nuisible. Ce dernier aspect présente l’avantage supplémentaire de favoriser le développement d’antagonistes naturels des insectes.
Des outils naturels pour une production et une protection durables des cultures
«En comprenant les mécanismes qui sous-tendent les interactions trophiques entre les microbes, les plantes et les niveaux trophiques supérieurs, nous avons pu concevoir des combinaisons d’agents de biocontrôle microbiens affichant des interactions synergiques et une plus grande efficacité de contrôle», conclut Francesco Pennacchio. EcoStack a également utilisé des composés dérivés de microbes qui influencent les interactions entre les organismes nuisibles et leurs antagonistes naturels pour supprimer les organismes nuisibles et les agents pathogènes, en exploitant les «armes» moléculaires de ces organismes, plutôt que les organismes eux-mêmes, en tant qu’agents de biocontrôle. EcoStack a renforcé la base de connaissances nécessaire au développement de stratégies, d’outils et de technologies efficaces et sûrs fondés sur la nature pour une agriculture durable et a démontré le potentiel des manipulations microbiennes ciblées qui favorisent la production et la protection des cultures. Le projet a ainsi donné aux agriculteurs européens les moyens de maximiser les services écosystémiques afin d’augmenter la productivité des cultures et la rentabilité des exploitations agricoles tout en renforçant la stabilité et la résilience des écosystèmes. En proposant des alternatives valables à l’utilisation de pesticides synthétiques, EcoStack contribue largement au débat en cours concernant la directive relative à l’utilisation durable des pesticides(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui établit un cadre pour l’action communautaire en vue de parvenir à une utilisation durable des pesticides. Une nouvelle ère d’agriculture durable se profile à l’horizon, tirant parti des flux d’énergie dans les réseaux trophiques au profit des agriculteurs, des consommateurs et de l’environnement.
