L'équipe Interactions

L’équipe s’intéresse à la réponse des couverts arborés en interaction avec d’autres organismes (plantes ou micro-organismes) soumis à une disponibilité fluctuante des ressources hydriques et azotées (Figure 1). Elle s’appuie sur une approche holistique intégrant l’écophysiologie (notamment celle en lien avec la nutrition azotée) et l’écogénomique végétales, la métagénomique des communautés microbiennes associées, la physico-chimie du microenvironnement aérien et souterrain.

Figure 1. Projet d'équipe

Contexte

Les changements climatiques se caractérisent par l’exacerbation d’événements météorologiques extrêmes qui affectent profondément le développement et de facto les performances de production des plantes cultivées. Parmi ces contraintes environnementales, la fluctuation de la disponibilité en eau (en raison de régimes pluviométriques plus marqué) et en azote minéral (corrélée à celle de l’eau dans le sol et modifiée, aussi, par l’activité anthropique) représente un des enjeux majeurs pour l’agriculture et la sylviculture. Dans un contexte combiné d’aléas climatiques récurrents et de transition agro-écologique, la diversification des cultures dans l’espace améliore non seulement la production végétale mais aussi la biodiversité associée et plusieurs services écosystémiques de soutien et de régulation. Ces performances résultent d’interactions biotiques entre les plantes et l’environnement microbien dans la rhizosphère qui conditionnent l’accès aux ressources du milieu (rayonnement, eau, azote), et inversement. Toutefois, ces interactions ne sont pas systématiquement vertueuses : elles peuvent accentuer des processus de compétition d’accès à ces ressources. Il apparaît donc pertinent d’en explorer plus finement les mécanismes moléculaires sous-jacents, ainsi que leurs dynamiques temporelles et spatiales en lien avec l’écophysiologie des espèces végétales en interaction.

Objectifs

L’équipe s’est assignée l’objectif d’étudier la réponse écophysiologique et écogénomique de l’arbre aux contraintes hydriques en interaction avec d’autres végétaux et microrganismes, telles qu’elles sont observées en milieu agroforestier ou forestier. L’équipe souhaite ainsi contribuer à améliorer la compréhension du fonctionnement de l’arbre dans son milieu dans une perspective d’identification des solutions potentielles pour l’agriculture durable et la gestion (agro-)forestière face aux défis climatiques. Cet objectif sera traité à travers 2 actions : (1) Caractériser l’efficience d’utilisation de l’eau et de l’azote de l’arbre sous contrainte hydrique et azotée et en interaction avec d’autres espèces végétales en mélange et (2) Identifier les communautés microbiennes rhizosphériques et racinaires et leurs fonctions putatives en lien avec la capacité de réponse écophysiologique et écogénomique de l’arbre sous contrainte hydrique. L’une des applications envisagées est le développement de solution de biostimulation par des microorganismes candidats afin de rendre plus résilients les couverts arborés aux conditions fluctuante de disponibilité en eau et en azote.

Dispositifs

La démarche de recherche s’appuie sur le tryptique :

• expérimentation en conditions contrôlées : disponibilité d’un réseau de serres sur le site universitaire (campus des Cézeaux) et de l’INRAE (Crouël, campus d’Aurillac),
• réseau de parcelles d’observation in situ : partenariat avec les instituts techniques et les chambre d’agriculture en agroforesterie tempérée (CTIFL, CA de la Drôme) et tropicale (Institut Français du Caoutchouc),
• modélisation : utilisation du modèle RReShar développé dans la base de modélisation Capsis.

Au-delà des dispositifs, les outils disponibles et les expertises nécessaires pour leur utilisation et l’analyse des données permettent la caractérisation écophysiologique (Licor-6800, isotope (¹⁵N), dendromètre, Cavitron, cryostat, chambre à pression, psychomètre, drought-box), biochimique et moléculaire de la réponse des arbres et celle physico-chimique de leur micro-environnement (capteurs de rayonnement, de température et de l’hygrométrie de l’air, du sol et de l’organe).

Les collaborations (nationales et internationales) en cours permettent à l’équipe de répondre à sa question de recherche en lien avec les problématiques issues des acteurs des filières de productions à travers des projets de recherche tels que :

• Fertim : amélioration de la fertilité et de la fertilisation NPK chez l’hévéa par une conduite agro-écologique (Partenaire : IFC)
• AgriAuRA20250 : Changement Climatique et Transition Agro-écologique (Partenaires : CA, CTIFL)
• PEPIT AGROFOREST : Exploration des services écosystémiques dans des parcelles agroforestières multi-filières à l’échelle de la région Auverne-Rhônes-Alpes (Partenaire : Chambre Régionale d’Agriculture)
• MaFHé : Maladies foliaires de l’hévéa (Partenaire : IFC, CIRAD-AGAP)
• Thèse financée par l’IRC-SAE portant sur l’effet du couvert arboré sur le microclimat : un outil d’atténuation des effets du changement climatique (Partenaire : ONF)

Quelques publications marquantes

Larissa Adamik, Philippe Balandier, Jean-Stéphane Venisse, Marine Fernandez, Philippe Malagoli. Water-based root exudates of Molinia caerulea (L.) Moench disrupt root nitrogen metabolism in Quercus petraea (Matt.) Liebl. seedlings with a fast negative effect on budburst. Annals of Forest Science, 2025, 82 (1), pp.31. ⟨hal-05267771⟩

Marine Fernandez, Philippe Malagoli, Lucie Vincenot, Antoine Vernay, Thierry Ameglio, et al.. Molinia caerulea alters forest Quercus petraea seedling growth through reduced mycorrhization. AoB Plants, 2022, 15 (2), plac043. ⟨hal-03977500⟩

Marine Fernandez, Antoine Vernay, Ludovic Henneron, Larissa Adamik, Philippe P. Malagoli, et al.. Plant N economics and the extended phenotype: Integrating the functional traits of plants and associated soil biota into plant‐plant interactions. Journal of Ecology, 2022, 110, pp.2015-2032. ⟨hal-03694422⟩

Lucas Mazal, Alex Fajardo, Irène Till-Bottraud, Dov Corenblit, Boris Fumanal. Kin selection, kin recognition and kin discrimination in plants revisited: A claim for considering environmental and genetic variability. Plant, Cell and Environment, 2023, 46 (7), pp.2007 - 2016. ⟨hal-04243901⟩