Le programme « interaction plante/stress » (IPSt) s’intéresse aux mécanismes de réaction de la plante soumise aux stress biotiques et abiotiques et plus spécifiquement aux mécanismes de résistance quantitative considérés comme plus durables. 

Concernant les stress biotiques, la chaire est bien positionnée sur la stimulation des défenses des plantes spécialement vis-à-vis des maladies des céréales comme la septoriose. 

Concernant les stress abiotiques, la chaire s’intéresse particulièrement aux mécanismes de défenses vis-à-vis des stress de froid et hydrique en étudiant l’expression des gènes en conditions contrôlées.

Plusieurs projets ont été réalisés sur l’efficacité des microorganismes bénéfiques (ex: Plant-Growth-Promoting-Bacteria = PGPB) et des éliciteurs (d’origine végétale, microorganismes et des produits secondaires industriels) qui ont permis d’améliorer la résistance variétale des plantes vis à vis de ces stress. Plusieurs thèses de doctorat et de master ont été réalisées en laboratoire et au champ sur ces thématiques et permettent ainsi de mieux envisager les conditions d’applications pratiques en culture de ces stimulateurs de défenses. 

Récemment, nous avons identifié certains QTLs, pourraient être utilisés comme des marqueurs génétiques dans la sélection pour la résistance variétale.
 

Publications

1.    Samain E., van Tuinen D., Jeandet Ph., Aussenac Th. and Selim, S., 2017. Biological control of septoria leaf blotch and growth promotion in wheat by Paenibacillus sp. strain B2 and Curtobacterium plantarum strain EDS. Biological control. 114: 87-96. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2017.07.012
2.    Ors M., Randoux B., Selim S., Siah A., Couleaud G., Maumene C., Sahmer K., Reignault Ph. and Halama P., 2018. Cultivar-dependent resistance and associated defense mechanisms in wheat during compatible interactions with Mycosphaerella graminicola. Plant Pathology. 67(3). https://doi.org/10.1111/ppa.12760.
3.    Samain E., Aussenac Th., Selim S., 2019. The effect of plant genotype, growth stage and Mycosphaerella graminicola strains on the efficiency and durability of wheat-induced resistance by Paenibacillus sp. strain B2. Frontiers in Plant Science. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00587
4.    Ors, M., Selim S., Randoux, B., Siah, A., Couleaud, G., Maumene, C., Sahmer, K., Reignault, Ph. and Halama, P., 2019. A plant nutrient- and microbial protein-based resistance inducer elicits wheat cultivar-dependent resistance against Zymoseptoria tritici. Phytopathology, 109(12):2033-2045. https://doi.org/10.1094/PHYTO-03-19-0075-R
5.    Samain E., Ernenwein C., Aussenac Th., Selim S., 2022. Effective and durable systemic wheat-induced resistance by a plant-growth-promoting rhizobacteria consortium of Paenibacillus sp. strain B2 and Arthrobacter spp. strain AA against Zymoseptoria tritici and drought stress. Physiological and Molecular Plant Pathology. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2022.101830
6.    Samain E., Aussenac Th., Selim S., 2022. Efficacity and durability of Paenibacillus sp. strain B2 in co-inoculation with Arthrobacter sp. SSM-004 and Microbacterium sp. SSM-001 for growth promoting and resistance induction in wheat against Mycosphaerella graminicola and drought stress. Plant Pathology&Microbiology. https://doi.org/10.35248/2157-7471.22.13.603 
 

Le programme « interaction plante/environnement » (IPEn) de la Chaire Amélioration des Plantes s’inscrit dans  le cadre des interactions entre semenciers et recherche avec un double objectif :

• développer des outils permettant d’augmenter le progrès génétique de façon plus durable,
• diversifier l’offre des plantes cultivées. 

Un premier objectif est de fournir des outils et des méthodes permettant aux acteurs du secteur de la semence de mieux comprendre, grâce aux modèles écophysiologiques, l’adaptation des variétés à leur environnement afin, d’une part, de mieux répondre aux besoins des agriculteurs et consommateurs et, d’autre part, de développer des stratégies d’améliorations des plantes plus efficaces permettant d’anticiper les évolutions climatiques futures. 

Un second objectif s’inscrit dans la perspective d’un besoin croissant en ressources protéiques d’origine végétale : la chaire a pour objectif de tester l’adaptation de nouvelles espèces qui pourront dans le futur offrir des opportunités intéressantes aussi bien en termes de qualité nutritionnelle que de diversification des cultures et ainsi permettre aux semenciers de développer des offres nouvelles et variées.   

Note : l’objectif est bien de prendre en compte l’environnement dans ses toutes caractéristiques et des pratiques culturales associées telles qu’elles sont et d’adapter les cultures à celles-ci et non l’inverse.

Concept et Méthodes

Le sélectionneur est confronté aux interactions génotype/environnement. Ces interactions sont un frein au progrès génétique. La solution que les sélectionneurs ont adoptée dans le passé était de multiplier et diversifier les lieux d’essais et les années de testage. Si cette stratégie a permis une amélioration significative du processus de sélection et de la stabilité de performance des variétés, elle est très coûteuse en ressources et assez imparfaite car des variations de performances sont toujours observables, même à des stades avancés de sélection, et elle ne permet pas de donner une valeur prédictive aux données d’essais déjà réalisés. Aujourd’hui, il est possible d’améliorer ce processus pour le rendre prédictible et plus efficient. 

Les modèles écophysiologiques du type DSSAT, APSIM, STICS permettent de mieux comprendre et de façon précise les interactions des variétés avec leur milieu de culture. Très peu utilisés en amélioration des plantes dans le passé, ils sont aujourd’hui capables de prendre en compte les aspects génétiques et permettent une meilleure interprétation des données issues de la caractérisation du génome. D’autre part, l’accessibilité aux données climatiques clés nécessaires aux modèles, la généralisation des stations météorologiques chez les expérimentateurs, les caractérisations des sols agricoles à une échelle de plus en plus fine ouvrent des perspectives concernant la caractérisation fine du milieu.  

Cette compréhension peut, d’une part, expliquer les performances des cultivars et ainsi mieux appréhender leur adaptation et, d’autre part, développer des stratégies d’amélioration beaucoup plus pertinentes générant un progrès génétique plus régulier. Dans le cas où le progrès génétique présente une stagnation, ces modèles sont capables d’en identifier les origines et ainsi permettre de reconfigurer les programmes de sélection dans la bonne direction.  

Cependant, pour rendre ces concepts concrets et utilisables de façon routinière en sélection, il est nécessaire de concevoir un système intégré avec des outils d’analyses performants transférables aux sélectionneurs. Pour cela, nous travaillons à valider des étapes clés de ce processus.

Tout d’abord, il est nécessaire de bien adapter le modèle écophysiologique pour son utilisation dans un contexte agro-climatique défini pour une culture donnée. Nous travaillons sur des méthodes rendant ce processus relativement simple et rapide. Ensuite, les données issues de ces modèles doivent être analysées avec les outils statistiques les plus adaptés afin d’identifier les covariables expliquant les performances des variétés et ainsi déterminer les typologies d’environnement générant de l’interaction chez ces variétés. Nous avons déjà mis en place certains outils afin qu’ils soient utilisables de façon routinière par la profession. Enfin, aujourd’hui, nous travaillons avec des outils issus de l’intelligence artificielle comme les réseaux neuronaux pour optimiser les méthodes de classification d’environnements avec des résultats plus que prometteurs. 

Dernières publications

• Innovative Pulses for Western European Temperate Regions: A Review
• Evaluation of soybean (Glycine max L.) adaptation to northern European regions under different agro-climatic scenarios

Le programme de recherche « Interaction Plante/Société » (IPSo) de la Chaire Amélioration des Plantes s’intègre en amont et en aval des thématiques Plante/Stress et Plante/Environnement.

En effet, il s’agit en amont de revenir aux sources de la sélection variétale (concept d’hétérosis, de mutagénèse, critères de sélection) afin de montrer son importance dans l’histoire en général et dans l’histoire des sciences en particulier ; et en aval de mettre en valeur les différents moyens utilisés aujourd’hui en amélioration des plantes (telles que le Big Data, la modélisation, le génotypage/phénotypage/envirotypage), autres que la modification des gènes par cis- ou transgénèse, qui semblent constituer un élément de blocage au plan politique et sociétal. Les nouvelles techniques d’édition génomique, qui relèvent de la cisgénèse, apparaissent en effet comme une énième promesse d’évolution à la demande, dont on ne sait si elle pourra être tenue, mais dont on sait que certaines organisations politiques feront tout pour qu’elle ne soit ni tenue, ni tenable.

Notre postulat est en effet que penser la question de l’intégration sociale et technique de la sélection végétale en termes d’acceptabilité sociale constitue une impasse théorique et pratique et qu’il est plus pertinent de focaliser l’attention sur le travail même de la sélection et des sélectionneurs.

L’objectif majeur de ce programme est donc de redonner ses lettres de noblesse au métier de sélectionneur. Autrement dit, il s’agit de réconcilier les sélectionneurs avec eux-mêmes et avec la société. 

Le programme de recherche « interaction plante/société » comporte deux axes majeurs :

1. Le premier axe traite des aspects historico-épistémologiques de la sélection et de l’amélioration variétale. Il s’agit d’écrire une histoire épistémologique de la sélection végétale qui soit orientée non vers les facteurs économiques, politiques et sociaux de cette histoire, mais bien vers les facteurs proprement scientifiques.
   Le lien entre l’histoire de la sélection et l’histoire de la génétique et de la biologie en général, et des apports et enrichissements mutuels, sera particulièrement scruté.
   A cet aspect historique s’ajoute un aspect conceptuel : il s’agit d’examiner d’un point de vue épistémologique un certain nombre de concepts-clés de la sélection tels que ceux d’hybridation, de croisement et d’hétérosis, de mutagenèse, de transgénèse et de cisgénèse ou encore celui d’édition génomique.
   Ce travail essentiellement fondé sur l’analyse de documents historiques (articles, archives, livres,  etc...) vise à faire de la sélection variétale un thème important au plan académique, dans le domaine spécifique de l’histoire et de la philosophie des sciences. 
    
2. Le second axe traite quant à lui de la profession de sélectionneur telle qu’elle se fait actuellement, tant au plan des pratiques que des valeurs.
   Les outils utilisés relèvent plutôt d’un travail de terrain avec l’utilisation de méthodes ethnographiques et sociologiques, la réalisation d’enquêtes socioéconomiques, des interviews de sélectionneurs, ou encore la perception de ce métier par le grand public.
   L’objectif visé est la publication d’un ouvrage académique sur le métier de sélectionneur à une échéance maximale de cinq ans.

Ce programme de recherche aura des retombées immédiates en termes de communications (modules de formation continue, conférences, brochures) aussi bien en direction des semenciers que des décideurs et du grand public.