SymbiFix : un réseau scientifique sur la fixation symbiotique de l’azote

Le réseau SymbiFix (Symbioses racinaires fixatrices d’azote : des légumineuses aux céréales) a été mis en place en 2014, par des chercheurs de différentes communautés scientifiques tels que des spécialistes des symbioses racinaires, des généticiens et des éco-physiologistes des céréales et des légumineuses, afin de développer des projets de recherche en commun et de favoriser les échanges. L’objectif principal du réseau est la compréhension du fonctionnement et de l’évolution des symbioses fixatrices d’azote, processus qui permet à certaines plantes de puiser dans l’atmosphère l’azote nécessaire à leur développement. Le réseau SymbiFix compte à ce jour cent vingt participants travaillant dans des laboratoires de l’Inra, de l’IRD, du Cirad, du CNRS et de plusieurs universités françaises.

La  SYMBIOSE  entre une bactérie fixatrice d' AZOTE  et sa plante hôte (ici du soja). © REVELLIN Cécile
Mis à jour le 07/04/2015
Publié le 07/04/2015

Des plantes qui exploitent le savoir-faire des bactéries fixatrices

L’azote est un élément essentiel pour le développement des plantes, le rendement des cultures et la qualité des productions. Il est en quantité illimitée dans l’atmosphère mais seuls certains microbes ont la capacité de fixer directement l’azote de l’air pour le transformer en composés assimilables pour les plantes.

Parmi les espèces végétales cultivées, les fabacées appelées plus communément légumineuses, dont le pois, la vesce, le soja, la luzerne, ont réussi au cours de l’évolution à accueillir dans leurs racines certaines de ces bactéries fixatrices d’azote, les rhizobia. En contrepartie de leur hébergement, elles sont également parvenues à leur faire produire de l’ammoniac pour leur besoins propres, leur permettant ainsi de s’affranchir totalement des engrais azotés pour leur croissance. D’autres plantes, dites actinorhiziennes, comme l’aulne peuvent aussi établir une symbiose fixatrice d’azote avec des bactéries du genre Frankia. Toutes ces endosymbioses racinaires sont le résultat d’interactions extrêmement complexes entre plantes et bactéries, que de nombreuses équipes de recherche tentent de décrypter.

La fixation d’azote par les plantes de grande culture en ligne de mire

Contrairement aux légumineuses, les céréales nécessitent un apport important d’engrais azotés pour couvrir leurs besoins et permettre un rendement optimal. Les engrais azotés synthétisés par voie industrielle tel que l’ammonitrate coûtent toutefois chers, jusqu’à 1/5ème du prix de revient des céréales. Ils sont aussi gourmands en énergie fossile puisque deux tonnes d’énergie fossile sont nécessaires pour produire une tonne d’engrais azotés. Ils sont enfin polluants quand leur utilisation excessive provoque une accumulation importante de nutriments dans le sol et un lessivage vers les nappes d’eau souterraines. Développer des symbioses fixatrices d’azote avec les céréales est donc un enjeu considérable pour la planète. Il est maintenant bien établi que les non-légumineuses possèdent une partie au moins de la « machinerie » nécessaire pour permettre une symbiose avec des bactéries fixatrices d’azote. Tout l’enjeu scientifique est de savoir si on est en mesure d’apporter la partie complémentaire manquante pour étendre la symbiose fixatrice d’azote à une gamme élargie de cultures.

Soutenu financièrement par le département Santé des Plantes et Environnement, SymbiFix est un réseau de chercheurs qui souhaitent mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui régissent les diverses endosymbioses racinaires fixatrices d’azote. L’enjeu suivant sera d’amorcer le transfert de ces symbioses aux plantes de grandes cultures comme les céréales.

Un premier projet « RHIZOWHEAT: First steps towards developing a nitrogen-fixing symbiosis with wheat » proposé par deux équipes du réseau vient d’être retenu pour un financement lors de l’appel à projet "Actions Thématiques Stratégiques" (ATS) de l’IDEX (Initiatives d’Excellence) de Toulouse.

Les membres du réseau Symbifix se réuniront en octobre 2015 à Nice au cours d’un colloque centré sur les mécanismes moléculaires des endosymbioses fixatrices d’azote, durant lequel les chercheurs débattront des meilleures stratégies possibles du transfert de cette propriété aux non-légumineuses.