Les travaux des chercheurs du pôle PHI visent à mieux comprendre la physiologie des plantes en interactions avec leur environnement biotique et abiotique, afin d’identifier des leviers génétiques et agronomiques pour des cultures plus robustes face aux changements climatiques.
Question biologique
Le pôle PHI est actif dans cinq domaines complémentaires :
1. La signalisation nutritionnelle afin d’identifier les acteurs moléculaires impliqués dans la réponse des plantes aux changements de l’environnement.
2. L’adaptation métabolique aux environnements fluctuants, à travers l’analyse de la diversité du monde végétal, pour comprendre les processus fondamentaux régissant les métabolismes carboné et azoté, ainsi que le recyclage nutritionnel chez les végétaux.
3. L’impact de l’environnement sur les interactions plantes-microorganismes.
4. L’effet des microorganismes bénéfiques et des biostimulants sur la croissance et le rendement de la plante, afin d’apporter des solutions nouvelles pour une agriculture à bas intrants.
5. La compréhension des facteurs génétiques régissant la qualité de la biomasse végétale afin d’identifier de nouvelles cibles pour améliorer l’alimentation animale et la tolérance des plantes aux stress abiotiques.
Modèles biologiques, outils et méthodes
Le pôle PHI utilise :
1. Un grand nombre de modèles végétaux, tels qu’Arabidopsis, le maïs, Brachypodium, le colza, la betterave, le miscanthus, le soja, la tomate, l’orge, le sorgho, le millet et le blé.
2. Plusieurs modèles microbiens tels que le champignon nécrotrophe Botrytis cinerea, la bactérie nécrotrophe Erwinia amylovora, le champignon endophyte Serendipita indica, le champignon mycorhizien à arbuscules Rhizophagus irregularis, les bactéries fixatrices d'azote symbiotiques ou non des genres Bradyrhizobium, Sinorhizobium et Azospirillum et les cyanobactéries des genres Gloeothece et Cynaothece, et plus largement les microbiotes racinaires et foliaires.
3. Un large éventail d’outils et d’approches appliqué sur différents organes et différentes échelles d’organisation de la plante :
> le phénotypage dans des environnements contrôlés ou en pleins champs
> le phénotypage de la cellule à la plante entière
> la génétique directe et la génétique inverse
> la génétique quantitative
> la physiologie moléculaire
> la biologie des systèmes
Enjeux économiques et sociétaux
Le pôle PHI est au centre des grands défis que pose l’augmentation des besoins alimentaires (quantité et qualité), la réduction des intrants et la lutte contre les maladies dans le contexte complexe du changement climatique. Dans ce cadre, les équipes du pôle PHI sont leaders et partenaires de projets innovants, avec des instituts de recherches, des acteurs industriels et des instituts techniques, dont voici quelques exemples :
> 2024-GREENSCALE : Vers des écosystèmes résilients : amélioration de l’utilisation de l’azote et du carbone en agriculture. PEPR FairCarboN (Consortium INRAE, CNRS, CEA et ARVALIS).
> 2023-PIA4 SOYSTAINABLE : Vers une source de protéines de soja local et responsable en alimentation humaine et résiliente au changement climatique (Consortium INRAE, CNRS, Universités de Caen Normandie et Paris Saclay, TERRES INOVIA, Ecole d’ingénieurs, Ecole Polytechnique UniLaSalle, Les Jardins de l'Opéra, RAGT R2N, De Sangosse et LIDEA France).
> 2023-FillingGaps : La biomasse à toutes les échelles pour comprendre ses propriétés. PEPR B-Best (Consortium INRAE, IFP Energies nouvelles, Synchrotron SOLEIL, Institut National Polytechnique de Toulouse, INRIA et CNRS).
> 2023-AMFERT : Amélioration de la fertilisation azotée dans un contexte de développement durable (Entreprise FERTINAGRO).
> 2022-Plant2Pro CHAMPAGNE : Etude des changements pariétaux induits par la mycorhization pour améliorer la digestibilité du maïs en condition de faibles intrants (Consortium IJPB et LIPME).
> 2021-RAAPP : Evaluation du rôle stimulateur des acides aminés et petits peptides sur les performances agronomiques (Entreprise NOVAEM).
Le pôle PHI est actif dans cinq domaines complémentaires :
1. La signalisation nutritionnelle afin d’identifier les acteurs moléculaires impliqués dans la réponse des plantes aux changements de l’environnement.
2. L’adaptation métabolique aux environnements fluctuants, à travers l’analyse de la diversité du monde végétal, pour comprendre les processus fondamentaux régissant les métabolismes carboné et azoté, ainsi que le recyclage nutritionnel chez les végétaux.
3. L’impact de l’environnement sur les interactions plantes-microorganismes.
4. L’effet des microorganismes bénéfiques et des biostimulants sur la croissance et le rendement de la plante, afin d’apporter des solutions nouvelles pour une agriculture à bas intrants.
5. La compréhension des facteurs génétiques régissant la qualité de la biomasse végétale afin d’identifier de nouvelles cibles pour améliorer l’alimentation animale et la tolérance des plantes aux stress abiotiques.
Modèles biologiques, outils et méthodes
Le pôle PHI utilise :
1. Un grand nombre de modèles végétaux, tels qu’Arabidopsis, le maïs, Brachypodium, le colza, la betterave, le miscanthus, le soja, la tomate, l’orge, le sorgho, le millet et le blé.
2. Plusieurs modèles microbiens tels que le champignon nécrotrophe Botrytis cinerea, la bactérie nécrotrophe Erwinia amylovora, le champignon endophyte Serendipita indica, le champignon mycorhizien à arbuscules Rhizophagus irregularis, les bactéries fixatrices d'azote symbiotiques ou non des genres Bradyrhizobium, Sinorhizobium et Azospirillum et les cyanobactéries des genres Gloeothece et Cynaothece, et plus largement les microbiotes racinaires et foliaires.
3. Un large éventail d’outils et d’approches appliqué sur différents organes et différentes échelles d’organisation de la plante :
> le phénotypage dans des environnements contrôlés ou en pleins champs
> le phénotypage de la cellule à la plante entière
> la génétique directe et la génétique inverse
> la génétique quantitative
> la physiologie moléculaire
> la biologie des systèmes
Enjeux économiques et sociétaux
Le pôle PHI est au centre des grands défis que pose l’augmentation des besoins alimentaires (quantité et qualité), la réduction des intrants et la lutte contre les maladies dans le contexte complexe du changement climatique. Dans ce cadre, les équipes du pôle PHI sont leaders et partenaires de projets innovants, avec des instituts de recherches, des acteurs industriels et des instituts techniques, dont voici quelques exemples :
> 2024-GREENSCALE : Vers des écosystèmes résilients : amélioration de l’utilisation de l’azote et du carbone en agriculture. PEPR FairCarboN (Consortium INRAE, CNRS, CEA et ARVALIS).
> 2023-PIA4 SOYSTAINABLE : Vers une source de protéines de soja local et responsable en alimentation humaine et résiliente au changement climatique (Consortium INRAE, CNRS, Universités de Caen Normandie et Paris Saclay, TERRES INOVIA, Ecole d’ingénieurs, Ecole Polytechnique UniLaSalle, Les Jardins de l'Opéra, RAGT R2N, De Sangosse et LIDEA France).
> 2023-FillingGaps : La biomasse à toutes les échelles pour comprendre ses propriétés. PEPR B-Best (Consortium INRAE, IFP Energies nouvelles, Synchrotron SOLEIL, Institut National Polytechnique de Toulouse, INRIA et CNRS).
> 2023-AMFERT : Amélioration de la fertilisation azotée dans un contexte de développement durable (Entreprise FERTINAGRO).
> 2022-Plant2Pro CHAMPAGNE : Etude des changements pariétaux induits par la mycorhization pour améliorer la digestibilité du maïs en condition de faibles intrants (Consortium IJPB et LIPME).
> 2021-RAAPP : Evaluation du rôle stimulateur des acides aminés et petits peptides sur les performances agronomiques (Entreprise NOVAEM).
PHOTOS
Responsables du pôle :
Rozenn Le Hir
Thomas Girin
Rozenn Le Hir
Thomas Girin