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Distribution and determinism of abundance, diversity and structure of microbial communities at different spatial scales to support agricultural development

Distribution et déterminisme de l'abondance, de la diversité et de la structure des communautés microbiennes à différentes échelles spatiales pour l'appui au développement agricole

Résumé : Les propriétés des sols déterminent notre capacité à produire des biens et des services en quantité et en qualité. Dans ce contexte, la composante microbienne des sols occupe une place prépondérante de part son abondance et son extrême diversité : on estime qu’un gramme de sol contient 109 bactéries et 105 champignons, pour environ 106 espèces bactériennes et 103 à 104 espèces de champignons. Cette diversité taxonomique des microorganismes du sol supporte une extraordinaire diversité fonctionnelle qui leur confère un rôle déterminant dans le fonctionnement du sol tant qualitativement (cycles biogéochimiques, structure du sol ; dégradation des composés exogènes, régulation biologique) que quantitativement, cette diversité déterminant aussi l’intensité et la stabilité des fonctions considérées. Néanmoins, l’utilisation intensive des sols les soumet à des pressions croissantes conduisant à la dégradation de cette ressource naturelle dont les effets se ressentent aujourd’hui, notamment au niveau agricole. Dans ce contexte, l’enjeu est d’être en mesure d’utiliser au mieux les communautés microbiennes des sols au regard de leur importance quantitative et qualitative. Ceci nécessite de mieux comprendre les déterminants de la diversité des communautés microbiennes des sols ; et de diffuser les connaissances et les outils de gestion auprès des acteurs de terrain, en particulier du monde agricole. En m’appuyant sur des approches à différentes échelles spatiales (Territoire national et paysage agricole) et de métagénomique environnementale, j’ai pour objectifs de mieux comprendre la biogéographie des communautés microbiennes des sols en les cartographiant et en identifiant les processus et les filtres environnementaux déterminant leurs variations. Ceci a permis de mettre en évidence que l’abondance des microorganismes du sol, la richesse bactérienne (diversité ) et la structure des communautés bactériennes (diversité ) des sols sont toutes distribuées de manière hétérogène et structurée spatialement à différentes échelles : le territoire national et le paysage agricole . Ceci suggère également que les communautés bactériennes sont structurées par au moins deux processus non-exclusifs : la sélection environnementale et la dispersion. La sélection environnementale met en jeu les caractéristiques physico-chimiques du sol (pH, texture du sol, teneur en C) et l’utilisation du sol ; mais aussi l’hétérogénéité environnementale via la diversité et la configuration spatiale des habitats dans la mosaïque paysagère. Ces apports fondamentaux mettent aussi en avant la diversité des interactions entre taxons au sein des communautés microbiennes et l’acquisition massive de données ouvre la perspective de mieux les comprendre. Ces recherches fondamentales ont aussi une sortie plus finalisée et de transfert. Elles démontrent que les communautés microbiennes des sols sont de bons bioindicateurs et permettent de développer des outils d’évaluation d’impact des pratiques agricoles. Ces outils ont été démontrés opérationnels pour les acteurs du monde agricole et transférés dans le cadre de projets de recherche participative. Pour amplifier cette dynamique, je poursuis mes travaux pour mieux comprendre la dynamique spatio-temporelle des communautés microbiennes des sols afin de les modéliser et de transférer ces outils auprès des utilisateurs des sols pour favoriser une gestion durable des sols.