À l’Université Mohammed VI Polytechnique (UM6P), nos recherches portent sur la compréhension des interactions entre les sols, les plantes et les micro-organismes afin de soutenir une agriculture durable et performante. Nous étudions la composition des sols, les communautés microbiennes, les cycles des nutriments et les processus biologiques qui permettent aux plantes d’accéder aux éléments essentiels de manière durable.
L’un des objectifs centraux de notre travail est de comprendre comment les bactéries bénéfiques soutiennent la nutrition des plantes, en particulier pour le phosphore, qui est souvent présent dans les sols sous des formes difficilement assimilables. Bien que la fixation de l’azote ait été largement étudiée, de nombreuses questions demeurent quant à la régulation de la disponibilité de l’azote et du phosphore dans des conditions réelles de terrain. Répondre à ces questions est essentiel pour développer des solutions agricoles efficaces et respectueuses de l’environnement.
Certains micro-organismes vivent en étroite association avec les plantes, y compris à l’intérieur des tissus végétaux. Certaines bactéries endophytes spécialisées sont capables de fixer l’azote atmosphérique et de l’apporter directement à la plante. Cet azote contribue à des processus essentiels tels que la synthèse de la chlorophylle, des acides aminés et des protéines. Notre objectif est de comprendre comment ces interactions peuvent être optimisées afin de favoriser la croissance des plantes sans recourir excessivement aux engrais chimiques, même dans des conditions environnementales stressantes. À terme, ces travaux visent à soutenir le développement de biofertilisants ciblés et adaptés aux écosystèmes locaux.
Un défi majeur de l’agriculture réside dans la disponibilité des nutriments. Bien que les sols puissent contenir des quantités importantes d’azote et de phosphore, une grande partie de ces éléments n’est pas immédiatement accessible aux plantes. Nous étudions comment les micro-organismes contribuent à mobiliser ces nutriments et comment les plantes les utilisent efficacement une fois qu’ils deviennent disponibles.
Perspectives moléculaires des interactions plante–micro-organisme
Au-delà de l’observation de ces interactions à l’échelle des organismes, nos travaux se concentrent sur les mécanismes moléculaires sous-jacents. Nous étudions les gènes, les protéines régulatrices et les signaux moléculaires qui contrôlent les échanges de nutriments entre les plantes et les micro-organismes. Comprendre ces mécanismes de régulation permet d’expliquer pourquoi certaines associations plante–microbe réussissent sous stress alors que d’autres échouent.
Les plantes dépendent de l’azote pour leur croissance, mais les processus d’absorption, de transport et d’utilisation sont finement régulés. Nos recherches examinent les signaux émis par les plantes, la manière dont les micro-organismes influencent l’absorption des nutriments au niveau des racines, le transport de l’azote des racines vers les parties aériennes, ainsi que la coordination de ces processus au sein de la plante. Ces mécanismes sont étudiés dans différents contextes environnementaux, avec une attention particulière portée au stress hydrique et thermique.
Les conditions de stress telles que la sécheresse et les températures élevées constituent des contraintes majeures pour l’agriculture, en particulier dans les régions semi-arides d’Afrique. Nous étudions comment les plantes s’adaptent à ces stress et comment les micro-organismes bénéfiques contribuent à leur tolérance. Cela inclut l’analyse des molécules associées au stress et des voies métaboliques qui régulent leur production.
Par exemple, nous avons étudié l’accumulation de proline chez les plantes en conditions de stress thermique. La proline est une molécule clé qui protège les cellules en stabilisant les protéines et les membranes, en maintenant l’équilibre rédox et en favorisant la rétention de l’eau. Nous examinons également la production de phytohormones par les micro-organismes, telles que les auxines, qui jouent un rôle important dans la régulation de la croissance des plantes. Il est important de noter que les effets de ces hormones dépendent de leur concentration, de leur moment d’action et de l’espèce végétale concernée.
L’importance des conditions locales
Le contexte environnemental est déterminant en agriculture. Un même groupe bactérien peut être présent dans différentes régions du monde, mais ses interactions avec les plantes peuvent varier considérablement selon le climat, le type de sol et les pratiques agricoles. C’est pourquoi nos travaux privilégient l’utilisation de micro-organismes localement adaptés.
Plutôt que de transférer des micro-organismes d’un continent à un autre — une approche souvent inefficace ou sous-optimale — nous isolons des bactéries à partir de sols locaux et étudions leurs interactions avec les cultures dans des conditions régionales. Nous analysons la colonisation des plantes, les mécanismes de communication avec l’hôte, ainsi que leur contribution à l’acquisition des nutriments et à la tolérance au stress.
Bien que de nombreuses bactéries puissent être cultivées en laboratoire, le principal défi reste de comprendre leur comportement dans les environnements naturels. Quels signaux échangent-elles avec les plantes ? Quelles molécules produisent-elles ? Comment ces interactions contribuent-elles à la santé des sols à long terme ? Répondre à ces questions nous permet de concevoir des solutions adaptées aux communautés agricoles locales.
Axes de recherche
Mes travaux de recherche s’articulent autour de deux axes principaux :
- Interactions sol–microbe–plante : comprendre comment les micro-organismes facilitent l’acquisition de nutriments tels que l’azote et le phosphore, afin d’améliorer la productivité agricole tout en réduisant la dépendance aux engrais chimiques.
- Atténuation des stress abiotiques : utiliser des bactéries promotrices de croissance des plantes pour aider les cultures à tolérer la chaleur, la sécheresse et la salinité.
Cette approche va au-delà de la simple observation. En utilisant les outils de la biologie moléculaire, nous cherchons à décoder le « langage biologique » entre les racines des plantes et les micro-organismes, afin de développer des biofertilisants sur mesure capables d’aider les cultures à anticiper et à faire face aux stress environnementaux.
Une approche holistique de la performance des cultures
Nos travaux combinent des essais au champ et des expériences contrôlées en serre. Dans des études récentes, nous avons testé un biostimulant sur le blé sur plusieurs saisons culturales. Bien que ce produit ait montré de bonnes performances dans les régions tempérées, les résultats étaient plus variables dans les environnements tropicaux et semi-arides, ce qui nous a incités à approfondir l’influence des conditions locales.
Nous avons initié des essais à Benguerir, au Maroc, et les résultats se sont révélés très encourageants, avec des améliorations nettes du rendement et de la vigueur des plantes. Afin de comprendre les mécanismes sous-jacents à ces effets, nous menons actuellement des analyses biochimiques et moléculaires, incluant des analyses transcriptomiques et des études détaillées des interactions plante–micro-organisme dès les premiers stades du développement.
Des expériences complémentaires sur des cultures telles que la tomate, le colza, l’oignon et le soja ont confirmé des effets positifs sur la vigueur précoce, la robustesse et la productivité. Cette approche couvrant l’ensemble du cycle de vie — de la germination des graines jusqu’au rendement final — offre une vision globale de l’impact des biostimulants et des micro-organismes bénéfiques sur la performance des plantes.
Au-delà des produits microbiens, nous avons également testé des biostimulants d’origine végétale. Ces composés se révèlent efficaces sur un large éventail de cultures et sont facilement assimilés par les plantes et les micro-organismes du sol, ce qui en fait un outil complémentaire pour une agriculture durable.
Biostimulants, environnement et détoxification
L’un des objectifs centraux de nos recherches est de réduire l’empreinte environnementale de l’agriculture. Les profils nutritifs des sols varient fortement selon les régions. Dans certaines zones, l’azote est abondant mais le phosphore est limitant, tandis que dans d’autres, ces deux nutriments sont déficients et mal absorbés par les plantes.
En introduisant des micro-organismes bénéfiques, nous cherchons à améliorer l’efficacité de l’absorption des nutriments, à réduire les pertes d’engrais et à limiter les résidus nocifs dans les sols. Les biostimulants d’origine végétale sont également conçus pour être facilement assimilés, garantissant que les nutriments soient recyclés plutôt que perdus dans l’environnement.
Biographie du Chercheur Muktar Kaleh Abdussabar
Le Dr Muktar Kaleh Abdussabar est chercheur postdoctoral à l’Université Mohammed VI Polytechnique, au Maroc. Ses travaux portent sur les interactions sol–plante–micro-organisme, la gestion durable des nutriments et le développement de solutions localement adaptées pour une agriculture résiliente.
