ACTIVITE ET DIVERSITE DES COMMUNAUTES MICROBIENNES D’UN SOL TROPICAL EFFET DES JACHERES DE COURTE DUREE SUR LES HABITATS MICROBIENS

Je tiens tout d’abord à exprimer ma profonde gratitude à Monsieur komi Assigbetse pour m’avoir guidée à travers la complexité des sols et de la biologie moléculaire et surtout pour sa patience. Vos enseignements, votre compétence, votre rigueur scientifique, votre disponibilité et votre gentillesse m’ont permis de faire avec passion mes premiers pas dans le monde de la recherche. Je vous remercie également pour vos conseils éclairés et pour avoir aiguisé mon sens de l’initiative. Mes remerciements vont à l’ensemble du personnel des laboratoires de Biopedologie et de Microbiologie de sols pour leur précieuse collaboration et sans qui cette experience n’aurait jamais été pareille. Les chercheurs : Dr A. Braumann, Dr E. Baudoin… Les techniciens : A. Traore, Mme F. Gueye, M.B. Sow, T. Badji, M. Diouf, M. Sane, O. Faye, S. Faye, H. Tendeng, L. Sagna, J. Bakhoum, L. Biagui, O. Gueye… Aux camarades du DEA : Mountakha Seck, Amar Saloum Fall, Awa bousso, katy Diop, Ampa K. Badiate, Thierno Sow et aux ainés thésards : Mame farma Ndiaye, Siré Diedhiou, Pacome P., D. Djigal, J. Logbo, Anicet, Mansour, fatima, je dis un grand merci pour leur amitié, leur complicité, leur sympathie et leurs conseils précieux.

Je dédie ce travail A feu mon Cher Père A ma mère A toute ma famille

Pour étudier l’influence de différents modes de gestion des terres sur la diversité et l’activité des bactéries du sol, des échantillonnages de sol sont réalisés sur 4 parcelles d’un essai au champ situe à Thyssé Kaymor (Sénégal) : jachère naturelle, jachère améliorée à Andropogon gayanus, jachère améliorée à Acacia holosericea, sol sous culture continue (rotation mil – arachide). fonction de leur granulométrie. Des mesures chimiques (carbone et azote organiques, dénitrification potentielle) et des analyses moléculaires (PCR-DGGE du gène 16S ADNr, clonage-RFLP du gène narG) sont effectuées sur les habitats >2000 µm (macro-agrégat) et 2- 50 µm (micro-agrégat). La comparaison des différentes jachères indique que la présence d’Andropogon gayanus stimule l’activité et la diversité des communautés microbiennes par rapport à la jachère à Acacia holosericea.

Dans les pays soudano-sahéliens d’Afrique de l’ouest, l’agriculture est essentiellement paysanne et les rendements dépendent de la productivité intrinsèque des écosystèmes. Les systèmes traditionnels de gestion des terres agricoles impliquaient une phase de culture de quelques années suivie d’une phase de jachère ou abandon cultural de l’ordre de 20 à 30 ans. La mise en jachère vise un accroissement de la quantité de matière organique et une restauration de la fertilité des sols. Au cours de ces dernières décennies, la pression démographique a entraîné une forte augmentation des surfaces cultivées et un raccourcissement significatif des temps de jachère (Floret et al., 1993). De nombreux itinéraires culturaux impliquent dorénavant une jachère de un an ou deux (Manlay et al., 1997). Cette pratique, donc, évolue, se raréfie, change de nature (Serpantié et Floret, 1994). On assiste à une manipulation de la jachère caractérisée par une introduction de plantes améliorantes (graminées ou légumineuses). Ceci dans le but d’arriver en peu de temps à reconstituer l’effet positif d’une jachère naturelle de 10 ans (Hoefsloot et al., 1993). Ainsi le rôle des jachères de courte durée sur la reconstitution ou le maintien de la fertilité du sol a souvent retenu l’attention (Gillier, 1960 ; Charreau et Nicou, 1971 ; Feller et al., 1993 ; Hien et al., 1993 ; Roose, 1993 ; Some, 1994). Mais l’impact du cycle jachère-culture sur les microorganismes et en particulier les bactéries a fait l’objet de peu d’études.

Les micro-organismes du sol (champignons et bactéries) représentent la communauté la plus importante tant en terme de fonctions (cycle des nutriments) qu’en terme de diversité (4000 séquences différentes dans 1 gramme de sol ; Torsvik et al., 1990). Leur intervention dans les cycles biogéochimiques des éléments majeurs (C, N, S) et des oligoéléments est capital. Ils sont impliqués dans les transferts d’énergie et de nutriments au niveau du sol. Pourtant des revues récentes (Hooper et al., 2000 ; Wolters et al., 2000) sur les interactions biotiques dans les écosystèmes terrestres soulignent la faible représentation des bactéries du sol dans les études de biodiversité liées au fonctionnement des écosystèmes. Ceci est due en grande partie à la complexité de cette communauté et aux difficultés d’isolement des bactéries. Aussi l’écologie microbienne des sols a longtemps été abordée selon une approche centrée sur la diversité des individus. De nombreux milieux de culture ont été développés pour le large spectre de bactéries et champignons utilisant différentes sources d’énergie et aux besoins en O2 différents : autotrophes, hétérotrophes, anaérobies stricts ou facultatifs, aérobies. Mais ces contraintes techniques ont été en partie levées par l’essor de techniques moléculaires qui permettent d’explorer la diversité des communautés microbiennes sans passer par leur isolement (Duarte et al.,1998). Ces techniques sont basées sur l’analyse de l’ADN directement extrait du sol. Il est aujourd’hui établi que la structure des communautés microbiennes est sensible aux perturbations (Atlas et al.,1991), à la qualité de la matière organique (Bossio et al., 1998), à l’irrigation (Bloem et al., 1992), au travail du sol et à la structure des communautés végétales (Broughton et Gross., 2000), mais force est de constater que la majorité des études se restreignent à mesurer le degré de similarité entre communautés.

Les organismes vivants colonisent le milieu sol à la fois selon leur taille et leur métabolisme et selon l’organisation des particules organiques et minérales et de vide associés. Selon Chotte et al. (1998) la localisation des microorganismes dans les différents habitats du sol dépend de leur résistance aux différentes contraintes environnementales et 40 à 70% de la population totale sont préférentiellement localisés dans la fraction 2-50 µm (Hattori, 1988 ; Ranjard et al., 1997). Chotte et al. (1998) montrent que la dynamique des microorganismes associés aux résidus végétaux est totalement différente de celle des organismes localisés dans des micro-agrégats. Les premiers trouvent dans ces débris organiques, des composés assimilables leur permettant un développement rapide. Ils sont cependant plus exposés aux contraintes extérieures (prédation) que les microorganismes associés aux micro-agrégats qui trouvent dans ces structures une niche protectrice. Ainsi la distribution non homogène des microorganismes dans les différents agrégats du sol met en évidence une étroite relation entre la dynamique de la structure du sol et celle des microorganismes qui le colonisent.