Soutenance de thèse : Oscar Main

Optimisation du rendement digestible du maïs fourrage dans des environnements contrastés

Le maïs occupe une place centrale dans le système fourrager français, son rendement et sa valeur énergétique étant deux critères clés pour l'inscription des variétés hybrides de maïs au catalogue officiel français. Des recherches antérieures ont montré une corrélation directe entre la valeur énergétique et la digestibilité de la matière sèche (MS), influencée par la digestibilité de la paroi, elle-même affectée par le déficit hydrique. Des études sur des lignées de maïs ont montré que le déficit hydrique sévère augmente la digestibilité de la MS et de la paroi, liées à une diminution de la teneur en lignine et à des changements dans sa distribution tissulaire. Cependant, comme la teneur en lignine a déjà été fixée dans les variétés hybrides, elle semble avoir peu de potentiel pour améliorer davantage la digestibilité de la paroi.

Pour explorer d'autres cibles et l'impact du déficit hydrique sur ces caractères, ce travail de thèse a été mené dans le cadre du projet Carnot Plant2Pro INRAE-ARVALIS MAMMA MIA. Des variétés de maïs hybrides modernes, représentatifs du marché français actuel (maïs S0-S1 très précoces à précoces), ont été cultivés pendant deux ans dans seize conditions environnementales contrastées, dont six en conditions d'irrigation contrôlée. Tout d’abord, un indice de stress (SID) simple mais robuste a été établi, tenant compte du déficit hydrique du sol et de la température de l'air. Ce SID s’est révélé être un outil crucial en classant les différents environnements, mettant en évidence l’impact d’un stress sévère dû à des températures élevées sur la digestibilité de la MS par rapport à des conditions de stress modéré. Pour être en mesure d’étudier une large gamme de conditions environnementales, plusieurs équations de prédiction par spectroscopie proche infrarouge (NIRS) ont également été développées, capables de prédire de manière robuste et précise des caractères de la paroi et leurs relations, similaires à celles mesurées en biochimie au laboratoire. Bien que ces équations se révèlent suffisamment robustes pour être utilisées dans les programmes de sélection, une vigilance s’impose quant à l'exactitude des prédictions en conditions de stress, en particulier dans le cas des variétés hybrides où la gamme de variation des caractères est souvent limitée.

L'ensemble des données obtenues a ensuite permis une analyse multi-échelle, intégrant des caractères agroclimatiques, agronomiques, biochimiques et histologiques, ainsi que des données expérimentales in sacco obtenues sur des vaches fistulées. Des cibles biochimiques et histologiques ont pu être proposées pour améliorer la qualité du maïs fourrager en fonction de l'intensité du stress. Nous avons montré qu’en condition de stress sévère, bien que la production d'épis diminue significativement, la digestibilité de la MS peut être maintenue grâce à une augmentation de la digestibilité de la paroi, due à une réduction de la teneur en acides p-hydroxycinnamique, alors que la teneur en lignine reste stable comme attendu. Nous avons également montré qu’en condition de stress modéré les caractères histologiques jouent un rôle aussi important que les caractères biochimiques, mais qu’une fois qu’un seuil est atteint, seuls les caractères biochimiques modulent les variations de la digestibilité de la paroi. Une fenêtre environnementale a donc pu être mise en évidence où le rôle accru de la distribution de la lignine aux côtés des caractères biochimiques permet une augmentation du rendement digestible. Ainsi, les agriculteurs pourraient exploiter cette fenêtre pour augmenter la productivité, en régulant l'irrigation en condition de sécheresse modérée et en intégrant le SID dans un outil de gestion de l'irrigation.

Co-direction de thèse :
> Sylvie Coursol - INRAE, IJPB, Versailles, équipe "Qualité de la Biomasse et Interactions avec la Sécheresse " QUALIBIOSEC
> Valérie Méchin - INRAE, IJPB, Versailles, équipe "Qualité de la Biomasse et Interactions avec la Sécheresse " QUALIBIOSEC
> Anthony Uijttewaal - ARVALIS

Composition du jury :
> Isabelle Bertrand (Rapportrice) - INRAE, Eco&Sols, Montpellier
> Bernadette Julier (Rapportrice) - INRAE, URP3F, Lusignan
> Christine Dillmann (Examinatrice) – UP-Saclay, INRAE, GQE-Le Moulon, Gif-sur-Yvette
> Vincent Segura (Examinateur) – INRAE, AGAP, Montpellier
> Marie-Françoise Devaux (Examinatrice) – INRAE, BIA, Nantes 

Pour assister à la thèse, contact Sylvie Coursol ou contact Valérie Méchin


Une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal en collaboration.