À travers cette étude, l’importance des interactions entre la plante et les microorganismes du sol liées à la dynamique du fer dans la rhizosphère a été mise en évidence (Chapitre I, état de l'art). Plus particulièrement, l'objectif a été de déterminer le rôle des bactéries appartenant au groupe des Pseudomonas spp. fluorescents et de leurs sidérophores (sids) majoritaires, les pyoverdines (pvds), dans la nutrition en fer et l'immunité du pois (Pisum sativum), une plante à fort intérêt en agroécologie et pour l'alimentation.

La stratégie choisie a été d’étudier l'effet de la plante sur les microorganismes et, en retour, des microorganismes sur la plante. Deux cultivars de pois, l'un sensible (S), et l'autre tolérant (T), à la chlorose ferrique ont été étudiés afin de dégager des hypothèses de la comparaison des données acquises. La pvdC7R12 modèle utilisée dans plusieurs études antérieures, et A. thaliana, ont également été intégrées à ce travail pour progresser dans la connaissance des mécanismes impliqués dans les interactions étudiées.

L’impact des cultivars de pois S et T a été évalué sur les microorganismes du sol et plus particulièrement sur les Pseudomonas spp. fluorescents de la rhizosphère et sur leurs pvds (Chapitre II). La diversité microbienne a été étudiée au niveau taxonomique et fonctionnel. Les deux pois ont recruté dans leur rhizosphère des Pseudomonas appartenant aux groupes taxonomiques P. fluorescens, P. koreensis, P. corrugata et P. mandelii. Le type de pvd le plus produit par les isolats rhizosphériques était différent selon le cultivar de pois : t (pvd1T) pour T, et d (pvd2S) pour S. De plus, les isolats issus du pois T étaient plus aptes à croitre dans un milieu carencé en fer que ceux issus du pois S. Bien que faibles, des différences ont également été observées entre les communautés bactériennes totales associées à la rhizosphère des deux pois.

L'effet des microorganismes et des pvds sur la plante a été étudié à trois niveaux. Au niveau de l'organisme, il a été montré que différentes Fe-pvds peuvent impacter différemment la teneur et la répartition du fer et d’autres éléments nutritifs dans la plante ; cet impact variant avec le génotype de la plante (Chapitre III). Toutes les pvds étudiées possédaient des propriétés antagonistes à l'encontre d'Aphanomyces euteiches et des capacités à protéger la plante contre la maladie (Ch II). Il a également été observé que la Fe-pvd la plus favorable à la nutrition en fer pour chaque cultivar de pois était celle produite majoritairement par les isolats issus de sa propre rhizosphère. De plus, le fer apporté sous forme de Fe-pvd était plus favorable à la nutrition en fer du pois T qu'à celle du pois S. Au niveau cellulaire, les résultats obtenus à l'aide de différentes méthodes de microscopie et par spectrométrie d'absorption des rayons X (Chapitre IV), soutiennent l'hypothèse de l'existence d'un système non-réductif d'acquisition des complexes Fe-sid bactérien par la plante. Au niveau moléculaire, l'étude a porté sur l'effet d'apports en fer sous forme de différentes Fe-pvds ou d'un chélat chimique sur l'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition du fer et sa gestion in planta, la régulation de la balance croissance/défense, et les réactions de défense de la plante (Chapitre V). Les résultats obtenus ont permis d'émettre des hypothèses concernant des différences dans les stratégies d'acquisition et de gestion du fer entre un pois T et un pois S à la chlorose ferrique et selon la forme sous laquelle cet élément est apporté. Ils ont permis d'identifier des marqueurs potentiels d'une interaction entre plante et Fe-pvd favorable à la nutrition en fer.

En conclusion, les résultats obtenus sont compatibles avec le concept de génotype étendu selon lequel les microorganismes qui lui sont associés contribuent à la nutrition et à la santé de la plante et soulignent l'importance de la prise en compte du microbiote dans l'étude de la sensibilité à la carence en fer chez le pois.  

Composition du jury:

Yves DESSAUX, DR CNRS, Gif-sur-Yvette, Rapporteur

Stéphane MARI, DR INRAE, Montpellier, Rapporteur

Marie Christine CHAMPOMIER-VERGÈS, DR INRAE, Jouy-en Josas, Examinatrice

Angélique BESSON-BARD, MC Université Bourgogne-Franche-Comté, Examinatrice

Yvan MOËNNE LOCCOZ, Pr Université Lyon 1, Examinateur

Thierry RIGAUD, DR CNRS, Dijon, Examinateur

Sylvie MAZURIER, CR HDR INRAE, Dijon, Directrice de thèse