Description du sujet de thèse

Inhibition biologique de la dénitrification par les plantes : une nouvelle stratégie pour la microgestion du cycle de l'azote dans les écosystèmes

Direction : Florence PIOLA, UMR 5023 CNRS UCBL LEHNA – Lyon, florence.piola@univ-lyon1.fr
Co-direction : Amélie CANTAREL, UMR 5557 CNRS 1418 INRAE UCBL LEM – Lyon, amelie.cantarel@univ-lyon1.fr
Co-encadrement : Marie SIMONIN, UMR 1345 IRHS – Angers, marie.simonin@inrae.fr

Contexte : Le projet ANR PRC Plant-Mana, dans lequel s’inscrit la thèse, propose un nouveau paradigme pour la microgestion du cycle de l'azote dans les écosystèmes qui s’appuie sur la biodiversité végétale et la stratégie BDI comme une nouvelle solution pour gérer la nutrition azotée des plantes. En effet, les plantes peuvent contrôler les microorganismes associés au cycle de l'azote dans le sol et ainsi développer des stratégies pour améliorer leur nutrition azotée. L'inhibition biologique de la dénitrification (BDI) est l'une d'entre elles et repose sur la production de métabolites spécialisés (procyanidines) qui inhibent l'activité de dénitrification microbienne du sol (Bardon et al., 2014, 2018). Décrite pour la première fois par nos équipes chez les renouées du Japon (Angiospermes - Polygonacées, Fallopia spp.) (Bardon et al. 2014, 2018 ; Cantarel et al. 2020, 2024), cette stratégie a également été mise en évidence chez deux autres espèces (Bardon et al., 2018) : la fougère commune (Monilophytes) et la bruyère cendrée (Angiospermes - Ericacées). Ces résultats suggèrent que la production de procyanidines racinaires et le BDI pourraient être un trait ancestral répandu et conservé dans la phylogénie des angiospermes qui pourrait être exploité sur un large panel d'espèces végétales.
Pour développer cette nouvelle solution basée sur la nature pour la microgestion de l'azote dans les agroécosystèmes, le projet Plant-MaNA a deux objectifs principaux :
(1) explorer la biodiversité végétale et la stratégie BDI pilotée par les procyanidines, en tant que nouvelle approche de la nutrition azotée durable des plantes,
(2) fournir une nouvelle façon de dessiner les écosystèmes (en particulier les écosystèmes de plantes cultivées) sur la base scientifique de l'agroécologie et des solutions basées sur la nature pour sélectionner des génotypes de plantes capables de contrôler et de gérer le microbiome de l'azote dans les sols.

Le projet de thèse évaluera la capacité de production de procyanidines racinaires, de développement d’une stratégie BDI et de gestion du microbiote du sol pour une cinquantaine d'espèces végétales préalablement sélectionnées pour leur production de procyanidines racinaires. Le premier axe validera l'existence d’une stratégie BDI parmi les espèces productrices de procyanidines et mesurera les activités microbiennes et la diversité du microbiote du cycle N. Le second axe évaluera (1) la variabilité intraspécifique de la stratégie BDI pour chacune des espèces végétales identifiées, au travers une expérience en serre et (2) validera son efficacité au champ. Des missions de terrains en France sont à prévoir.

Equipes d’accueil
La thèse sera positionnée à Lyon dans les équipes :
- Equipe EVZH (Ecologie Végétale et Zones Humides), UMR 5023 LEHNA, UCBL
- Equipe Dive-N (Diversité fonctionnelle et cycle de l’azote), UMR 5557 LEM, UCBL
La personne recrutée pourra être amené à effectuer des missions ponctuelles dans le laboratoire de la co-encadrante.
- Equipe EmerSys (Emergence, systematics and ecology of plant-associated bacteria), UMR 1345 IRHS, Angers

Compétences scientifiques et techniques recherchées
- Ecologie et physiologie végétale : Analyse et étude de la physiologie végétale, Mesures de traits végétaux, Botanique
- Ecologie microbienne, mesures d’activités potentielles microbiennes des sols
- Analyse de biologie moléculaire et diversité microbienne
- Chimie analytique
- Statistiques : Analyses uni- et multi-variées

Contexte de travail

La thèse sera positionnée à Lyon dans les équipes :
- Equipe EVZH (Ecologie Végétale et Zones Humides), UMR 5023 LEHNA, UCBL
- Equipe Dive-N (Diversité fonctionnelle et cycle de l’azote), UMR 5557 LEM, UCBL
La personne recrutée pourra être amené à effectuer des missions ponctuelles dans le laboratoire de la co-encadrante.
- Equipe EmerSys (Emergence, systematics and ecology of plant-associated bacteria), UMR 1345 IRHS, Angers