Apple rootstock (Malus domestica) root amendment with Sphingomonas strains affected host microbiota below and aboveground

Dans le monde caché sous l'écorce d'un arbre et au sein du sol qui berce ses racines, une cité bourdonnante de vie microscopique opère constamment. Ces communautés de bactéries et de champignons, connues sous le nom de microbiome, ne sont pas de simples passagers ; elles sont des participantes actives à la santé d'une plante. Certaines agissent comme des gardiennes, repoussant les maladies, tandis que d'autres aident la plante à absorber les nutriments ou à résister à la sécheresse. Pendant des décennies, les agriculteurs se sont appuyés sur des sprays chimiques pour protéger les cultures contre les parasites et le dépérissement, mais l'élan en faveur d'une agriculture durable a détourné l'attention vers ces alliés microbiens naturels. L'objectif est de comprendre comment encourager les résidents utiles de l'environnement interne et externe d'une plante à supplanter les plus nuisibles, créant ainsi un bouclier naturel contre les maladies sans intrants synthétiques.

Cet équilibre délicat est particulièrement critique pour les vergers de pommiers, où une maladie fongique persistante connue sous le nom de chancre européen de la pommière représente une menace grave. Causée par un pathogène qui pénètre par des blessures dans le bois, cette maladie peut tuer les jeunes arbres et faire pourrir les fruits, entraînant des pertes économiques significives. La gestion traditionnelle repose sur les fongicides, mais de nombreux produits chimiques efficaces sont en cours d'interdiction en Europe, laissant les producteurs avec peu d'options. Des observations récentes dans les vergers ont révélé un schéma curieux : les arbres qui hébergent naturellement des niveaux plus élevés d'un groupe spécifique de bactéries appelées Sphingomonas dans leurs cicatrices foliaires — les petites marques laissées là où les feuilles tombent — avaient tendance à souffrir moins de chancre. Cette corrélation a suscité une question : l'introduction délibérée de ces bactéries aux racines d'un arbre pourrait-elle aider à protéger la plante entière, même les parties situées bien au-dessus du sol ?

Des chercheurs de l'Institut National de Botanique Agricole se sont mis en peine pour tester cette idée en utilisant de jeunes pommiers greffés sur un porte-greffe spécifique connu sous le nom de 'M9'. Ils ont préparé un mélange de souches de Sphingomonas isolées d'arbres de pommier et ont trempé les racines des jeunes plants dans cette solution bactérienne juste avant de les planter dans des pots remplis de compost. L'expérience a été conçue pour voir si ces bactéries ajoutées pouvaient prendre résidence à l'intérieur de l'arbre, stimuler sa croissance et modifier les communautés microbiennes vivant dans les racines, le sol environnant et les cicatrices foliaires des branches. L'équipe a surveillé les arbres pendant six mois, mesurant leur hauteur et leur épaisseur, puis a soigneusement collecté des échantillons des racines, du sol qui s'y accroche et des cicatrices foliaires en haut et en bas des pousses pour analyser les habitants microbiens.

Les résultats de cet essai de six mois ont révélé un décalage surprenant entre la présence des bactéries ajoutées et les changements qu'elles ont provoqués. Contrairement à l'espoir que les Sphingomonas introduites coloniseraient l'arbre et se multiplieraient, les chercheurs ont constaté que l'abondance relative de ces bactéries spécifiques n'augmentait pas dans les racines, le sol ou les cicatrices foliaires. Les arbres eux-mêmes ne présentaient aucune différence de croissance, de hauteur ou de poids par rapport au groupe témoin qui n'avait reçu que de l'eau. En substance, les bactéries ajoutées ne s'étaient pas établies de manière permanente et dominante dans les tissus de la plante.

Cependant, l'histoire ne s'est pas terminée par un manque d'effet. Bien que les bactéries ajoutées ne soient pas restées en grand nombre, leur introduction brève a déclenché un remaniement significatif des communautés microbiennes existantes de la plante. Dans le sol et sur les racines, la diversité de la vie microbienne a changé, bien que la structure globale de la communauté soit restée largement similaire à celle du groupe témoin. L'effet le plus frappant s'est produit au-dessus du sol. Le traitement a considérablement altéré les communautés fongiques vivant dans les cicatrices foliaires. Plus précisément, l'abondance relative de plusieurs genres fongiques connus pour être des pathogènes végétaux — incluant Gnomoniopsis, Phomopsis, Ilyonectria, Neofabraea et Perenniporia — a diminué dans les cicatrices foliaires des arbres traités.

Cette découverte suggère un phénomène où l'application initiale d'un microbe peut réorganiser l'écosystème microbien résident sans que le microbe introduit n'ait besoin de persister indéfiniment. Il semble que la présence des souches de Sphingomonas, même transitoire, ait été suffisante pour modifier l'équilibre compétitif parmi les champignons vivant dans les cicatrices foliaires, supprimant ceux qui causent des maladies. L'étude souligne que la relation entre une plante et son microbiome est complexe et dynamique ; une intervention temporaire aux racines peut envoyer des ondes de choc à travers le système, modifiant la composition de la communauté dans des parties distantes de la plante.

Les chercheurs ont noté que les cicatrices foliaires au sommet des branches, qui se sont formées après la plantation des arbres, présentaient des profils microbiens différents de ceux des cicatrices plus anciennes à la base, qui s'étaient formées en pépinière avant l'expérience. Cette différence a souligné comment l'âge du tissu et son exposition à l'environnement façonnent la communauté microbienne. Malgré l'absence de colonisation à long terme par les bactéries ajoutées, la réduction des pathogènes fongiques potentiels dans les cicatrices foliaires offre une explication plausible à la raison pour laquelle les arbres présentant naturellement des niveaux élevés de Sphingomonas montrent souvent une meilleure résistance au chancre sur le terrain.

En fin de compte, ce travail démontre que l'ingénierie du microbiome dans les cultures pérennes comme les pommes est possible, même lorsque les microbes introduits ne deviennent pas des résidents permanents. L'étude remet en question l'hypothèse selon laquelle un microbe bénéfique doit coloniser une plante en grands nombres pour être efficace. Au lieu de cela, elle suggère que l'interaction initiale peut déclencher une cascade de changements qui favorisent la santé de la plante. Bien que les mécanismes spécifiques par lesquels ces bactéries appliquées aux racines influencent les champignons des cicatrices foliaires restent à comprendre pleinement, les résultats ouvrent une nouvelle voie pour la gestion des maladies des arbres. En manipulant l'environnement microbien lors de la plantation, il peut être possible d'induire un état de résistance chez l'arbre qui le protège des maladies plus tard dans la saison, offrant une stratégie prometteuse et non chimique pour une production de pommes durable.