Thèse Amélioration de l'Efficacité des Stimulateurs des Plantes en Conditions de Terrain H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Picardie - Jules Verne École doctorale : Sciences, Technologie, Santé Laboratoire de recherche : AGHYLE - Agro-écologie, Hydrogéochimie, Milieux & Ressources Direction de la thèse : Sameh SELIM ORCID 0000000312722898 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-10-05T23:59:59 Les stimulateurs des plantes, incluant les biostimulants, biofertilisants et inducteurs de résistance, représentent une alternative prometteuse pour réduire l'usage des pesticides chimiques et améliorer la durabilité des systèmes agricoles. Ils agissent par différents mécanismes tels que l'amélioration de l'absorption des nutriments, la stimulation des défenses naturelles des plantes et l'augmentation de leur tolérance aux stress biotiques et abiotiques. Cependant, malgré des résultats souvent très encourageants en conditions contrôlées, leur efficacité en conditions de terrain reste variable et insuffisamment stable pour permettre une adoption généralisée.
Cette variabilité est liée à de nombreux facteurs, notamment les génotypes végétaux, les stades de développement des cultures, les souches pathogènes, les caractéristiques physicochimiques et biologiques des sols ainsi que les conditions environnementales. Les effets potentiels sur le rendement, la qualité des récoltes ou encore les coûts de production constituent également des freins à leur développement.
L'objectif principal de cette thèse est d'identifier et d'optimiser les facteurs permettant d'améliorer la stabilité et l'efficacité des stimulateurs des plantes en conditions réelles de culture. Les travaux porteront sur l'évaluation de stimulateurs commerciaux et de produits prometteurs déjà proches d'une utilisation opérationnelle. Une attention particulière sera accordée à l'optimisation des paramètres d'application tels que la dose, le moment d'intervention et la fréquence d'utilisation.
Le projet étudiera également des approches intégrées combinant stimulateurs, microorganismes bénéfiques, variétés résistantes et réduction raisonnée des intrants phytosanitaires. Les interactions entre nutrition minérale, microbiote du sol, précédent cultural et gestion agronomique seront également analysées afin de limiter les coûts énergétiques associés aux réponses de défense des plantes tout en préservant le rendement et la qualité des productions.
Enfin, des approches cellulaires, biochimiques et moléculaires permettront d'identifier les mécanismes impliqués dans les réponses observées et de rechercher des marqueurs prédictifs d'efficacité. Le projet intégrera également une évaluation des impacts sur la qualité sanitaire des grains, les communautés microbiennes du sol et l'environnement. Menée dans un cadre multidisciplinaire, cette recherche contribuera au développement de stratégies innovantes et durables pour une agriculture plus résiliente et moins dépendante des produits phytosanitaires. Les stimulateurs des plantes, qui incluent les biostimulants et les stimulateurs de défense des plants (SDP, inducteurs de résistance ou éliciteurs), agissent selon plusieurs mécanismes variés. Ceux-ci comprennent l'amélioration de l'absorption des nutriments et l'augmentation de la solubilité des éléments minéraux tels que N, P, K et Fe, la sécrétion d'hormones et d'antibiotiques, ainsi que l'induction d'une tolérance aux stress abiotiques et biotiques. Malgré leur efficacité à large spectre et leur potentiel de durabilité à long terme, très peu d'entre eux ont été officiellement homologués comparativement aux pesticides synthétiques traditionnels. Selon la base de données européenne des pesticides, alors que les fongicides, herbicides et insecticides sont respectivement au nombre de 155, 127 et 105, les éliciteurs et stimulateurs des plantes homologuées ne sont que 7 et 2.
Le principal obstacle à leur adoption à grande échelle réside dans le fait que la résistance induite non spécifique observée en conditions contrôlées diminue souvent en conditions de terrain. Cette perte d'efficacité est attribuée à plusieurs facteurs clés :
1. Variables d'application et environnementales : L'efficacité est fortement dépendante de la dose, du moment, de la formulation et de la fréquence d'application. Elle est également influencée par les génotypes végétaux, les stades de croissance, les souches pathogènes, les stress environnementaux ainsi que l'état nutritionnel et microbiologique du sol.
2. Rendement vs. contrôle des maladies : Contrairement aux pesticides conventionnels, pour lesquels le contrôle des maladies est généralement corrélé au rendement, les stimulateurs des plantes présentent souvent une corrélation non significative. Cela s'explique en grande partie par le « coût énergétique de l'induction de résistance », où l'énergie mobilisée pour activer les défenses de la plante est détournée de la croissance et du rendement.
3. Instabilité et variabilité : Une résistance incomplète et instable a été observée selon les cultivars et les souches pathogènes, tant en conditions de laboratoire qu'au champ.
4. Contraintes économiques : Le coût élevé de production et le prix sur le marché, notamment pour certains inducteurs de résistance, constituent un frein à leur utilisation à grande échelle.
5. Acceptation par les agriculteurs : Les agriculteurs restent souvent réticents à adopter des produits offrant une protection partielle et plus coûteux que les solutions chimiques classiques.
Ces facteurs, et en particulier l'instabilité de l'efficacité des stimulateurs des plantes, expliquent leur faible nombre d'homologations en Europe, malgré le grand nombre de molécules et d'agents de biocontrôle étudiés au cours des vingt dernières années.
Des travaux récents illustrent ces limites : l'acibenzolar-S-méthyle (ASM), utilisé comme référence pour induire une résistance de type SAR (résistance systémique acquise), présente une efficacité de 45 à 66 % contre différentes maladies comme la rouille ou l'ascochytose de la féverole ; le chitosane montre une efficacité de 40 à 60 % contre la septoriose du blé ; et l'acide -aminobutyrique (BABA) atteint environ 62 % d'efficacité contre le mildiou de la vigne.
Par ailleurs, il a été démontré que l'efficacité de l'ASM dépend fortement des souches de M. graminicola, et celle du chitosane des cultivars de blé. Nous avons également montré une efficacité élevée (>90 %) des lipopeptides de paenimyxine extraits de Paenibacillus B2 (PB2) contre différents pathosystèmes tels que la fusariose du collet et la septoriose. Une forte efficacité contre la septoriose (>70 % en conditions contrôlées) a été observée lors d'applications foliaires ou via inoculation racinaire avec PB2. De manière intéressante, une protection élevée et stable a été obtenue en combinant PB2 avec 50 % de la dose recommandée du fongicide CHEROKEE, ainsi qu'avec d'autres microorganismes bénéfiques (PGPR et PGPF). Toutefois, l'efficacité de PB2 reste influencée par les cultivars, les stades de croissance, les souches de Z. tritici et les communautés microbiennes du sol.
Ainsi, ce projet de doctorat vise à répondre à la question suivante : comment optimiser l'utilisation des stimulateurs des plantes afin de garantir leur efficacité en conditions de terrain ? Il s'articulera autour des axes suivants :
I. Identifier des sources peu coûteuses de stimulateurs des plantes (produits à faible coût de production).
II. Améliorer leur efficacité au champ en :
o optimisant les conditions d'application (dose, moment, fréquence) ;
o réalisant ces optimisations dans des systèmes complexes intégrant génotypes, stades de croissance, souches pathogènes et stress biotiques et abiotiques.
III. Réduire les impacts négatifs potentiels sur :
o le rendement (coût énergétique de la résistance induite) ;
o la qualité (ex. contamination par les mycotoxines).
IV. Évaluer les performances des stimulateurs dans le système sol (interactions avec les microorganismes, les nutriments comme l'azote et le phosphore, et les polluants), sans altérer les fonctions biologiques du sol.
V. Identifier les modes d'action (ex. marqueurs de protection) associés à la résistance induite.
I. Évaluation des stimulateurs commerciaux
La première étape consiste à évaluer l'efficacité des biostimulants, biofertilisants et éliciteurs commercialisés en conditions de terrain, dans deux régions présentant des sols et climats contrastés. Des références établies telles que les mycorhizes et les PGPR seront utilisées pour comparaison.
II. Amélioration de l'efficacité par optimisation stratégique
Nous étudierons différentes stratégies pour stabiliser et améliorer leurs performances :
o Optimisation des applications : ajustement des doses, du calendrier et du nombre d'applications selon les facteurs les plus influents (génotype, stade de croissance, nutrition du sol).
o Associations synergiques : combinaison de différents stimulateurs pour activer plusieurs voies de défense.
o Interactions agronomiques : étude de l'effet du précédent cultural, des génotypes de blé et de la fertilisation N et P afin de limiter le coût énergétique sans affecter rendement et qualité.
o Protection intégrée : combinaison avec des doses réduites de fongicides, des microorganismes bénéfiques, des variétés résistantes et de bonnes pratiques agricoles.
III. Évaluation de la durabilité et de la stabilité
Il s'agira de vérifier que la résistance induite reste efficace tout au long du cycle cultural, en particulier aux stades clés (dernières feuilles et floraison chez les céréales).
IV. Identification des modes d'action
Des analyses cellulaires, moléculaires et biochimiques permettront d'identifier les mécanismes responsables de l'amélioration de l'efficacité. Analyses agronomiques, microbiologiques, cellulaires et moléculaires